2020届高三物理总复习热点专题训练----共点力平衡问题(解析版)

2020届高三物理总复习热点专题训练----共点力平衡问题

【题型归类】

类型一物体的受力分析

1.L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力，则木板P的受力个数为()

A．3个B．4个

C．5个D．6个

【解析】：P、Q一起沿斜面匀速下滑时，由于木板P上表面光滑，滑块Q受到重力、P的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力。根据牛顿第三定律，物体Q必对物体P有压力，同时弹簧对P也一定有向下的弹力，因而木板P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q 的压力和弹簧沿斜面向下的弹力，C项正确。

【答案】： C

2.(多选)如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P 的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外

力可能有()

A．2个B．3个

C．4个D．5个

【解析】：若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg，则MN对P没有力的作用，

如图甲所示，P受到2个力，A项对；若弹簧弹力大于P的重力，则

MN对P有压力F N，只有压力F N，则P不能平衡，一定存在一个向

右的力，只能是MN对P的摩擦力F f，P此时受到4个力，如图乙所

示，C项对。

【答案】：AC

3．(多选)如图所示，光滑水平地面上有一直角三角形斜面体B 靠在竖直墙壁上，物块A 放在斜面体B 上，开始时A 、B 静止。现用水平力F 推A ，A 、B 仍静止，则

此时A 、B 受力个数的组合可能是( )

A ．3个、5个

B ．3个、3个

C ．4个、5个

D ．3个、4个

【解析】： 先对A 、B 整体受力分析，A 、B 整体受推力、重力、地面的支持力、墙壁的支持力；再对物块A 受力分析，A 受重力、推力、斜面体的支持力，可能还受到静摩擦力，所以A 可能受到3个或4个力，分析B 的受力情况，B 受到重力、墙壁的支持力、地面的支持力、A 对B 的压力，可能还受到A 对B 的静摩擦力，所以B 可能受到4个或5个力，故C 、D 项均正确。

【答案】： CD

类型二 共点力作用下物体的静态平衡 1.单个物体的平衡

4.如图所示，在竖直平面内，固定有半圆弧轨道，其两端点M 、N 连线水平。将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环A ，一端系在M 点，另一端系一质量为m 的小球，小球恰好静止在图示位置。不计所有摩擦，重力加速度大小为g 。下列说法正确的是( )

A ．轨道对轻环的支持力大小为mg

B ．细线对M 点的拉力大小为

3

2

mg C ．细线对轻环的作用力大小为3

2

mg

D ．N 点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30° 【解析】：

轻环两边绳子的拉力大小相等，均为F T ＝mg ，轻环两侧绳子的拉力与轻环对圆弧轨道的压力的夹角相等，设为θ，由OA ＝OM 知∠OMA ＝∠MAO ＝θ，则

3θ＝90°，θ＝30°，轻环受力平衡，则轨道对轻环的支持力大小F N ＝2mg cos 30°＝3mg ，选项A 错误；细线对M 点的拉力大小为mg ，选项B 错误；细线对轻环的作用力大小为F N ′＝F N ＝3mg ，选项C 错误；由几何关系

可知，N 点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30°，选项D 正确。

【答案】： D

5.(多选)如图，若半圆弧轨道的半径为R ，上端固定在轻环A ，下端分别固定在M 、N 点的两根轻弹簧a 、b ，两弹簧的原长均为R

2，环A 静止时弹簧a 长度为3R ，与MN 的夹角

θ＝30°，则下列说法正确的是( )

A ．弹簧a 、b 的弹力大小之比为3∶1

B ．弹簧a 、b 的弹力大小之比为1∶ 3

C ．弹簧a 、b 的劲度系数之比为(6－3)∶1

D ．弹簧a 、b 的劲度系数之比为(6＋3)∶11 【解析】：

作受力分析图如图所示，环A 静止时弹簧a 的长度L a ＝3R ，则弹簧b 的长度L b ＝R ，由于L a >R 2，L b >R

2，说明两弹簧的弹力均表现为拉力。弹簧b 的拉力F b ＝F N2＝F N1tan α，弹簧a 的拉力F a ＝F N1，由几何关系知α＝θ＝30°，解得F a F b ＝3，选项A 正确，B 错误；弹簧a 的

伸长量x a ＝L a －R 2＝⎝⎛⎭⎫3－12R ，弹簧b 的伸长量x b ＝L b －R 2＝12R ，根据胡克定律有F a ＝k a x a ，F b ＝k b x b ，解得k a k b ＝6＋3

11

，选项D 正确，C 错误。

【答案】： AD 2. 多个物体的平衡

6.(多选)如图所示，放置在水平地面上的质量为M 的直角劈上有一个质量为m 的物体，若物体在直角劈上匀速下滑，直角劈仍保持静止，那么下列说法正确的是( )

A ．直角劈对地面的压力等于(M ＋m )g

B ．直角劈对地面的压力大于(M ＋m )g

C ．地面对直角劈没有摩擦力

D ．地面对直角劈有向左的摩擦力

【解析】：

以M 、m 整体为研究对象，在竖直方向上受到重力和支持力，因物体在斜面上匀速下滑、直角劈静止不动，即整体处于平衡状态，所以竖直方向上地面对直角劈的支持力等于物体和直角劈整体的重力。水平方向上地面若对直角劈有摩擦力，无论摩擦力的方向向左还是向右，水平方向上整体都不能处于平衡状态，所以整体在水平方向上不受摩擦力，整体受力如图所示。选项A 、C 均正确。

【答案】： AC

类型三 物体的动态平衡

1．动态平衡：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。

2．基本思路

化“动”为“静”，“静”中求“动”。 3．“三种”典型方法

7.如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其端 悬挂物块N 。另一端与斜面上的物块M 相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N ，直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°。已知M 始终保持静止，则在此过程中