（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业9 共点力平衡（含解析）新人教版

共点力平衡一、选择题1(2018盐城三模)如图所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线朝斜向下方向匀速运动用G表示无人机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是()答案B解析无人机受重力和空气作用力的作用，由于无人机匀速运动，故受力平衡，空气作用力竖直向上，与重力相互平衡，故B项正确A、C、D三项错误2(2018永州三模)科技的发展正在不断地改变着我们的生活，图甲是一款放在水平桌面上的手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，若手机的重力为G，下列说法正确的是()A手机受到的支持力大小为GcosB手机受到的摩擦力大小大于GsinC纳米材料对手机的作用力方向竖直向上D纳米材料对手机的作用力大小为Gsin答案C解析A项，手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有：FNGcosF吸，大于Gcos，故A项错误；B项，在平行斜面方向，有：fGsin，故B项错误；C、D两项，手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，故C项正确，D项错误3(2018衡阳三模)如图所示，将两个小球a、b用细线连接后悬挂在水平天花板上，其中b球搁置在光滑斜面上在下列各种情况中能够使系统保持静止的是()答案B解析A图：分析b球受力，不能平衡，A项错C、D图：分析整体受力，不能平衡，C、D两项都错只有B项正确4.(2018朝阳一模)如图所示，质量为m的物块放在水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为0.25，在两个大小相等的力F(其中一个方向为水平向左，另一个与水平方向成37角向下)作用下沿水平面做匀速直线运动，(重力加速度大小为g，sin370.6，cos370.8)则以下判断正确的是()AF5mgBF2.5mgCF1.25mg DFmg答案A解析由图可知，两个力中，斜向下的力F向右的分力一定小于F，可知物体应向左运动，受到地面的摩擦力的方向向右；对物体进行受力分析可知，物体受到重力、地面的支持力、摩擦力以及两个力F的作用，沿竖直方向：NmgFsin37水平方向：NFFcos37代入数据，联立得：F5mg.故A项正确，B、C、D三项错误5.(2018濮阳一模)如图所示，一定质量的小物体(可视为质点)用轻质细线固定悬挂在天花板上在水平拉力F作用下，当细线与竖直方向夹角为30时小物体恰能处于平衡状态若对小物体施加同样大小的拉力，方向垂直于细线，仍然使物体处于平衡状态则下列说法中正确的是()A小物体所受到的重力大小为FB当施加水平方向作用力时细线受到沿线方向的拉力大小等于FC当施加垂直于细线方向的拉力时，细线受到沿线方向的拉力大小等于2FD当施加垂直于细线方向的拉力时，细线与竖直方向的夹角大于60答案A解析对小球受力分析，如图所示：根据共点力平衡条件，有：FGtan30解得GF，细线受到沿线方向的拉力大小T2F，故A项正确、B项错误；当施加垂直于细线方向的拉力时，设细线与竖直方向的夹角为，受力情况如图所示，当施加水平方向作用力时细线受到沿线方向的拉力大小等于2F，所以当施加垂直于细线方向的拉力时，细线受到沿线方向的拉力大小小于2F；根据几何关系可得：sin，所以60，故C、D两项错误6.(2018益阳模拟)如图所示，一个内表面粗糙的半圆形轨道固定于水平面上，一个可视为质点的滑块从图示位置P点缓慢滑下，如果滑块经过PO间的每一位置时都认为是平衡状态，则滑块在从P点运动到O点过程中()A轨道对滑块的弹力逐渐增大B轨道对滑块的弹力逐渐减小C轨道对滑块的摩擦力逐渐增大D滑块与轨道间的动摩擦因数处处相同答案A解析设物体所在的位置圆弧切线与水平方向的夹角为，以物体为研究对象进行受力分析如图所示，根据图像可知，重力垂直于切面向下的分力等于支持力，即FNmgcos，角越来越小，支持力越来越大，根据牛顿第三定律可知压力越来越大，故A项正确、B项错误；轨道对滑块的摩擦力大小为fmgsin，越来越小，则摩擦力越来越小；根据fFN可知，动摩擦因数越来越小，故C、D两项错误7(2018芜湖一模)如图所示，在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈，其质量为M.两个质量分别为m1和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1、F2，且F1F2，如图所示则在两个小物块沿斜面下滑的过程中，下列说法正确的是()A斜劈可能向左运动B斜劈受到地面向右的摩擦力作用C斜劈对地面的压力大小等于(Mm1m2)gD斜劈对地面的压力大小等于(Mm1m2)gF1sinF2sin答案C解析左图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为(Mm1m2)g，没有摩擦力；在右图中，两个物体对斜劈的压力和摩擦力大小不变，故斜劈受力情况不变，故斜劈A仍保持静止，斜劈A对地面的压力大小等于(Mm1m2)g，与地面间没有摩擦力；故C项正确，A、B、D三项错误8.(2018成都模拟)如图甲所示，四根等长的缆绳一端悬于起重机的吊钩上，另一端分别系在一个正方形的框架上，框架下面悬吊着重物，起重机将重物以0.5 m/s的速度沿竖直方向匀速向上吊起若起重机的输出功率为20 kW，每根缆绳与竖直方向的夹角均为37(如图乙所示)，忽略吊钩、框架及绳重，不计一切摩擦，sin370.6，cos370.8.则悬于吊钩的每根缆绳的拉力大小为()A5.0104 N B4.0104 NC1.25104 N D1.0104 N答案C解析由PFv得F N4104 N所以重物的重力GF4104 N设每根缆绳的拉力大小为T，根据共点力平衡条件得4Tcos37G解得T1.25104 N.9.(2018唐山三模)粗糙水平地面上的圆柱体将光滑斜劈压在竖直的墙壁上，其截面如图所示现用水平向左的推力F缓慢推动圆柱体，使斜劈缓慢向上移动一小段距离斜劈始终处于平衡状态()A水平推力F逐渐减小B斜劈对墙壁的压力不变C水平地面对圆柱体的支持力逐渐变大D水平地面对圆柱体的摩擦力逐渐增大答案B解析如图，当斜劈向上移动一小段距离后，斜劈的斜边仍然与圆相切，与斜劈的斜边垂直的OA、OB与竖直墙壁之间的夹角是相等的，所以圆对于斜劈的支持力的方向没有发生变化，以斜劈为研究对象，则斜劈受到重力、圆对斜劈的支持力以及墙壁对斜劈的支持力都不发生变化；斜劈对圆的压力的大小、方向都不变，在竖直方向上，地面对圆柱体的支持力不变；水平方向：由于推力F不确定，摩擦力可能增大或减小，方向也可能发生变化只有B项正确，A、C、D三项错误10(2018山东模拟)(多选)如图，在粗糙水平桌面上放着笔记本电脑P和两个垫片M、N，假设所有接触处均有摩擦，但摩擦系数不同，欲使电脑P和垫片M随垫片N保持相对静止一起向右做匀加速运动，需要作用在垫片N上一个水平外力F，此时()A垫片N共受五个力的作用B垫片M对电脑P的摩擦力的方向向左C桌面对垫片M的摩擦力小于电脑P对垫片N的摩擦力D电脑P对垫片N的摩擦力大小等于电脑P对垫片M的摩擦力大小答案BC解析A项，对N受力分析，N受重力、P的压力，地面的支持力、地面的摩擦力、P对N的摩擦力作用和拉力的作用，故共受6个力的作用，故A项错误；B项，分析M，M受到的地面的摩擦力方向向左，而M向右作加速运动，合力向右，则P对M的摩擦力方向向右，由牛顿第三定律可知，M对P的摩擦力方向左，故B项正确；C项，根据牛顿第二定律可知，N对电脑P的摩擦力大于M对电脑的摩擦力，同理可知，电脑对M的摩擦力大于桌面对M的摩擦力，故C项正确；D项错误11.(2018潍坊三模)(多选)如图所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点，小球静止在M点，N为O点正下方一点，ON间的距离等于橡皮筋原长，在N点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧现对小球施加拉力F，使小球沿以MN为直径的圆弧缓慢向N运动，P为圆弧上的点，角PNM为60.橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，则()A在P点橡皮筋弹力大小为mgB在P点时拉力F大小为mgC小球在M向N运动的过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直D小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小答案AC解析A项，设圆的半径为R，橡皮筋的劲度系数为k，角PNM用表示，则：NP2Rcos2Rcos60R在M点橡皮筋弹力大小为mg，则：mgk2R；P点橡皮筋弹力大小为：F0kRmg.故A项正确，B项错误；C项，结合A项的分析可知，当小球与N的连线与竖直方向之间的夹角为时，橡皮筋的伸长量：x2Rcos橡皮筋的弹力：Fkxmgcos对小球，设拉力F与水平方向之间的夹角为，在水平方向：FcosFsin竖直方向：FcosFsinmg联立可得：，Fmgsin可知拉力F的方向绳子与橡皮筋的方向垂直，而且随的增大，F逐渐增大故C项正确，D项错误12.(2018四川模拟)(多选)如图所示，两个大小不计质量均为m的物体A、B放置在水平地面上，一根长为L不可伸长的轻绳两端分别系在两物体上，绳恰好伸直且无拉力，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力F，使两物体慢慢靠近，直至两物体接触，已知两物体与水平地面间的动摩擦因数均为，则在两物体靠近的过程中下列说法正确的是()A拉力F一直增大B物体A所受的摩擦力不变C地面对A物体的支持力先减小后增大D当两物体间的距离为L时，绳上的拉力最小答案AD解析A项，设两根绳子之间的夹角为，对结点O受力分析如图甲所示，由平衡条件得：F1F2再对任一球(如右球)受力分析如图乙所示，球刚好滑动的临界条件是：F2sinFN.又F2cosFNG.联立解得：F，当两个物体逐渐靠近的过程中，角逐渐减小，拉力F增大，故A项正确；D项，设绳子与地面夹角为时绳子拉力最小，根据平衡条件可得：F1cosf(mgF1sin)，解得F1令sin，则60，所以有：F1，当90时F1最小，此时30，两物体相距x2cosL，故D项正确；B项，由于绳子拉力先变小再变大，所以摩擦力fF1cos，一直增大，所以摩擦力一定是变力，故B项错误；C项，以整体为研究对象，拉力F一直增大，竖直方向受力平衡，则地面对两个物体的支持力一直减小，故C项错误二、非选择题13.如图所示，一根绳的两端分别固定在两座山的A、B处，A、B两点水平距离BDd16 m，竖直距离AD2 m，A、B间绳长为l20 m重为120 N的猴子抓住套在绳子上的滑环在AB间滑动，某时刻猴子在最低点C处静止，求此时绳的张力大小答案100 N解析在最低点，对猴子受力分析，如图所示：设绳子与竖直方向的夹角为，根据平衡条件，有：2Tcosmg，其中：cos0.6，解得：T N100 N.14(2018东莞市二模)如图所示，光滑圆柱A和半圆柱B紧靠着静置于水平地面上，二者半径均为R.A的质量为m，B的质量为，B与地面的动摩擦因数为.现给A施加一拉力F，使A缓慢移动，运动过程中拉力F与圆心连线O1O2的夹角始终为60保持不变，直至A恰好运动到B的最高点，整个过程中B保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：(1)A、B间弹力的最大值Fmax；(2)动摩擦因数的最小值min.答案(1)mg(2)解析(1)以A为研究对象，A受到重力mg、拉力F、B对A的弹力FN，由题意知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示在FN转至竖直的过程中，A、B间的弹力先增大后减小，拉力F逐渐减小当夹角30(F水平向右)时，A、B间弹力最大且最大值为Fmaxmg(2)对B受力分析可得，竖直方向水平地面的支持力FNmgFNcos，可知，水平地面对B的支持力逐渐增大水平方向的静摩擦力fFNsin，可知静摩擦力逐渐减小所以只要初状态不滑动，以后B就不会滑动，即fminFN初状态时，圆柱A对圆柱B的弹力FNmg代入数据解得min.9