2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第3講 受力分析 共點力的平衡學(xué)案.doc
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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第3講 受力分析 共點力的平衡學(xué)案 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 說明 共點力平衡條件及應(yīng)用 c c 1.只要求解決同一平面內(nèi)的共點力平衡問題. 2.不要求用正弦定理、余弦定理、相似三角形對應(yīng)邊成比例等方法求解共點力的平衡問題. 一、受力分析 1.受力分析 把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來,并畫出受力示意圖的過程. 2.受力分析一般順序 先分析場力(重力、電場力、磁場力),再分析接觸力(彈力、摩擦力),最后分析其他力. 自測1 如圖1所示,比賽中足球被踢出后在空中飛行時受到的力有( ) 圖1 A.腳對球的作用力 B.重力、腳對球的作用力 C.重力、空氣阻力 D.重力、慣性力、空氣阻力 答案 C 解析 足球被踢出后在空中飛行時受到的力有重力、空氣阻力,故選C. 二、共點力平衡條件及應(yīng)用 1.平衡狀態(tài) 物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài). 2.共點力的平衡條件 F合=0或者 3.平衡條件的推論 (1)二力平衡:如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小相等,方向相反. (2)三力平衡:如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余兩個力的合力大小相等,方向相反,并且這三個力的矢量可以形成一個封閉的矢量三角形. (3)多力平衡:如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余幾個力的合力大小相等,方向相反. 自測2 如圖2所示,物體放在傾角為30的光滑斜面上,彈簧秤對物體的拉力與斜面平行,物體在斜面上保持靜止時彈簧秤示數(shù)為10 N,物體所受重力為( ) 圖2 A.10 N B.15 N C.20 N D.5 N 答案 C 命題點一 受力分析 受力分析的四個常用方法 1.條件法:不同性質(zhì)的力產(chǎn)生條件不同,進(jìn)行受力分析時最基本的判據(jù)是根據(jù)其產(chǎn)生條件. 2.假設(shè)法:在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在的假設(shè),然后根據(jù)分析該力存在對物體運動狀態(tài)的影響來判斷該力是否存在. 3.動力學(xué)分析法:有時候是否滿足某力產(chǎn)生的條件是很難判定的,可先根據(jù)物體的運動狀態(tài)進(jìn)行分析,再運用平衡條件或牛頓運動定律判定未知力. 4.對象轉(zhuǎn)換法:從力的作用是相互的這個基本特征出發(fā),通過判定其反作用力是否存在來判定該力是否存在. 例1 如圖3所示,木板C放在水平地面上,木板B放在C的上面,木板A放在B的上面,A的右端通過輕質(zhì)彈簧測力計固定在豎直的墻壁上(彈簧測力計水平),A、B、C質(zhì)量相等,且各接觸面動摩擦因數(shù)相同,用大小為F的水平力向左拉動C,使它以速度v勻速運動,三者穩(wěn)定后彈簧測力計的示數(shù)為FT.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則下列說法不正確的是( ) 圖3 A.B對A的摩擦力大小為FT,方向向左 B.A和B保持靜止,C勻速運動 C.A保持靜止,B和C一起勻速運動 D.C受到地面的摩擦力大小為F-FT 答案 B 解析 由題意知,A、B、C質(zhì)量相等,且各接觸面動摩擦因數(shù)相同,再依據(jù)滑動摩擦力公式Ff=μFN,可知B、C之間的滑動摩擦力大于A、B之間的滑動摩擦力,因此在F作用下,B、C作為一個整體運動,對A受力分析:A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,根據(jù)平衡條件,可知B對A的摩擦力大小為FT,方向向左,故A、C正確,B錯誤;又因為物體間力的作用是相互的,則物體B受到A對它水平向右的摩擦力,大小為FT;由于B、C做勻速直線運動,則B、C整體受到的水平向左的拉力F和水平向右的兩個摩擦力平衡(A對B的摩擦力和地面對C的摩擦力),根據(jù)平衡條件可知,C受到地面的摩擦力大小為F-FT,故D正確. 變式1 (xx溫州市十校高三期末)如圖4,一個物體以某一初速度沖上粗糙斜面,下列關(guān)于物體的受力分析正確的是( ) 圖4 答案 B 變式2 如圖5所示,物體M在豎直向上的拉力F作用下靜止在一固定的粗糙斜面上,則關(guān)于物體M受力的個數(shù),下列說法正確的是( ) 圖5 A.一定受四個力作用 B.一定受兩個力作用 C.可能受三個力作用 D.受兩個力或四個力作用 答案 D 解析 物體靜止在斜面上可能只受拉力F和重力Mg作用,此時F=Mg;也可能受拉力F、重力Mg、支持力FN和摩擦力Ff四個力作用,故D正確. 變式3 (xx浙江10月學(xué)考3)中國女排在xx年奧運會比賽中再度奪冠.圖6為比賽中精彩瞬間的照片,此時排球受到的力有( ) 圖6 A.推力 B.重力、推力 C.重力、空氣對球的作用力 D.重力、推力、空氣對球的作用力 答案 C 解析 此時手與球并沒有接觸,所以沒有推力,故C選項正確. 命題點二 平衡條件的應(yīng)用 1.合成法:物體受三個共點力的作用而平衡,則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反. 2.分解法:物體受三個共點力的作用而平衡,將某一個力按力的效果分解,則其分力和其他兩個力滿足平衡條件. 3.正交分解法:物體受到三個或三個以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解為相互垂直的兩組,每組力都滿足平衡條件. 4.整體法和隔離法:當(dāng)多個物體整體處于平衡狀態(tài)時,系統(tǒng)內(nèi)的各物體相對靜止,有靜止和勻速直線運動兩種情況,不涉及內(nèi)力時,采用整體法進(jìn)行受力分析并求解.涉及內(nèi)力時常采用先隔離后整體或先整體后隔離的方法. 例2 (xx浙江4月選考10)重力為G的體操運動員在進(jìn)行自由體操比賽時,有如圖7所示的比賽動作,當(dāng)運動員豎直倒立保持靜止?fàn)顟B(tài)時,兩手臂對稱支撐,夾角為θ,則( ) 圖7 A.當(dāng)θ=60時,運動員單手對地面的正壓力大小為 B.當(dāng)θ=120時,運動員單手對地面的正壓力大小為G C.當(dāng)θ不同時,運動員受到的合力不同 D.當(dāng)θ不同時,運動員與地面之間的相互作用力不相等 答案 A 解析 運動員單手對地面的正壓力大小,與θ無關(guān),如圖 F1=F2= 而手臂受力與夾角θ有關(guān),所以選項A正確,B錯誤;不管角度如何,運動員受到的合力為零,選項C錯誤;不管角度如何,運動員與地面之間的相互作用力總是等大,選項D錯誤. 變式4 如圖8所示,用相同的彈簧測力計將同一個重物m,分別按甲、乙、丙三種方式懸掛起來,讀數(shù)分別是F1、F2、F3、F4,已知θ=30,則有( ) 圖8 A.F4最大 B.F3=F2 C.F2最大 D.F1比其他各讀數(shù)都小 答案 C 解析 由平衡條件可知:F1=mgtan θ,F(xiàn)2cos θ=mg,2F3cos θ=mg,F(xiàn)4=mg,因此可知F1=mg,F(xiàn)2=mg,F(xiàn)3=mg,故選項A、B、D錯誤,C正確. 變式5 如圖9所示,傾角為θ、質(zhì)量為m的直角三棱柱ABC置于粗糙水平地面上,柱體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ.施加一個垂直BC面的外力F,柱體仍保持靜止,地面對柱體的摩擦力大小等于( ) 圖9 A.μmg B.Fsin θ C.Fcos θ D.μ(Fcos θ+mg) 答案 B 解析 對三棱柱受力分析如圖所示. Ff=Fsin θ,故B選項正確. 變式6 如圖10所示,質(zhì)量為m的正方體和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和水平面間,處于靜止?fàn)顟B(tài).m和M的接觸面與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g,若不計一切摩擦,下列說法正確的是( ) 圖10 A.水平面對正方體M的彈力大小大于(M+m)g B.水平面對正方體M的彈力大小為(M+m)gcos α C.墻面對正方體m的彈力大小為mgtan α D.墻面對正方體M的彈力大小為 答案 D 解析 由于兩墻面豎直,對M和m整體受力分析可知,地面對M的彈力大小等于(M+m)g,A、B錯誤;在水平方向,墻對M和m的彈力大小相等、方向相反,隔離物體m受力分析如圖所示,根據(jù)平行四邊形定則可得m受到的墻對它的彈力大小為,所以M受到墻面的彈力大小也為,C錯誤,D正確. 拓展點 動態(tài)平衡問題 1.動態(tài)平衡問題 通過控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化,而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài),在問題的描述中常用“緩慢”等語言敘述. 2.解決動態(tài)平衡的“兩種”常用方法 例3 質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上.用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O,如圖11所示.用FT表示繩OA段拉力的大小,在O點向左移動的過程中( ) 圖11 A.F逐漸變大,F(xiàn)T逐漸變大 B.F逐漸變大,F(xiàn)T逐漸變小 C.F逐漸變小,F(xiàn)T逐漸變大 D.F逐漸變小,F(xiàn)T逐漸變小 答案 A 解析 對O點受力分析如圖所示,F(xiàn)與FT的變化情況如圖,由圖可知在O點向左移動的過程中,F(xiàn)逐漸變大,F(xiàn)T逐漸變大,故選項A正確. 變式7 如圖12所示,小球用細(xì)繩系住放在傾角為θ的光滑斜面上,當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移時,細(xì)繩上的拉力將( ) 圖12 A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大 答案 D 解析 因為G、FN、FT三力共點平衡,故三個力可以構(gòu)成一個矢量三角形,如圖所示,G的大小和方向始終不變,F(xiàn)N的方向不變,大小可變,F(xiàn)T的大小、方向都在變,在繩向上偏移的過程中,可以作出一系列矢量三角形,顯而易見在FT變化到與FN垂直前,F(xiàn)T是逐漸變小的,然后FT又逐漸變大.故正確答案為D. 變式8 如圖13所示,一根長為L的細(xì)繩一端固定在O點,另一端懸掛質(zhì)量為m的小球A,為使細(xì)繩與豎直方向成30角時小球A處于靜止?fàn)顟B(tài),則對小球施加的力最小為( ) 圖13 A.mg B.mg C.mg D.mg 答案 C 解析 將小球的重力mg在如圖所示方向分解,施加的最小力與F1的最小值等大反向即可使小球靜止,故F=mgsin 30=mg,選項C正確. 命題點三 平衡中的臨界與極值問題 1.臨界問題 當(dāng)某物理量變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語言敘述. 2.極值問題 平衡物體的極值,一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題. 3.解決極值問題和臨界問題的方法 (1)極限法:首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析,找出平衡的臨界點和極值點;臨界條件必須在變化中去尋找,不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題,而要把某個物理量推向極端,即極大或極?。? (2)數(shù)學(xué)分析法:通過對問題的分析,依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(畫出函數(shù)圖象),用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值). (3)物理分析方法:根據(jù)物體的平衡條件,作出力的矢量圖,通過對物理過程的分析,利用平行四邊形定則進(jìn)行動態(tài)分析,確定最大值與最小值. 例4 如圖14所示,有一傾角θ=30的斜面體B,質(zhì)量為M.質(zhì)量為m的物體A靜止在B上.現(xiàn)用水平力F推物體A,在F由零逐漸增加到mg再逐漸減為零的過程中,A和B始終保持靜止.對此過程下列說法正確的是( ) 圖14 A.地面對B的支持力大于(M+m)g B.A對B的壓力的最小值為mg,最大值為mg C.A所受摩擦力的最小值為0,最大值為 D.A所受摩擦力的最小值為mg,最大值為mg 答案 B 解析 因為A、B始終保持靜止,對A、B整體受力分析可知,地面對B的支持力一直等于(M+m)g,A錯誤.當(dāng)F=0時,A對B的壓力最小,為mgcos 30=mg;當(dāng)F=mg時,A對B的壓力最大,為mgcos 30+Fsin 30=mg,B正確.當(dāng)Fcos 30=mgsin 30時,即F=mg時,A所受摩擦力為0,當(dāng)F=0時,A所受摩擦力大小為mg,方向沿斜面向上,當(dāng)F=mg時,A所受摩擦力大小為mg,方向沿斜面向下,選項C、D錯誤. 變式9 如圖15所示,質(zhì)量均為m的小球A、B用兩根不可伸長的輕繩連接后懸掛于O點,在外力F的作用下,小球A、B處于靜止?fàn)顟B(tài).若要使兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)且懸線OA與豎直方向的夾角θ保持30不變,則外力F的大小不可能為( ) 圖15 A.mg B.mg C.mg D.mg 答案 A 解析 將A、B兩球作為一個整體,受力分析如圖所示,由圖可以看出,外力F與懸線OA垂直時最小,F(xiàn)min=2mgsin θ=mg,所以外力F應(yīng)大于或等于mg,不可能為選項A. 變式10 如圖16所示,重50 N的物體A放在傾角為37的粗糙斜面上,有一根原長為10 cm、勁度系數(shù)為800 N/m的彈簧,其一端固定在斜面頂端,另一端連接物體A后,彈簧長度為14 cm,現(xiàn)用一彈簧測力計沿斜面向下拉物體,若物體與斜面間的最大靜摩擦力為20 N,當(dāng)彈簧的長度仍為14 cm時,彈簧測力計的讀數(shù)不可能為( ) 圖16 A.10 N B.20 N C.40 N D.0 N 答案 C 解析 A在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)時合力為零,A在斜面上受五個力的作用,分別為重力、支持力、彈簧彈力、摩擦力和拉力F,當(dāng)摩擦力的方向沿斜面向上時,F(xiàn)+mgsin 37≤Ffm+k(l-l0),F(xiàn)≤22 N,當(dāng)摩擦力沿斜面向下時,F(xiàn)最小值為零,即拉力的取值范圍為0≤F≤22 N,故選C. 變式11 如圖17所示,質(zhì)量m=2.2 kg的金屬塊放在水平地板上,在與水平方向成θ=37角斜向上、大小為F=10 N的拉力作用下,以速度v=5.0 m/s向右做勻速直線運動.(cos 37=0.8,sin 37=0.6,取g=10 m/s2)求: 圖17 (1)金屬塊與地板間的動摩擦因數(shù); (2)現(xiàn)換用另一個力F′施加在金屬塊上,為使金屬塊向右做勻速直線運動,求F′的最小值. 答案 (1)0.5 (2) N 解析 (1)設(shè)地板對金屬塊的支持力為FN,金屬塊與地板間的動摩擦因數(shù)為μ,因為金屬塊勻速運動,所以有 Fcos θ=μFN mg=Fsin θ+FN 解得:μ===0.5. (2) 分析金屬塊的受力,如圖所示 豎直方向:F′sin α+FN′=mg 水平方向:F′cos α=μFN′ 聯(lián)立可得: F′= = 所以F′的最小值為 N. 1.(xx余姚中學(xué)高三上期中)如圖1,光滑斜劈A上表面水平,物體B疊放在A上面,斜面光滑,A、B靜止釋放瞬間,B的受力分析圖正確的是( ) 圖1 答案 B 解析 斜劈A釋放前,物體B受到重力和支持力,兩力平衡;斜劈A釋放后,由于斜劈A上表面是光滑的,則物體B水平方向不受力,根據(jù)牛頓第一定律知道,物體B在水平方向的狀態(tài)不改變,即仍保持靜止?fàn)顟B(tài),故B正確,A、C、D錯誤. 2.(xx諾丁漢大學(xué)附中高三上期中)如圖2,小球靜置于水平地面OA上并緊靠斜面OB,一切摩擦不計,則( ) 圖2 A.小球只受重力和地面支持力 B.小球一定受斜面的彈力 C.小球受重力、地面支持力和斜面彈力 D.小球受到的重力和對地面的壓力是一對平衡力 答案 A 解析 小球只受重力和地面支持力,斜面對球無彈力作用,選項A正確,B、C錯誤;小球受到的重力和地面對小球的支持力是一對平衡力,選項D錯誤. 3.(xx金華市高三期末)如圖3所示,鐵質(zhì)的棋盤豎直放置,每個棋子都是一個小磁鐵,能吸在棋盤上,不計棋子間的相互作用力,下列說法正確的是( ) 圖3 A.棋子共受三個力作用 B.棋子對棋盤的壓力大小一定等于重力 C.磁性越強(qiáng)的棋子所受的摩擦力越大 D.質(zhì)量不同的棋子所受的摩擦力不同 答案 D 解析 棋子受重力、棋盤的吸引力、棋盤的彈力、摩擦力,共四個力,選項A錯誤;棋盤對棋子吸引力的大小與磁鐵內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),而棋子對棋盤的壓力大小等于棋盤對棋子的吸引力的大小,與重力大小無關(guān),選項B錯誤;棋子所受摩擦力的大小總是等于重力,不會變化,選項C錯誤;棋子所受摩擦力的大小等于重力,則質(zhì)量不同的棋子所受摩擦力不同,選項D正確. 4.(xx紹興一中期末)如圖4所示,一幼兒園小朋友在水平桌面上將三個形狀不規(guī)則的石塊成功疊放在一起,受到老師的表揚.下列說法正確的是( ) 圖4 A.石塊b對a的支持力與a受到的重力是一對相互作用力 B.石塊b對a的支持力一定等于a受到的重力 C.石塊c受到水平桌面向左的摩擦力 D.石塊c對b的作用力一定豎直向上 答案 D 解析 石塊b對a的支持力與其對a的靜摩擦力的合力,跟a受到的重力是平衡力,故A、B錯誤;以三石塊作為整體研究,則石塊c不會受到水平桌面的摩擦力,故C錯誤;選取a、b作為整體研究,根據(jù)平衡條件,則石塊c對b的作用力與a、b整體的重力平衡,則石塊c對b的作用力一定豎直向上,故D正確. 5.(xx臺州中學(xué)期中)如圖5所示是磁懸浮地球儀,地球儀依靠它與底座之間的磁力懸浮在底座的正上方保持靜止,已知地球儀的質(zhì)量為m,底座的質(zhì)量為M,則底座對水平地面的作用力大小為( ) 圖5 A.0 B.mg C.Mg D.(m+M)g 答案 D 解析 將地球儀和底座看做整體,整體受到的重力為(m+M)g,支持力為FN,滿足FN=(m+M)g,根據(jù)牛頓第三定律可知底座對水平地面的作用力大小為(m+M)g,選項D正確. 6.(xx溫州市十校期末聯(lián)考)如圖6所示,A、B為同一水平線上的兩個固定繞繩裝置,轉(zhuǎn)動A、B,使光滑掛鉤下的重物C緩慢豎直上升,下列說法正確的是( ) 圖6 A.繩子拉力大小不變 B.繩子拉力大小逐漸減小 C.兩段繩子合力逐漸減小 D.兩段繩子合力不變 答案 D 解析 重物C受三個力,重力和兩個拉力,重物C緩慢豎直上升時三力平衡,即有兩個拉力的合力與重力平衡,所以兩個拉力的合力一定,而兩個拉力的夾角不斷增大,故拉力不斷增大,故D正確,A、B、C錯誤. 7.(xx金華市義烏模擬)在2015年9月3日抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵中,20架直升機(jī)組成數(shù)字“70”字樣飛過天安門上空.如圖7所示,為了使領(lǐng)航的直升機(jī)下懸掛的國旗不致上飄,在國旗的下端懸掛了重物,假設(shè)國旗與懸掛物(可看成一個物體)的質(zhì)量為m,直升機(jī)的質(zhì)量為M,直升機(jī)水平勻速飛行,在飛行過程中,懸掛國旗的細(xì)線與豎直方向的夾角始終為α.以下說法正確的是( ) 圖7 A.國旗受到2個力的作用 B.細(xì)線的拉力大于mg C.空氣對國旗的阻力大小為mgcos α D.空氣給直升機(jī)的力方向豎直向上 答案 B 解析 對國旗受力分析如圖,國旗受三個力,重力、細(xì)線的拉力和空氣阻力,其中空氣阻力與運動的方向相反,沿水平方向.根據(jù)共點力平衡得F=,F(xiàn)f=mgtan α,故B正確,A、C、D錯誤. 8.國家大劇院外部呈橢球形.假設(shè)國家大劇院的屋頂為半球形,一保潔人員為執(zhí)行保潔任務(wù),必須在半球形屋頂上向上緩慢爬行(如圖8所示),他在向上爬的過程中( ) 圖8 A.屋頂對他的摩擦力不變 B.屋頂對他的摩擦力變大 C.屋頂對他的支持力不變 D.屋頂對他的支持力變大 答案 D 解析 保潔員緩慢爬行可以看成其在任意位置都處于平衡狀態(tài).對保潔員進(jìn)行受力分析并建立平衡方程:摩擦力Ff=mgsin θ,支持力FN=mgcos θ,向上爬時θ減小,所以Ff減小,F(xiàn)N增大,D正確. 9.(xx浙江11月選考5)疊放在水平地面上的四個完全相同的排球如圖9所示,質(zhì)量均為m,相互接觸,球與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ,則( ) 圖9 A.上方球與下方三個球間均沒有彈力 B.下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力 C.水平地面對下方三個球的支持力均為mg D.水平地面對下方三個球的摩擦力均為μmg 答案 C 解析 將四個球看成一個整體,地面的支持力與球的重力平衡,設(shè)下方三個球中的一個球受到的支持力大小為FN,因此3FN=4mg,即FN=mg,所以選項C正確.由力的平衡條件知,下面三個球?qū)ψ钌厦娴那蛴袕椓?,故最上面的球?qū)ο旅嫒齻€球肯定有彈力,選項A錯誤.對地面上的其中一個球進(jìn)行受力分析,如圖所示.由受力分析可知,選項B錯誤;由于小球是受到地面的靜摩擦力,因此不能通過Ff=μFN求解此摩擦力,選項D錯誤. 10.如圖10所示,質(zhì)量為M的探空氣球在勻速下降,若氣球所受浮力F始終保持不變,氣球在運動過程中所受阻力僅與速率有關(guān),重力加速度為g.現(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升,則需從氣球吊籃中減少的質(zhì)量為( ) 圖10 A.2(M-) B.M- C.2M- D.0 答案 A 解析 勻速上升和勻速下降兩階段受到的空氣阻力大小相等、方向相反,下降階段有F+Ff=Mg,上升階段有Mg-mg+Ff=F,聯(lián)立兩式得m=2(M-). 11.如圖11所示,用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點,制成一簡易秋千.某次維修時將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長且懸掛點不變.木板靜止時,F(xiàn)1表示木板所受合力的大小,F(xiàn)2表示單根輕繩對木板拉力的大小,則維修后( ) 圖11 A.F1不變,F(xiàn)2變大 B.F1不變,F(xiàn)2變小 C.F1變大,F(xiàn)2變大 D.F1變小,F(xiàn)2變小 答案 A 解析 木板靜止時,木板受重力G以及兩根輕繩的拉力F2,根據(jù)平衡條件,木板受到的合力F1=0,保持不變,兩根輕繩的拉力F2的合力大小等于重力G,保持不變,當(dāng)兩輕繩剪去一段后,兩根輕繩的拉力F2的夾角變大,因F2cos θ=(θ為輕繩與豎直方向的夾角),故F2變大,選項A正確,選項B、C、D錯誤. 12.如圖12所示,在一根水平直桿上套著兩個輕環(huán),在環(huán)下用兩根等長的輕繩拴著一個重物.把兩環(huán)分開放置,靜止時桿對a環(huán)的摩擦力大小為Ff,支持力為FN.若把兩環(huán)距離稍微縮短一些,系統(tǒng)仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則( ) 圖12 A.FN變小 B.FN變大 C.Ff變小 D.Ff變大 答案 C 解析 設(shè)重物質(zhì)量為M,輕繩與桿的夾角為α,由整體受力分析得2FN=Mg,即FN=,與α無關(guān),故兩環(huán)距離縮短,F(xiàn)N不變.對a環(huán)受力分析,F(xiàn)f=,α增大,F(xiàn)f變小,故C正確. 13.(xx湖州市期末)如圖13所示,質(zhì)量為m的光滑小球放在斜面和豎直擋板之間,當(dāng)擋板從豎直位置逆時針緩慢轉(zhuǎn)動到水平位置的過程中,斜面和擋板對小球的彈力大小的變化是( ) 圖13 A.斜面的彈力逐漸變大 B.斜面的彈力先變小后變大 C.擋板的彈力先變小后變大 D.擋板的彈力逐漸變大 答案 C 解析 小球受力如圖甲所示,因擋板是緩慢轉(zhuǎn)動,所以小球處于動態(tài)平衡狀態(tài),在轉(zhuǎn)動過程中,此三力(重力、斜面的支持力、擋板的彈力)組成矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小、方向均不變,斜面對其支持力方向始終不變),由圖可知此過程中斜面對小球的支持力不斷減小,擋板對小球的彈力先減小后增大. 14.如圖14所示,物塊A放在傾斜的木板上,改變木板與水平面之間的夾角θ,發(fā)現(xiàn)當(dāng)θ=30和θ=45時物塊A所受的摩擦力大小恰好相等,則物塊A與木板之間的動摩擦因數(shù)為( ) 圖14 A. B. C. D. 答案 B 解析 由題意知θ=30時是靜摩擦力,θ=45時是滑動摩擦力,故mgsin 30=μmgcos 45,μ=,故B項正確. 15.(xx浙江名校協(xié)作體模擬)浙江省某中學(xué)校園環(huán)境優(yōu)美,景色宜人,如圖15甲所示,淡如橋是同學(xué)們必走之路,淡如橋是座石拱橋,圖乙是簡化圖,用四塊相同的堅固石塊壘成圓弧形的石拱,其中第3、4塊固定在地基上,第1、2塊間的接觸面是豎直的,每塊石塊的兩個側(cè)面間所夾的圓心角為30.假定石塊間的摩擦力忽略不計,則第1、2石塊間的作用力和第1、3石塊間的作用力大小之比為( ) 甲 乙 圖15 A. B. C. D. 答案 C 解析 對石塊1受力分析,由FN12∶FN13=sin 60=知C正確. 16.如圖16所示,三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點,A、B兩端被懸掛在水平天花板上,相距2l.現(xiàn)在C點上懸掛一個質(zhì)量為m的重物,為使CD繩保持水平,在D點上可施加的力的最小值為( ) 圖16 A.mg B.mg C.mg D.mg 答案 C 解析 分析結(jié)點C的受力如圖甲所示,由題意可知,繩CA與豎直方向間夾角為α=30,則可得:FD=mgtan α=mg,再分析結(jié)點D的受力如圖乙所示,由圖可知,F(xiàn)D′與FD大小相等且方向恒定,F(xiàn)B的方向不變,當(dāng)在D點施加的拉力F與繩BD垂直時,拉力F最小,即F=FD′cos 30=mg,C正確. 17.如圖17所示,小球的質(zhì)量為2 kg,兩根輕繩AB和AC的一端連接于豎直墻上,另一端系于小球上,在小球上另施加一個方向與水平線成θ=30的拉力F,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度為g=10 m/s2,求: 圖17 (1)當(dāng)輕繩AC的拉力剛好為零時,拉力F的大小; (2)當(dāng)輕繩AB的拉力剛好為零時,拉力F的大??; (3)若要使兩繩均能伸直,求拉力F的大小的取值范圍. 答案 (1)20 N (2)40 N (3)20 N≤F≤40 N 解析 對小球受力分析,受到拉力F、重力mg和兩根輕繩的拉力FB、FC,根據(jù)平衡條件,有 水平方向:Fcos 30=FC+FBcos 30 ① 豎直方向:Fsin 30+FBsin 30=mg ② 當(dāng)FC=0時,F(xiàn)最小,為:Fmin=mg=20 N 當(dāng)FB=0時,F(xiàn)最大,為:Fmax=2mg=40 N 若要使兩繩均能伸直,拉力F的大小的取值范圍為 20 N≤F≤40 N.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第3講 受力分析 共點力的平衡學(xué)案 2019 2020 年高 物理 一輪 復(fù)習(xí) 第二 分析 共點力 平衡
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