2021-2022年高中物理 第三章 专题3 受力分析、动态平衡课时精练(含解析)新人教版必修1

2021年高中物理第三章专题3 受力分析、动态平衡课时精练（含
解析）新人教版必修1
知识点基础中档稍难
受力分析1、2、36、811
整体、隔离4、97
动态平衡、临界510、12
3
小球下方与一光滑斜面接触。

关于小球的受力，说法正确的是( )
A．重力和细线对它的拉力
B．重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力
C．重力和斜面对球的支持力
D．细线对它的拉力和斜面对它的支持力
答案A
解析斜面对小球无支持力，因为若有支持力，细线会向右偏离竖直方向，故小球只受重力和细线的拉力，A对。

4．(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上，m2在空中)，力F与水平方向成θ角。

则m1所受支持力F N和摩擦力F f正确的是( )
A．F N＝m1g＋m2g－F sinθ
B．F N＝m1g＋m2g－F cosθ
C．F f＝F cosθ
D．F f＝F sinθ
答案AC
解析对于m1、m2和轻弹簧组成的系统受力分析如图，由平衡条件知：
水平方向：F f＝F cosθ
竖直方向：F N＋F sinθ＝m1g＋m2g。

由以上两式得：F f＝F cosθ，F N＝m1g＋m2g－F sinθ，正确选项为A、C。

5．[xx·合肥高一质检]如图所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹30°角且绷紧，小球A处于静止，对小球施加的最小的力等于( )
A.3mg
B.
32mg C.1
2mg D.
33
mg 答案 C
解析 以小球为研究对象，受三个力作用：重力、绳的拉力及所施加的一个力，O
点固定，细绳方向也不变，即绳上的拉力方向不变，且绳的拉力与所施力的合力与重力一定满足等值反向，如图，由三角形定则作出的矢量三角形可知，所施力的最小值为F min ＝mg sin30°＝1
2
mg 。

6．(多选)如图所示A 为长木板，上表面粗糙，在水平面上以速度v 1向右匀速运动，
物块B 在木板A 的上面以速度v 2向右匀速运动，下列判断正确的是( )
A ．若是v 1＝v 2，A 、
B 之间无滑动摩擦力
B．若是v1>v2，B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
C．若是v1<v2，B受到了A所施加向右的滑动摩擦力
D．若是v1>v2，A受到了B所施加向左的滑动摩擦力
答案ABD
解析若v1＝v2，则A、B间无相对运动，故A正确；若v1>v2，则B相对于A向左运动，故B受到向右的滑动摩擦力，A相对于B向右运动，A受到向左的滑动摩擦力，故B、D正确；如果v1<v2，则B相对A向右运动，B受到向左的滑动摩擦力，所以C错误。

7．有一个直角支架AOB，AO杆水平放置，表面粗糙，OB杆竖直向下，表面光滑。

AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示。

现将P环向左移动一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力F N和摩擦力f的变化情况是( )
A．F N不变，f变大B．F N不变，f变小
C．F N变大，f变大D．F N变大，f变小
答案B
解析以两环和细绳整体为研究对象，由题意可知，竖直方向上二力平衡，即F N ＝2mg不变；水平方向上只有OB对Q环的压力N和OA对P环的摩擦力f作用，因此f ＝N。

以Q环为研究对象，它在重力、细绳的拉力F和OB的压力N作用下平衡，如右图所示，设细绳和竖直方向的夹角为α，则N＝mg tanα。

P环向左移动的过程中α将减小，N也将减小，所以f减小。

故选项B正确。

8．[xx·课标全国卷Ⅰ]如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。

现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)，与稳定在竖直位置时相比，小球的高度( )
A．一定升高
B．一定降低
C．保持不变
D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
答案A
解析
设橡皮筋原长为l0
加速前平衡时橡皮筋伸长了x0
则有kx0＝mg
当加速并稳定时设小球偏离竖直方向θ角，橡皮筋伸长了x 由小球在竖直方向受力平衡有
kx cosθ＝mg
联立得kx cosθ＝kx0
x cosθ＝x0
此时小球距悬挂点的竖直高度
h＝(l0＋x)cosθ
＝l0cosθ＋x cosθ
＝l0cosθ＋x0＜l0＋x0
故小球一定升高
选项A正确。

9．如图所示，完全相同的质量为m 的A 、B 两球，用两根等长的细线悬挂在O 点，两球之间夹着一根劲度系数为k 的轻弹簧，静止不动时，弹簧处于水平方向，两根细线之间的夹角为θ。

则弹簧的长度被压缩了多少？
答案
mg k tan θ2
解析 以A 球为研究对象，其受力如图所示。

所以F 弹＝mg tan θ
2，Δx ＝F 弹k ＝mg
k
tan
θ
2。

10．用两根细绳OA、OB悬挂一个重物G，如图所示，其中绳OA沿水平方向，OB沿斜上方。

现保持O位置不动，逐渐向上移动A点直至细绳OA变为竖直。

在这个过程中，OA、OB绳上的拉力如何变化？
答案OA绳上的拉力先减小后增加OB绳上的拉力一直减小
解析如下图所示，A1、A2为绳OA由水平方向变为竖直方向的过程中，绳的A端先后经过的几个位置。

重物对O点的拉力F的大小等于重物的重力G，方向竖直向下。

当A先后经过各个位置时，将拉力F沿细绳的方向分解，由图知OA受到的拉力先减小后增加，OB绳受到的拉力一直减小。

11．[xx·芜湖高一检测]木板B放在水平地面上，在木板B上放一重1200 N的A 物体，物体A与木板B间，木板与地面间的动摩擦因数均为0.2，木板B重力不计，当水平拉力F将木板B匀速拉出，绳与水平方向成30°时，问绳的拉力F T多大？水平拉力F多大？(重力加速度g＝10 m/s2)
答案248 N 430 N
解析(1)求绳的拉力F T：隔离A，其受力如图所示
则水平方向上：
F T cos30°－F f1＝0
竖直方向上：
F T sin30°＋F N1－G＝0
而F f1＝μF N1
联立以上三式解得F T＝248 N
F f1＝215 N
(2)求水平拉力F：隔离B，其受力如图所示
A对B的摩擦力大小为F f A，地对B的摩擦力为F f地，地对B的弹力大小F N2＝F N1，故拉力F＝F f地＋F f A＝μF N2＋μF N1＝2F f1＝430 N。

12．如图所示，质量为m 1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O ，轻绳
OB 水平且B 端与放置在水平面上的质量为m 2的物体乙相连，轻绳OA 与竖直方向的夹角θ＝37 °，物体甲、乙均处于静止状态。

(已知sin 37 °＝0.6，cos 37°＝0.8，tan
37°＝0.75，g 取10 m/s 2。

设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求：
(1)轻绳OA 、OB 受到的拉力是多大？ (2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？
(3)若物体乙的质量m 2＝4 kg ，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m 1最大不能超过多少？
答案 (1)54m 1g 34m 1g (2)3
4
m 1g 方向水平向左 (3)1.6 kg
解析 (1)受力分析如图所示。

实用文档 F T OA ＝m 1g cos θ＝54
m 1g F T OB ＝m 1g tan θ＝34m 1g
(2)F f ＝F T OB ＝34
m 1g 方向水平向左。

(3)F fm ＝μm 2g ＝0.3×40 N＝12 N
当F T OB ＝34
m 1g ＝F fm ＝12 N 时， m 1＝1.6 kg ，即物体甲的质量m 1最大不能超过1.6 kg 。