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高三物理一轮复习-受力分析报告、共点力平衡精品练习(附问题详解)

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高三物理一轮复习 受力分析、共点力平衡精品练习(附答案)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,共 7 0 分.在每小题给出的四个选项中,有 的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得 7 分,选对但不全的得 4 分,有 选错的得 0 分.)
1.如图所示,在水平力 F 的作用下,木块 A、B 保持静 止.若木块 A 与 B 的接触面是 水平的,且 F≠0.则关于木块 B 的受力个数可能是( )

A.3 个或 4 个 C.4 个或 5 个

B.3 个或 5 个 D.4 个或 6 个

2,如图所示, 质量 m1=10 kg 和 m2=30 kg 的两物体,叠放在动摩擦因数为 0.50 的粗糙水

平地面上,一处于水平位置的轻弹簧,劲度系数为 k=250 N/m,一端固定于墙壁,另一端

与质量为 m1 的物体相连,弹簧处于自然状态,现用一水平推力 F 作用于质量为 m2 的物体上,

使它缓慢地向墙壁一侧移动,当移动 0.40 m 时,两物体间开始相对滑动,这时水平推力 F

的大小为( )

A.100 N

B.300 N

C.200 N

D.250 N

3.如图所示,质量分别为 mA 和 mB 的物体 A、B 用细绳连接后跨过滑轮,A 静止在倾角为

45°的斜面上,B 悬挂着.已知 mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由 45°增大到 50°,

系统仍保持静止.则下列说法正确的是( )

A.绳子对 A 的拉力将增大 B.物体 A 对斜面的压力将增大 C.物体 A 受到的静摩擦力增大 D.物体 A 受到的静摩擦力 减小 4.如图所示,用轻绳吊一个重为 G 的小球,欲施一力 F 使小球在图示位置平衡(θ < 30°),下列说法正确的是( ) A.力 F 最 小值为 Gsin θ B.若力 F 与绳拉力大小相等,力 F 方向与竖直方向必成 θ 角 C.若力 F 与 G 大小相等,力 F 方向与竖直方向可能成 θ 角 D.若力 F 与 G 大小相等,力 F 方向与竖直方向可能成 2θ 角

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5.如图所示,一箱苹果沿着倾角为 θ 的斜面,以速度 v 匀速下滑,在箱子中夹有一只 质量为 m 的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向是( )
A.沿斜面向上 B.沿斜面向下 C.竖直向上 D.垂直斜面向上
6,如图所示,a、b 是两个位于固定斜面上的完全相同的正方形物块,它们在水平方向的外 力 F 的作用下处于静止状态.已知 a、b 与斜面的接触面都是光滑的,则下列说法正确的是 ()
A.物块 a 所受的合外力大于物块 b 所受的合外力 B.物块 a 对斜面的压力大于物块 b 对斜面的压力 C.物块 a、b 间的相互作用力等于 mgsin θ D.物块 a 对斜面的压力等于物块 b 对斜面的压力 7.如图所示 ,将质量为 m 的滑块放在倾角为 θ 的固定斜面上.滑块与斜面之间的动摩 擦因数为 μ .若滑块与斜面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为 g, 则( ) A.将滑块由静止释放,如果 μ >tan θ ,滑块将下滑 B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果 μ <tan θ ,滑块将减速下滑 C.用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速 滑动,如果 μ =tan θ ,拉力大小应是 2mgsin θ D.用平行于斜 面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果 μ =tan θ ,拉力大小应是 mgsin θ

8.叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂

技.图 2-3-21 为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重量均为 G,下面五人的背部

均呈水平状态,则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为( )

A.78G

B.34G

C.54G

D.32G

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9.如图 2-3-22 所示,三 根长度均为 l 的轻绳分别连接于 C、D 两点,A、B 两端被悬 挂在水平天花板上,相距 2l.现在 C 点上悬挂一个质量为 m 的重物,为使 CD 绳保持水平, 在 D 点上可施加力的最小值为( )

A .mg

B. 33mg

C.12mg

D.14mg

10. 如图所示,A、B 都是重物,A 被绕过小滑轮 P 的细线悬挂,B 放在粗糙的水平桌面 上.滑轮 P 被一根斜短线系于天花板上的 O 点,O′是三根细线的结点,细线 bO′水平拉着 物体 B,cO′沿竖直方向拉着弹簧.弹簧、细线、小滑轮的重力不计,细线与滑轮之间的摩

擦力可忽略,整个装置处于静止状态.若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是 F=20 3 N,∠cO′a =120°,重力加速度 g 取 10 m/ s2,则下列说法正确的是( )

A.弹簧的弹力为 20 N B.重物 A 的质量为 2 kg

C.桌面对物体 B 的摩擦力为 10 3 N D.细线 OP 与竖直方向的夹角为 60°

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二、非选择题(本题共 2 小题,共 30 分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数 值计算的要注明单位.)
11.如图所示,在倾角为 θ 的粗糙斜面上,有一个质量为 m 的物体被水平力 F 推着静止 于斜面上,已知物体与斜面间的动摩擦因数为 μ ,且 μ <tan θ ,若物体恰好不下滑,则推 力 F 为多少?若物体恰好不上滑,则推力 F 为多少?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
12.如图所示,质量 M=2 3 kg 的木块套在水平杆上,并用轻绳与质量 m= 3 kg 的小球相连.今用跟水平方向成 α =30°角的力 F=10 3 N 拉着球带动木块一起向右匀速 运动,运动中 M、m 相对位置保持不变,g 取 10 N/kg.求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角 θ ; (2)木块与水平杆间的动摩擦因数 μ .
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答案及解析 一、1.【解析】 木块 B 一定受重力和 A 对它的压力;将 A、B 看作整体,因整体保持 静止,所以 B 一定受斜面的支持力;隔离木块 A 对其受力分析,因 A 静止,故 A 一定受 B 的静摩擦力,从而 B 也一定受 A 的静摩擦力;斜面对木块 B 的静摩擦力可能有,也可能无.综 上所述,正确答案为 C. 【答案】 C 2.【解析】 两物 体最初一起向左移动压缩弹簧,水平推力 F 必须大于地面作用于 m2 的滑动摩 擦力 f=μ (m1+m2)g=2 00 N,共同移动 0.40 m 后两物体之间发生相对滑动,这时 弹簧中的弹力 F 弹=kx=100 N,恰等于 m1 与 m2 之间的滑动摩擦力大小.水平推力 F 等于地 面作用于 m2 的滑动摩擦力与 m1 对 m2 的滑动摩擦力的和,故 B 正确. 【答案】 B 3.【解析】 设 A 与斜面间无摩擦力时斜面倾角为 θ ,mAgsin θ =FT=mBg,sin θ = 12,θ =30°,由于 A 开始保持静止,可知其受沿斜面向上的摩擦力.当由 45°角变为 50° 时,系统仍保持静止,故静摩擦力一直增大,C 对,D 错;设斜面的倾角为 α ,A 对斜面的 压力为 FN=mAgcos α ,α 增大时,FN 减小,B 错;绳拉力 FT= mBg 不变,A 错. 【答案】 C 4.【解析】
根据力的平行四边形定则可知,当力 F 与轻绳垂直斜向上时,力 F 有最小值,根据物体 的平衡条件可知,其值为 Gsin θ ,A 正确.若力 F 与绳拉力大小相等,则力 F 的方向与轻 绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称,所以力 F 方向与竖直方向必成 θ 角,故 B 正确.若力 F 与 G 大小相等,则有两种情况,一种情况是力 F 与 G 是一对平衡力;另一种 情 况是力 F 与 G 的合力与轻绳中拉力是一对平衡力,此时力 F 方 向与竖直方向成 2θ 角斜 向下,C 错误、D 正确.
【答案】 ABD 5.【解析】 因为整体匀速运动,所以每一个苹果所受的合力为零,因此质量 为 m 的 苹果受到周围苹果对它的作用力的方向竖直向上,C 正确. 【答案】 C
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6.【解析】 因为 a、b 两个物体都处于静止状态,所以它们的合外力都等于零,A 错 误;b 物体对斜面的压力大小等于其重力在垂直于斜面方向的分力,但 a 物体还受到水平推 力 F 的作用,其在垂直于斜面向下的方向有分力,故物块 a 对斜面的压力大于物块 b 对斜面 的压力,B 正确,D 错误;物块 a、b 间的相互作用力等于 mgsin θ ,C 正确.
【答案】 BC 7.【解析】 对处于斜面上的滑块进行受力分析可知,若 μ >tan θ ,则 μ mgc os θ >mgsin θ ,故将滑块由静止释放,如果 μ >tan θ ,滑块仍静止,若 μ <tan θ ,则 μ mgcos θ <mgsin θ ,给滑块沿斜面向下的初速度,则滑块将 加速下滑, 故 A、B 错误;若要使物 块在平行于斜面向上的拉力 F 的作用下沿斜面匀速上滑,由平衡条件有:F-mgsin θ - μ mgcos θ =0,故 F=mgsin θ +μ mgcos θ ,若 μ =tan θ ,则 mgsin θ =μ mgcos θ , 即 F=2mgsin θ ,故 C 项正确;若要使物块在平行于斜面向下的拉力 F 作 用下沿斜面向下 匀速滑动,由平衡条件有:F +mgsin θ -μ mgcos θ =0,则 F=μ mgcos θ -mgsin θ , 若 μ =tan θ , 则 m gsin θ =μ mgcos θ ,即 F=0,故 D 项错误. 【答案】 C 8.【解析】 处在最高层的那个人共受到三个力的作用而处于平衡状态:竖直向下的重 力、两只腿受到的竖直向上的支持力,每个支持力大小为12G;根据牛顿第三定律,处在中间 层的那两个人每人 承受了竖直向下的压力,大小为12G,对中间层的那两个人受力分析,同 理可得,他们每只腿对最低层人员的压力大小为34G;分析最低层正中间那个人的受力情况, 其共受到五个力的作用:竖直向下的重力 G、两个竖直向下的正压力(大小均为34G)和两只腿 受到的竖直向上的支持力(设大小均为 N),根据平衡条件,可得 2N=G+34G+34G,所以 N=54 G,根据牛顿第三定律,这个人的一只脚对水平地面的压力约为54G. 【答案】 C 9.【解析】 对 C 点进行受力分析,由平衡条件可知,绳 CD 对 C 点的拉力 FCD=mg tan 30°, 对 D 点进行受力分析,绳 CD 对 D 点的 拉力 F2=FCD=mgta n 30 °,F1 方向一定,则当 F3 垂直 于绳 BD 时,F3 最小,由几何关系可知,F3=FCD sin 60°=12mg. 【 答案】 C
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10.【解析】 选取滑轮作为研究对象,滑轮两侧细线的夹角为 60°,设滑轮两侧细线 中拉力为 Fa,则有 Fa=mAg,F=2Facos 30°,联立解得重物 A 的质量为 mA=2 kg,Fa=20 N, 选项 B 正确;将 O′a 中的 拉力 Fa 沿水平方向和竖直方向分解,由平衡条件得 Facos 30°= Fb,Fasin 30°=Fc,解得弹簧的弹力为 Fc=10 N,选项 A 错误;细线 O′b 中拉力 Fb=10 3 N,对物体 B 由平衡条件得桌面对物体 B 的摩擦力为 10 3 N,选项 C 正确;细线 OP 的方向 在滑 轮两侧细线夹角的平分线上,与竖直方向的夹角为 30°,选项 D 错误.
【答案】 BC 二、11.【解析】 因为 μ <tan θ ,F=0 时,物体不能静止在斜面上.当物体恰好不 下滑时,受力如图甲所示,有

mgsin θ =Fcos θ +f,f=μ N,

N=mgcos θ +Fsin θ

解得 F=sμisniθn

-μ cos θ +cos

θ θ

mg

当物体恰好不上滑时,受力如图乙所示,有

mgsin θ +f=Fcos θ

f=μ N,

N=mgcos θ +Fsin θ

解得:F=μcocsosθ

θ +sin -μ sin

θ θ

mg.

【答案】

sin θ μ sin

-μ cos θ +cos

θ θ

mg

μ cos cos θ

θ +sin -μ sin

θ θ

mg

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12. 【解析】 (1)以球为研究对象,球受力如图(a)所示

据共点力平衡条件得

Fcos 30° -Tcos θ =0

Fsin 30°+ Tsin θ =mg

解得 T=10 3 N θ =30°.

(a)

(2)以木块 M 为研究对象,其受力如图(b)所示

(b) 据共点力平衡条件得 Tcos 30°-f=0 N-Mg-Tsin 30°=0 f=μ N 解得 μ =0.35. 【答案】 (1)30° (2)0.35

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