高考物理一轮复习第二章微专题10受力分析和共点力的平衡

受力分析与共点力平衡
1．考点及要求：(1)力合成与分解(Ⅱ)；(2)共点力平衡(Ⅱ).2.方法与技巧：(1)整体法与隔离法；(2)静态平衡问题常用效果分解法与正交分解法；(3)动态平衡问题常用解析法与图解法．
1. (单个物体受力分析)(多项选择)如图1所示，在水平力F作用下，木块A、B保持静止．假设木块A与B接触面是水平，且FB受力个数可能是( )
图1
A．3个B．4个
C．5个D．6个
2．(整体法与隔离法分析两个或多个物体受力)如图2所示，水平桌面上叠放着A、B两物体，B物体受力F作用，A、B一起相对地面向右做匀减速直线运动，那么B物体受力个数为( )
图2
A．4个B．5个C．6个D．7个
3．(整体法与隔离法分析两个或多个物体受力)(多项选择)如图3所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，那么关于它们受力情况说法正确是( )
图3
A．a一定受到4个力
B．b可能受到4个力
C．a与墙壁之间一定有弹力与摩擦力
D ．a 与b 之间一定有摩擦力
4．(平衡条件应用)在水平地面上固定一个上外表光滑斜面体，在它上面放有质量为m 木块，用一根平行于斜面细线连接一个轻环，并将轻环套在一根两端固定、粗糙水平直杆上，整个系统处于静止状态，如图4所示，那么杆对环摩擦力大小为( )
图4
A ．mg sin θ
B ．mg cos θ
C ．mg tan θ
D ．mg sin θcos θ
5．(用平衡条件分析动态平衡问题)如图5所示，A 、B 两物体质量分别为M 、M 2
，它们用细绳相连，跨过光滑定滑轮，A 置于倾角θ＝30°斜面上，B 悬于斜面之外而处于静止状态，现在缓慢增加A 物体重量，整个系统始终保持静止，那么在这个过程中( )
图5
A ．绳子拉力逐渐减小
B ．A 所受摩擦力逐渐增大
C ．A 对斜面压力逐渐减小
D ．A 所受合力逐渐增大
6．(用图解法分析动态平衡问题)如图6所示，顶端附有光滑定滑轮斜面体静止在粗糙水平面上，三条细绳结于O 点，一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P ，一条绳连接小球Q ，P 、Q 两物体处于静止状态，另一条绳OA 在外力F 作用下使夹角θ<90°，现缓慢改变绳OA 方向至θ>90°，且保持结点O 位置不变，整个装置始终处于静止状
态．以下说法正确是( )
图6
A．绳OA拉力一直增大
B．斜面体对物块P摩擦力大小可能先减小后增大
C．地面对斜面体有向右摩擦力
D．地面对斜面体支持力大于物块P与斜面体重力之与
7．如图7所示，用等长两根轻质细线把两个质量相等小球悬挂．现对小球b施加一个水平向左恒力F，同时对小球a施加一个水平向右恒力3F，最后到达稳定状态，表示平衡状态图可能是以下图中( )图7
8．如图8所示，A、B、C三物块叠放并处于静止状态，水平地面光滑，其他接触面粗糙，以下受力分析正确是( )
图8
A．A与墙面间存在压力
B．A与墙面间存在静摩擦力
C．A物块共受3个力作用
D．B物块共受5个力作用
9．如图9所示，一个人站在水平地面上长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者质量均为m，重力加速度为g，那么( )
图9
A．箱子受到摩擦力方向向右
B．地面对木板摩擦力方向向左
C．木板对地面压力大小为3mg
D．假设人用斜向下力推箱子，那么木板对地面压力会大于3mg 10．如图10所示，一根轻质细绳跨过定滑轮连接两个小球A、B，它们都穿在一根光滑竖直杆上，不计细绳与滑轮之间摩擦，当两球平衡时OA绳与水平方向夹角为60°，OB绳与水平方向夹角为30°，那么球A、B质量之比与杆对A、B弹力之比分别为( )
图10
A.m A
m B＝
3
1
B.
m A
m B＝
3
3
C.N A
N B＝
3
3
D.
N A
N B＝
3
2
11.
如图11所示，不计重力轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，用一根轻绳通过滑轮系住P端．在力F作用下，当杆OP与竖直方向夹角α(0<α<π)缓慢增大时，力F 大小应( )
图11
A．恒定不变B．逐渐增大
C．逐渐减小D．先增大后减小
12．(多项选择)如图12所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动．现将一重力为G圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水
平面夹角θ＝60°.以下说法正确是( )
图12
A．假设保持挡板不动，那么球对斜面压力大小为G
B．假设挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，那么球对斜面压力逐渐增大
C．假设挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，那么球对挡板压力逐渐减小
D．假设保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，那么球对挡板压力可能为零
13．如图13所示，倾角为θ斜面体C置于水平地面上，一条细线一端与斜面上物体B相连，另一端绕过质量不计定滑轮与物体A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上O点，细线与竖直方向成α角，A、B、C始终处于静止状态，以下说法正确是( )
图13
A．假设仅增大A质量，B对C摩擦力一定减小
B．假设仅增大A质量，地面对C摩擦力一定增大
C．假设仅增大B质量，悬挂定滑轮细线拉力可能等于A重力D．假设仅将C向左缓慢移动一点，α角将增大
答案解析
1．BC [对木块B 受力分析，木块B 受重力，斜面支持力，A 对B 压力，A 对B 摩擦力，还可能受斜面摩擦力，所以B 受4个力或者5个力，选项B 、C 正确．]
2．C [先用隔离法，选取A 为研究对象，A 必受到B 对其施加水平向左摩擦力，所以A 对B 施加了水平向右摩擦力；再运用整体法，选取A 与B 组成系统为研究对象，系统做匀减速运动，合力方向向左，即地面对系统或B 物体施加了水平向左摩擦力；最后再选取B 为研究对象，其共受到6个力作用：竖直向下重力，A 对其竖直向下压力与水平向右摩擦力，地面对其竖直向上支持力与水平向左摩擦力以及水平拉力F .选项C 正确．]
3．AD [将a 、b 看成整体，其受力图如图(甲)所示，a 与墙壁之间没有弹力与摩擦力作用；对物体b 进展受力分析，如图(乙)所示，b 受到3个力作用，所以a 受到4个力作用．分别是重力G a 、恒力F 、b 对a 压力N ′与b 对a 静摩擦力f ′，应选项A 、D 正确，选项B 、C 错误．]
4．D
5．B [整个系统保持静止，故A 所受合力始终为零，D 项错；对B 受力分析可知，绳子拉力F ＝Mg 2，A 项错；对A 受力分析可知，斜面
对物体A 支持力N ＝Mg cos θ，由牛顿第三定律可知，A 对斜面压力随A 质量M 增大而增大，C 项错；在沿斜面方向上，Mg sin θ＝F ＋
f ，f ＝M
g sin θ－Mg 2，随A 质量M 增大，f 不断增大，B 项正确．]
6．BD [缓慢改变绳OA 方向至θ>90°过程，OA 拉力方向变化如图从1位置到2位置到3位置所示，可见OA 拉力先减小后增大，OP 绳拉力一直增大，选项A 错误；假设开场时P 受绳子拉力比拟小，那么斜面对P 摩擦力沿斜面向上，OP 绳拉力一直增大，那么摩擦力可能先减小后反向增大，选项B 正确；以斜面与P 、Q 整体为研究对象受力分析，根据平衡条件，斜面受地面摩擦力与F 沿水平方向分力等大反向，故摩擦力方向向左，选项C 错误；以斜面体与P 、Q 整体为研究对象受力分析，根据竖直方向受力平衡：N ＋F cos α＝M 斜g ＋M P g ＋M Q g ，式中α为F 与竖直方向夹角，由图分析可知F cos α最大值即为M Q g (当F 竖直向上时)，故F cos α<M Q g ，那么N >M 斜g ＋M P g ，选项D 正确．]
7．D [对两个球整体受力分析，水平方向受向左F 与向右3F ，故上面绳子一定向右偏；设上面绳子与竖直方向夹角为α，那么：T sin α＝2F
T cos α＝2mg
设下面绳子与竖直方向夹角为β，那么：T ′si n β＝F
T ′cos β＝mg
联立可得：α＝β
应选D.]
8．C [以三个物块组成整体为研究对象，水平方向上：地面光滑，对C 没有摩擦力，根据平衡条件得知，墙对A 没有压力，因而也没有
摩擦力．故A、B错误．对A：受到重力、B支持力与摩擦力三个力作用．故C正确．先对A、B整体研究：水平方向上，墙对A没有压力，那么由平衡条件分析可知，C对B没有摩擦力．再对B分析，受到重力、A压力与摩擦力、C支持力，共四个力作用．故D错误．] 9．C [人用力F向右推箱子，对箱子受力分析，受推力、重力、支持力、静摩擦力，根据平衡条件，箱子受到摩擦力方向向左，与推力平衡，故A错误；对三个物体整体受力分析，受重力与支持力，不受静摩擦力，否那么不平衡，故地面对木板没有静摩擦力，故B错误；对三个物体整体受力分析，受重力与支持力，根据平衡条件，支持力等于重力，根据牛顿第三定律，支持力等于压力，故压力等于重力，为3mg，故C正确；假设人用斜向下力推箱子，对三个物体整体受力分析，受重力与支持力，故压力依然等于3mg，故D错误．] 10．A [
分别对A、B两球受力分析，运用合成法，如图：
由几何知识得：T sin 2θ＝m A g
T sin θ＝m B g
故m A∶m B＝sin 2θ∶sin θ＝
2cos θ∶1＝3∶1
杆弹力N＝mg
tan θ
那么：N A
N B＝tan 30°tan 60°
＝
1
3
]
11．B [对点P受力分析，设杆弹力为N，绳子拉力为F′，如下图．
根据平衡条件得，F′＝F，N与F′合力与重力大小相等，方向相反．
由三角形相似法得：F′
PQ＝
G
OQ.当
α缓慢增大时，PQ增大，而G、
OQ不变，故F′逐渐增大．]
12．AD [由题意知，假设保持挡板不动，球受到重力、斜面与挡板对球弹力，三力之间夹角为120°，可知三力大小相等，由牛顿第三定律知球对斜面压力大小也为G，那么选项A正确；假设挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，由动态分析图(图略)可知球对斜面压力逐渐减小，球对挡板压力先逐渐减小后逐渐增大，那么选项B、C 错误；假设保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律知，球受到合力方向向右，斜面对球弹力将增大，而球对挡板压力可能减少到零，那么选项D正确．]
13．B [隔离物体B进展受力分析，因不确定m A g与m B g sin θ大小关系，故斜面体C对物体B静摩擦力大小与方向无法确定，选项A 错误；对物体B与斜面体C整体进展受力分析，增大m A g，导致细线拉力变大，其水平向左分力变大，根据平衡条件，地面对斜面体C 水平向右静摩擦力也必将变大，选项B正确；当悬挂定滑轮细线拉力等于m A g时，两细线间夹角为120°，由题设条件可知，连接物体A 与物体B间细线间夹角不会到达120°，选项C错误；当斜面C向左移动时，滑轮也将向左移动，导致α角变小，选项D错误．]。