2021年新高考大二轮物理 1.受力分析和物体的平衡

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1.受力分析和物体的平衡
1．(多选)(2020·江苏如皋中学高三三模)如图1所示，在斜面上，木块A与B的接触面是水平的．连接木块A的绳子呈水平状态，两木块均保持静止．则木块A和木块B可能的受力个数分别为()
图1
A．2个和4个B．3个和4个
C．4个和5个D．4个和6个
答案AC
解析B至少受到重力、A对B的压力和静摩擦力、斜面的支持力四个力，而A受到支持力与重力外，可能受到拉力与B对A的摩擦力，因此A可能受到2个力或4个力，当B对A 有摩擦力时，斜面对物体B可能有静摩擦力，也可能没有静摩擦力，因此B受到4个力或5个力；A、C正确．
2.(多选)如图2，质量分别为m A、m B的A、B两个楔形物体叠放在一起，B靠在竖直墙壁上，在水平力F的作用下，A、B静止不动，则()
图2
A．A物体受力的个数可能为3
B．B受到墙壁的摩擦力方向可能向上，也可能向下
C．力F增大(A、B仍静止)，A对B的压力也增大
D．力F增大(A、B仍静止)，墙壁对B的摩擦力也增大
答案AC
解析隔离A物体，A物体一定受重力、B对A的支持力和外力F三个力作用；若A、B间
存在静摩擦力，则A 受四个力，A 正确；将A 、B 看成一个整体，整体在竖直方向上只受重力和摩擦力，所以墙对B 的摩擦力方向只能向上，B 错误；若F 增大，则F 在垂直B 斜面方向的分力增大，则B 对A 的支持力增大，所以A 对B 的压力增大，C 正确；先对A 、B 整体受力分析，由平衡条件知，竖直方向：F f ＝G A ＋G B ，因此当水平力F 增大，墙壁对B 的摩擦力仍不变，D 错误．
3.(2020·宁夏银川唐徕回民中学高三三模)如图3所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A 端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A 点正上方，B 端吊一重物G ，现将绳的一端拴在杆的B 端，用拉力F 将B 端缓慢上拉，在AB 杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F 和杆受的弹力F N 的变化，判断正确的是( )
图3
A ．F 变大
B ．F 变小
C ．F N 变大
D ．F N 变小
答案 B
解析 以B 点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力F T (等于重物的重力G )、轻杆的支持力F N 和绳子的拉力F ，作出受力图如图，
由平衡条件得，F N 和F 的合力与G 大小相等，方向相反，根据三角形相似可得F N AB ＝F OB ＝G OA
，解得：F N ＝AB OA G ，F ＝OB OA
G ；使∠BAO 缓慢变小时，AB 、AO 保持不变，BO 变小，则F N 保持不变，F 变小，故B 正确，A 、C 、D 错误．
4.(2020·内蒙古通辽蒙古族中学高三三模)如图4所示的装置中，在A 端用外力F 把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45°变为90°，斜面体与水平地面之间是粗糙的，并且
斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是()
图4
A．地面对斜面体的静摩擦力始终为零
B．绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大于绳子的拉力
C．绳子A端移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度大小
D．外力F一定增大
答案 D
解析设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ，对小球沿斜面方向，由平衡条件有F T cos(θ－30°)＝mg sin 30°，则当θ角从45°变为90°的过程中，绳子的拉力F T变大，因F＝F T，则外力F一定增大，选项D正确；对斜面体受力分析知，地面一定对斜面体有静摩擦力且等于小球对斜面体的压力在水平方向上的分力，由选项D的分析可知，垂直斜面方向由平衡条件有F T sin(θ－30°)＋F N＝mg cos 30°，即F N＝mg cos 30°－F T sin(θ－30°)，F N不断减小，由牛顿第三定律知压力不断减小，故地面对斜面体的静摩擦力减小，选项A错误；当θ＝90°时，滑轮两边绳子的夹角为120°，根据几何关系和平行四边形定则可知此时刻绳子对水平杆上的滑轮的合力等于绳子的拉力，选项B错误；将小球的速度v分解可知，绳子的速度v绳＝v cos(θ－30°)，可知绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度大小，选项C错误．
5．(多选)(2020·湖南高三三模)如图5所示，倾角为30°的斜面体静止在水平地面上，轻绳一端连着斜面上一质量为m的物体A，轻绳与斜面平行，另一端通过两个滑轮连接于天花板上的P点．动滑轮上悬挂物体B，开始时悬挂动滑轮的两绳均竖直．现将P点缓慢向右移动，直到动滑轮两边轻绳的夹角为120°时，物体A刚好要滑动．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦
力，物体A与斜面间的动摩擦因数为
3
2.整个过程斜面体始终静止，不计滑轮的质量及轻绳
与滑轮间的摩擦．下列说法正确的是()
图5
A．物体B的质量为1.25m
B．物体A受到的摩擦力先减小再增大
C．地面对斜面体的摩擦力一直水平向左并逐渐增大
D．斜面体对地面的压力逐渐增大
答案AC
解析随着P点缓慢向右移动，拉物体B的两边绳子拉力越来越大，当夹角为120°时两边绳子拉力的合力恰好等于B物体的重力，此时物体A恰好达到最大静摩擦力，则mg sin 30°＋μmg cos 30°＝m B g，解得m B＝1.25m，A正确；初始时刻，拉物体B的两边绳子竖直时，绳子
拉力F T＝1
2m B g＝0.625m>mg sin 30°，此时A受到的摩擦力沿斜面向下，当P缓慢移动过程中，绳子拉力逐渐增大，A受到的摩擦力一直增大，B错误；将物体A与斜面体作为一个整体，设拉物体B的绳子与水平方向的夹角为θ，则斜面体受地面的摩擦力F f＝F T cos θ，方向水平向左，随着P点缓慢移动，绳子拉力F T越来越大，绳子与水平方向的夹角θ越来越小，地面对斜面体的摩擦力越来越大，C正确；将物体A、B及斜面体作为一个整体，在P向右缓
慢移动的过程中，绳子拉力的竖直分量为F T sin θ＝1
2m B g，始终保持不变，因此地面对斜面体的支持力保持不变，由牛顿第三定律知，D错误．
6.(2020·黑龙江哈尔滨市第六中学高三二模)如图6所示，两个质量均为m的A、B两小球用
轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放于倾角为θ的粗糙斜面上．A、
B两球均处于静止，B球没有滑动趋势，重力加速度为g，则B球对斜面的作用力大小为()
图6
A.2mg
cos θB．2mg tan θ
C．mg tan θD．2mg cos θ
答案 A
解析B球相对斜面没有滑动趋势，对A、B整体受力分析，其矢量三角形如图，
则斜面对球的作用力为F1＝2mg
，由牛顿第三定律知，A正确，B、C、D错误．
cos θ
7.(多选)(2020·广东高三三模)如图7所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态．给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动．在此过程中()
图7
A．水平力F的大小不变
B．杆对小球A的支持力逐渐增大
C．轻绳对小球B的拉力先变大后变小
D．杆对小球A的摩擦力先变小后变大
答案BD
解析对小球B受力分析，受拉力F、重力和轻绳的拉力F T，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图甲所示，
设轻绳与竖直方向的夹角为α，随着α的增大，拉力F和轻绳张力F T均增大，故A、C错误；再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、支持力F N和静摩擦力F f，如图乙所示，设杆与水平方向的夹角为θ，根据平衡条件，在垂直杆方向有：F N＝(M＋m)g cos θ＋F sin θ，随着F的增大，支持力F N增大；在平行杆方向有：F cos θ＋F f＝(M＋m)g sin θ，故F f＝(M＋m)g sin θ－F cos θ，随着F的增大，静摩擦力逐渐减小，当(M＋m)g sin θ＝F cos θ时，摩擦力为零，此后静摩擦力反向增大，故B、D正确．
8.如图8所示，一光滑的轻杆倾斜地固定在水平面上，倾角大小为30°，质量分别为m甲、m
乙的小球甲、乙穿在光滑杆上，且用一质量可忽略不计的细线连接后跨过固定在天花板上的光滑定滑轮，当整个系统平衡时，连接乙球的细线与水平方向的夹角大小为60°，连接甲球的细线呈竖直状态．则m甲∶m乙为()
图8
A．1∶ 3 B．1∶2
C.3∶1
D.3∶2
答案 A
解析分别对甲、乙受力分析如图所示，以甲球为研究对象，则甲球受到重力和细线的拉力的作用，直杆对甲球没有力的作用，否则甲球水平方向受力不能平衡，所以F T＝m甲g，以乙球为研究对象，根据共点力平衡条件，结合图可知，细线的拉力F T与乙球受到的支持力F N与竖直方向之间的夹角都是30°，所以F T与F N大小相等，得m乙g＝2F T cos 30°＝3m甲g，可得m甲∶m乙＝1∶3，故A正确，B、C、D错误．。