受力分析及物体平衡典型例题解析
高中物理必修一 平衡条件下的受力分析 (含练习解析)
平衡条件下的受力分析【学习目标】1. 能准确分析物体的受力情况2.理解分析静摩擦力的要领3.掌握整体法与隔离法在分析物体受力时的应用4.理解共点力的平衡条件，会分析基本的平衡问题【要点梳理】要点一、物体的受力分析要点诠释：受力分析是力学的一个基础，贯穿于整个高中物理，受力分析就是分析物体受哪些力的作用，并将物体所受的力在力的示意图中表示出来，有时还需求出各力的大小及合力的大小．只有正确分析出物体的受力，才能进一步研究物理过程，因此正确的受力分析，是成功解决问题的关键.1．物体受力分析的一般思路(1)明确研究对象，并将它从周围的环境中隔离出来，以避免混淆．由于解题的需要，研究的对象可以是质点、结点、单个物体或物体系统．(2)按顺序分析物体所受的力．一般按照重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序比较好，要养成按顺序分析力的习惯，就不容易漏掉某个力．(3)正确画出物体受力示意图，画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小，但方向必须画准确．一般要采用隔离法分别画出每一个研究对象的受力示意图，以避免发生混乱．(4)检查．防止错画力、多画力和漏画力．2．物体受力分析的要领(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在所研究的对象上．(2)只分析根据性质命名的力，不用分析根据效果命名的力，如动力、阻力、下滑力等．(3)每分析一个力，都应找出施力物体，以防止多分析某些不存在的力．(4)如果一个力的方向难以确定，可用假设法分析．(5)物体的受力情况会随运动状态的改变而改变，必要时要根据学过的知识通过计算确定．(6)合力与分力不同时分析：合力和分力不能同时作为物体所受的力，只分析实际存在的力，不分析它们的合力或分力．(7)受力分析需要严谨，外部作用看整体，互相作用要隔离，找施力物体防“添力”，顺序分析防“漏力”．分力和合力避免重复，性质力和效果力避免重记．3．对物体进行受力分析时应注意(1)为了使问题简化，题目中会出现一些带有某种暗示的提法，如“轻绳”“轻杆”暗示不考虑绳与杆的重力；“光滑面”暗示不考虑摩擦力；“滑轮”“光滑挂钩”暗示两侧细绳中的拉力相等．(2)弹力表现出的形式是多种多样的，平常说的“压力”“支持力”“拉力”“推力”“张力”等实际上都是弹力．(3)静摩擦力产生的条件中相对运动的趋势要由研究对象受到的某些他力来确定，例如，放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A，当用一个沿着斜面向上的拉力F作用时，物体A处于静止状态．从一般的受力分析方法可知A一定受重力G、斜面支持力F N和拉力F，但静摩擦力可能沿斜面向下，可能沿斜面向上，也可能恰好是零，这需要分析物体A所受重力沿斜面的分力与拉力F的大小关系来确定．(4)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力相混淆．譬如以A物体为研究对象，则要找出“甲对A”“乙对A”……的力，而“A对甲”“A对乙”……的力就不是A所受的力．(5)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．(6)合力和分力不能重复考虑．如在分析斜面上的物体的受力情况时，不能把物体所受的重力和“下滑力”并列为物体所受的力，因为“下滑力”是重力沿斜面方向的分力．(7)“性质力”和“效果力”不能重复分析．例如：有人认为在竖直面内做圆周运动的物体运动到最高点时(如图所示)，受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用．实际上向心力是效果力，是由重力和绳的拉力的合力来提供的，不属于某一性质的力，这样的分析是重复的，小球在最高点只受重力和绳的拉力．(8)画出受力示意图时，物体所受的各个力应画成共点力，力的作用点可沿力的方向移动．要点二、整体法与隔离法要点诠释：在研究静力学问题或力和运动的关系问题时，常会涉及相互关联的物体间的相互作用问题，即“连接体问题”.连接体问题一般是指由两个或两个以上物体所构成的有某种关联的系统.研究此系统的受力或运动时，求解问题的关键是研究对象的选取和转换.一般若讨论的问题不涉及系统内部的作用力时，可以以整个系统为研究对象列方程求解–––“整体法”；若涉及系统中各物体间的相互作用，则应以系统某一部分为研究对象列方程求解–––“隔离法”.这样，便将物体间的内力转化为外力，从而体现其作用效果，使问题得以求解，在求解连接问题时，隔离法与整体法相互依存，交替使用，形成一个完整的统一体，类型一、物体的受力分析例1、如图甲所示，重力为G的长木板AB．A端靠在光滑墙壁上，AB上又放置一木板m，整个系统处于静止状态，请画出木板AB的受力图．【思路点拨】把AB木板从图中隔离出来，逐一分析周围物体给它的作用力。
高考物理专题一(受力分析)(含例题、练习题及答案)
高考定位受力分析、物体的平衡问题是力学的基本问题，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断(难点：弹力、摩擦力)、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连接体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等．高考试题命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核．考题1对物体受力分析的考查例1如图1所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上，现用大小均为F，方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则()图1A．A与B之间不一定存在摩擦力B．B与地面之间可能存在摩擦力C．B对A的支持力一定大于mgD．地面对B的支持力的大小一定等于(M＋m)g审题突破B、D选项考察地面对B的作用力故可以：先对物体A、B整体受力分析，根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力；A、C选项考察物体A、B之间的受力，应当隔离，物体A受力少，故：隔离物体A受力分析，根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力．解析对A、B整体受力分析，如图，受到重力(M＋m)g、支持力F N和已知的两个推力，水平方向：由于两个推力的合力为零，故整体与地面间没有摩擦力；竖直方向：有F N＝(M＋m)g，故B错误，D正确；再对物体A受力分析，受重力mg、推力F、斜面体B对A的支持力F N′和摩擦力F f，在沿斜面方向：①当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向下，②当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向上，③当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，设斜面倾斜角为θ，在垂直斜面方向：F N′＝mg cos θ＋F sin θ，所以B对A的支持力不一定大于mg，故A正确，C错误．故选择A、D.答案AD1．(单选)(2014·广东·14)如图2所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()图2A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向答案 A解析M处支持力方向与支持面(地面)垂直，即竖直向上，选项A正确；N处支持力方向与支持面(原木接触面)垂直，即垂直MN向上，故选项B错误；摩擦力与接触面平行，故选项C、D错误．2．(单选)如图3所示，一根轻杆的两端固定两个质量均为m的相同小球A、B，用两根细绳悬挂在天花板上，虚线为竖直线，α＝θ＝30°，β＝60°，求轻杆对A球的作用力()图3A．mg B.3mg C.33mg D.32mg答案 A解析对A球受力分析如下图，细绳对小球A的力为F1，杆对A的力为F2，把F1和mg合成，由几何知识可得组成的三角形为等腰三角形，故F2＝mg.3．(单选) 如图4所示，用质量为M的吸铁石，将一张质量为m的白纸压在竖直固定的磁性黑板上．某同学沿着黑板面，用水平向右的恒力F轻拉白纸，白纸未移动，则此时黑板对白纸的摩擦力的大小为()图4A．F B．mgC.F2＋(mg)2D.F2＋(Mg＋mg)2答案 D解析对吸铁石和白纸整体进行受力分析，在垂直于黑板平面内受磁引力、黑板表面的支持力，在平行于黑板平面内受竖直向下的重力(M＋m)g、水平拉力F和黑板表面的摩擦力F f作用，由于纸未被拉动，所以摩擦力为静摩擦力，根据共点力平衡条件可知，摩擦力F f与(M＋m)g和F的合力等值反向，因此有F f＝F2＋(Mg＋mg)2，故选项D正确．1．合理的选取研究对象如果题目中给出的物体不止一个，在分析物体受力情况时，往往不能直接判断它与其接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，这时可以采用隔离法(或整体法)，先分析其他物体(或整体)的受力情况，再分析被研究物体的受力情况．2．结合运动状态及时修正由于弹力和摩擦力都是被动力，它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律及时进行修正．考题2 对静态平衡问题的考查例2 (单选)如图5所示，倾角为60°的斜面固定在水平面上，轻杆B 端用铰链固定在竖直墙上，A 端顶住质量为m 、半径为R 的匀质球并使之在图示位置静止，此时A 与球心O 的高度差为R 2，不计一切摩擦，轻杆可绕铰链自由转动，重力加速度为g ，则有( )图5A ．轻杆与水平面的夹角为60°B ．轻杆对球的弹力大小为2mgC ．斜面对球的弹力大小为mgD ．球所受的合力大小为mg ，方向竖直向上审题突破 球受力的特点：轻杆B 端用铰链固定在竖直墙上所以轻杆上的弹力一定沿杆，支持力垂直斜面向上；由几何知识确定轻杆与水平面的夹角，采用合成法，根据平衡条件求轻杆对球的弹力和斜面对球的弹力．解析 设轻杆与水平方向夹角为θ，由sin θ＝h R ＝12，θ＝30°，故A 错误；对球由几何知识得，轻杆对球的弹力大小F N2＝mg ，故B 错误；斜面对球的弹力大小为mg ，C 正确；球处于静止状态，所受的合力大小为0，D 错误．答案 C4．(单选) 完全相同的两物体P 、Q ，质量均为m ，叠放在一起置于水平面上，如图6所示．现用两根等长的细线系在两物体上，在细线的结点处施加一水平拉力F ，两物体始终保持静止状态，则下列说法不正确．．．的是(重力加速度为g )( )图6A ．物体P 受到细线的拉力大小为F 2B ．两物体间的摩擦力大小为F 2C ．物体Q 对地面的压力大小为2mgD ．地面对Q 的摩擦力大小为F答案 A解析 两物体都保持静止，对P 、Q 整体受力分析，竖直方向受到重力2mg 和地面支持力F N ，根据平衡状态则有F N ＝2mg ，Q 对地面压力大小等于支持力，选项C 正确．水平方向受到拉力F 和地面摩擦力F f ，水平方向受力平衡F f ＝F ，选项D 正确．两段细线等长，而拉力沿水平方向．设细线和水平方向夹角为θ，则有细线拉力F T ＝F 2cos θ，选项A 错误．对P 受力分析水平方向受到细线拉力的水平分力F T cos θ＝F 2和Q 对P 的摩擦力F f ′，根据P 静止时受力平衡则有F f ′＝F 2，选项B 正确． 5．(单选)在如图所示的A 、B 、C 、D 四幅图中，滑轮本身的重力忽略不计，滑轮的轴O 安装在一根轻木杆P 上，一根轻绳ab 绕过滑轮，a 端固定在墙上，b 端下面挂一个质量都是m 的重物，当滑轮和重物都静止不动时，图A 、C 、D 中杆P 与竖直方向夹角均为θ，图B 中杆P 在竖直方向上，假设A 、B 、C 、D 四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为F A 、F B 、F C 、F D ，则以下判断中正确的是( )A ．F A ＝FB ＝FC ＝F DB ．F D ＞F A ＝F B ＞F CC ．F A ＝F C ＝FD ＞F BD ．F C ＞F A ＝F B ＞F D答案 B解析 设滑轮两边细绳的夹角为φ，对重物，可得绳子拉力等于重物重力mg ，滑轮受到木杆弹力F 等于细绳拉力的合力，即F ＝2mg cos φ2，由夹角关系可得F D ＞F A ＝F B ＞F C ，选项B 正确．6．(单选)倾角为45°的斜面固定在墙角，一质量分布均匀的光滑球体在大小为F的水平推力作用下静止在如图7所示的位置，F的作用线通过球心，设球所受重力大小为G，竖直墙对球的弹力大小为F1，斜面对球的弹力大小为F2，则下列说法正确的是()图7A．F1一定大于F B．F2一定大于GC．F2一定大于F D．F2一定大于F1答案 B解析以球为研究对象，受力分析，如图所示，根据平衡条件可得：F2sin θ＝GF＝F1＋F2cos θ所以F2一定大于G，F1一定小于F，F2与F的大小关系不确定，F1和F2的大小关系也不确定，所以B正确，A、C、D错误．共点力平衡问题的求解思路和方法1．求解共点力平衡问题的一般思路物体静止或做匀速直线运动―→物体处于平衡状态―→对物体受力分析―→建立平衡方程―→对平衡方程求解、讨论2．常用求解方法(1)正交分解法(2)合成法考题3对动态平衡问题的考查例3如图8所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行．在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则()图8A．b对c的摩擦力一定减小B．b对c的摩擦力方向可能平行斜面向上C．地面对c的摩擦力方向一定向右D．地面对c的摩擦力一定减小审题突破b受到c的摩擦力不一定为零，与两物体的重力、斜面的倾角有关．对bc整体研究，由平衡条件分析水平面对c的摩擦力方向和支持力的大小．解析设a、b的重力分别为G a、G b.若G a＝G b sin θ，b受到c的摩擦力为零；若G a≠G b sin θ，b受到c的摩擦力不为零．若G a＜G b sin θ，b受到c的摩擦力沿斜面向上，故A错误，B正确．对b、c整体，水平面对c的摩擦力F f＝F T cos θ＝G a cos θ，方向水平向左．在a中的沙子缓慢流出的过程中，则摩擦力在减小，故C错误，D正确．答案BD7．(单选)如图9甲，手提电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度．某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的舒适度，由原卡位4缓慢地调至卡位1(如图乙)，电脑始终静止在底座上，则()图9A．电脑受到的支持力变大B．电脑受到的摩擦力变小C．散热底座对电脑的作用力变大D．散热底座对电脑的作用力不变答案 D解析对笔记本电脑受力分析如图所示，有：F N＝mg cos θ、F f＝mg sin θ.由原卡位1调至卡位4，θ减小，静摩擦力F f减小、支持力F N增加；散热底座对电脑的作用力的合力是支持力和静摩擦力的合力，与电脑的重力平衡，始终是不变的，故D正确．8．(单选)如图10将两个质量均为m的小球a、b用细线相连悬挂于O点，用力F拉小球a，使整个装置处于静止状态，且悬线Oa与竖直方向的夹角为θ＝30°，则F的最小值为()图10A.33mg B．mgC.32mg D.2mg答案 B解析以a、b两球为一整体进行受力分析：受重力2mg，绳子的拉力F T，拉力F，其中重力是恒力，绳子拉力F T方向恒定，根据平衡条件，整体所受合外力为零，所以当F的方向与绳子垂直时最小，如图所示，根据几何关系可得：F＝2mg sin 30°＝mg，所以B正确，A、C、D 错误．9．(单选)(2014·山东·14)如图11所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()图11A．F1不变，F2变大B．F1不变，F2变小C．F1变大，F2变大D．F1变小，F2变小答案 A解析木板静止时，木板受重力G以及两根轻绳的拉力F2，根据平衡条件，木板受到的合力F1＝0，保持不变．两根轻绳的拉力F2的合力大小等于重力G，保持不变，当两轻绳剪去一段后，两根轻绳的拉力F2与竖直方向的夹角变大，因其合力不变，故F2变大．选项A正确，选项B、C、D错误．1．当受力物体的状态发生“缓慢”变化时，物体所处的状态仍为平衡状态，分析此类问题的方法有解析法和矢量三角形法．2．分析动态平衡问题时需注意以下两个方面：(1)在动态平衡问题中，一定要抓住不变的量(大小或方向)，此题中不变的量是力F3和F1′的合力的大小和方向，然后分析其他量的变化．(2)当物体受到一个大小和方向都不变、一个方向不变、一个大小和方向都变化的三个力作用，且题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，首先考虑用图解法．考题4应用平衡条件解决电学平衡问题例4(6分)如图12所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB＝30°，斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点，P为MN的中点，OM＝ON，OM∥AB，则下列判断正确的是()图12A．小物体在M、P、N点静止时一定都是受4个力B．小物体静止在P点时受到的摩擦力最大C．小物体静止在P点时受到的支持力最大D．小物体静止在M、N点时受到的支持力相等解析对小物体分别在三处静止时进行受力分析，如图：结合平衡条件小物体在P、N两点时一定受四个力的作用，而在M处不一定，故A错误；小物体静止在P点时，摩擦力F f＝mg sin 30°，设小物体静止在M、N点时，库仑力为F′，则小物体静止在N点时F f′＝mg sin 30°＋F′cos 30°，小物体静止在M点时F f″＝mg sin 30°－F′cos 30°，可见小物体静止在N点时所受摩擦力最大，故B错误；小物体静止在P点时，设库仑力为F，受到的支持力F N＝mg cos 30°＋F，小物体静止在M、N点时：F N′＝mg cos 30°＋F′sin 30°，由库仑定律知F＞F′，故F N＞F N′，即小物体静止在P点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等，故C、D正确．答案CD(2014·江苏·13)(15分)如图13所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端．导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R ，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g .求：图13(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ； (2)导体棒匀速运动的速度大小v ； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q .答案 (1)tan θ (2)mgR sin θB 2L 2(3)2mgd sin θ－m 3g 2R 2sin 2θ2B 4L 4解析 (1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡mg sin θ＝μmg cos θ 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数μ＝tan θ. (2)在光滑导轨上 感应电动势：E ＝BL v感应电流：I ＝ER安培力：F 安＝BIL受力平衡的条件是：F 安＝mg sin θ解得导体棒匀速运动的速度v ＝mgR sin θB 2L 2.(3)摩擦生热：Q T ＝μmgd cos θ根据能量守恒定律知：3mgd sin θ＝Q ＋Q T ＋12m v 2解得电阻产生的焦耳热Q ＝2mgd sin θ－m 3g 2R 2sin 2 θ2B 4L 4.知识专题练 训练1题组1 物体受力分析1．(单选)如图1所示，A 、B 、C 三物块叠放并处于静止状态，水平地面光滑，其它接触面粗糙，则( )图1A．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4个力作用D．B物块共受4个力作用答案 D解析以三个物块组成的整体为研究对象，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物块，受到重力、B的支持力和B对A的摩擦力三个力作用，故C错误．先对A、B整体研究：水平方向上，墙对A没有压力，则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的压力和A对B的摩擦力、C的支持力，共受四个力作用，故D正确．2．(单选)轻质弹簧A的两端分别连在质量均为m的小球上，两球均可视为质点．另有两根与A完全相同的轻质弹簧B、C，且B、C的一端分别与两个小球相连，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牵住，如图2所示．适当调节手的高度与用力的方向，保持B弹簧轴线跟竖直方向夹角为37°不变(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，当弹簧C的拉力最小时，B、C两弹簧的形变量之比为()图2A．1∶1 B．3∶5C．4∶3 D．5∶4答案 C解析以两球和弹簧A组成的整体为研究对象，受力分析如图所示，由合成法知当C弹簧与B弹簧垂直时，弹簧C施加的拉力最小，由几何关系知F T B∶F T C＝4∶3.3．如图3所示，固定的半球面右侧是光滑的，左侧是粗糙的，O点为球心，A、B为两个完全相同的小物块(可视为质点)，小物块A静止在球面的左侧，受到的摩擦力大小为F1，对球面的压力大小为F N1；小物块B在水平力F2作用下静止在球面的右侧，对球面的压力大小为F N2，已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为θ，则()图3A．F1∶F2＝cos θ∶1B．F1∶F2＝sin θ∶1C．F N1∶F N2＝cos2θ∶1D．F N1∶F N2＝sin2θ∶1答案AC解析分别对A、B两个相同的小物块受力分析，如图，由平衡条件，得：F1＝mg sin θF N1＝mg cos θ同理：F2＝mg tan θF N2＝mgcos θ故F1F2＝mg sin θmg tan θ＝cos θ，F N1F N2＝cos2θ.4．(单选)如图4所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠BAD＝120°，整个系统保持静止状态．已知A物块所受的摩擦力大小为F f，则D物块所受的摩擦力大小为()图4A.32F fB ．F f C.3F f D ．2F f 答案 C解析 已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，设每根弹簧的弹力为F ，则有：2F cos 60°＝F f ，对D ：2F cos 30°＝F f ′，解得：F f ′＝3F ＝3F f . 题组2 静态平衡问题5．(单选)如图5所示，登山者连同设备总重量为G .某时刻缆绳和竖直方向的夹角为θ，若登山者手拉缆绳的力大小也为G ，则登山者脚对岩石的作用力( )图5A ．方向水平向右B ．方向斜向右下方C ．大小为G tan θD ．大小为G sin θ 答案 B解析 以登山者为研究对象，受力如图，根据共点力平衡条件得知：F N 与G 和F T 的合力大小相等、方向相反，所以F N 方向斜向左上方，则由牛顿第三定律得知登山者脚对岩石的作用力方向斜向右下方．由力的合成法得：F N＝2G cos[12(180°－θ)]＝2G sin 12θ.6．如图6所示，质量为M 的木板C 放在水平地面上，固定在C 上的竖直轻杆的顶端分别用细绳a 和b 连接小球A 和小球B ，小球A 、B 的质量分别为m A 和m B ，当与水平方向成30°角的力F 作用在小球B 上时，A 、B 、C 刚好相对静止一起向右匀速运动，且此时绳a 、b 与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则下列判断正确的是( )图6A ．力F 的大小为mB gB ．地面对C 的支持力等于(M ＋m A ＋m B )gC ．地面对C 的摩擦力大小为32m B gD ．m A ＝m B 答案 ACD解析 对小球B 受力分析，水平方向：F cos 30°＝F T b cos 30°，得：F T b ＝F ， 竖直方向：F sin 30°＋F T b sin 30°＝m B g ，解得：F ＝m B g ， 故A 正确； 对小球A 受力分析，竖直方向：m A g ＋F T b sin 30°＝F T a sin 60° 水平方向：F T a sin 30°＝F T b sin 60° 联立得：m A ＝m B ，故D 正确； 以A 、B 、C 整体为研究对象受力分析， 竖直方向：F N ＋F sin 30°＝(M ＋m A ＋m B )g 可见F N 小于(M ＋m A ＋m B )g ，故B 错误；水平方向：F f ＝F cos 30°＝m B g cos 30°＝32m B g ，故C 正确．7．(单选)体育器材室里，篮球摆放在如图7所示的球架上．已知球架的宽度为d ，每个篮球的质量为m 、直径为D ，不计球与球架之间的摩擦，则每个篮球对一侧球架的压力大小为( )图7A.12mgB.mgD dC.mgD2D2－d2D.2mg D2－d2D答案 C解析篮球受力平衡，设一侧球架的弹力与竖直方向的夹角为θ，如图，由平衡条件，F1＝F2＝mg2cos θ，而cos θ＝(D2)2－(d2)2D2＝D2－d2D，则F1＝F2＝mgD2D2－d2，选项C正确．8．如图8所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑半圆球B，整个装置处于静止状态．已知A、B两物体的质量分别为m A和m B，则下列说法正确的是()图8A．A物体对地面的压力大小为m A gB．A物体对地面的压力大小为(m A＋m B)gC．B物体对A物体的压力大于m B gD．地面对A物体没有摩擦力答案BC解析对A、B整体受力分析，竖直方向：F N A＝(m A＋m B)g，水平方向：F f A＝F N B，选项A、D错误，选项B正确；B受重力、A的支持力F N AB、墙面的弹力F N B，故F N AB＝(m B g)2＋F2N B，选项C正确．题组3动态平衡问题9．(单选)如图9所示，三根细线共系于O点，其中OA在竖直方向上，OB水平并跨过定滑轮悬挂一个重物，OC的C点固定在地面上，整个装置处于静止状态．若OC加长并使C点左移，同时保持O点位置不变，装置仍然处于静止状态，则细线OA上拉力F A和OC上的拉力F C与原先相比是()图9A．F A、F C都减小B．F A、F C都增大C．F A增大，F C减小D．F A减小，F C增大答案 A解析O点受F A、F B、F C三个力平衡，如图．当按题示情况变化时，OB绳的拉力F B不变，OA绳拉力F A的方向不变，OC绳拉力F C的方向与拉力F B方向的夹角减小，保持平衡时F A、F C的变化如虚线所示，显然都是减小了．10．如图10所示，物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮，A静止在倾角为45°的粗糙斜面上，B悬挂着．已知质量m A＝3m B，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°减小到30°，且A、B 仍处于静止状态，那么下列说法中正确的是()图10A．弹簧的弹力大小将不变B．物体A对斜面的压力将减小C．物体A受到的静摩擦力将减小D．弹簧的弹力及A受到的静摩擦力都不变答案AC解析弹簧弹力等于B物体的重力，即弹簧弹力不变，故A项正确；对A物体进行受力分析，列平衡方程可知，C项正确，D项错误；根据F N＝m A g cos θ，当倾角减小时，A物体对斜面压力变大，故B项错误．11．(单选)如图11所示，两块相互垂直的光滑挡板OP 、OQ ，OP 竖直放置，小球a 、b 固定在轻弹簧的两端．水平力F 作用于b 时，a 、b 紧靠挡板处于静止状态．现保证b 球不动，使挡板OP 向右缓慢平移一小段距离，则( )图11A ．弹簧变长B ．弹簧变短C ．力F 变大D ．b 对地面的压力变大 答案 A解析 对a 隔离分析可知，OP 向右缓慢平移时弹簧弹力变小，OP 对a 的弹力变小，故弹簧变长，A 正确；对a 、b 整体分析，F 与OP 对a 的弹力平衡，故力F 变小，b 对地面的压力始终等于a 、b 的总重力，故D 错误． 题组4 应用平衡条件解决电学平衡问题12．(2014·广东·20)如图12所示，光滑绝缘的水平桌面上，固定着一个带电量为＋Q 的小球P .带电量分别为－q 和＋2q 的小球M 和N ，由绝缘细杆相连，静止在桌面上．P 与M 相距L 、M 和N 视为点电荷，下列说法正确的是( )图12A ．M 与N 的距离大于LB ．P 、M 和N 在同一直线上C ．在P 产生的电场中，M 、N 处的电势相同D ．M 、N 及细杆组成的系统所受合力为零 答案 BD解析 假设P 、M 和N 不在同一直线上，对M 受力分析可知M 不可能处于静止状态，所以选项B 正确；M 、N 和杆组成的系统，处于静止状态，则系统所受合外力为零，故k Qq L 2＝k Q ·2q(L ＋x )2，解得x ＝(2－1)L ，所以选项A 错误，D 正确；在正点电荷产生的电场中，离场源电荷越近，电势越高，φM >φN ，所以选项C 错误．13．(2014·浙江·19)如图13所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A ，细线与斜面平行．小球A 的质量为m 、电量为q .小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B ，两球心的高度相同、间距为d .静电力常量为k ，重力加速度为g ，两带电小球可视为点电荷．小球A 静止在斜面上，则( )图13A ．小球A 与B 之间库仑力的大小为kq 2d 2B ．当q d ＝mg sin θk 时，细线上的拉力为0 C ．当q d ＝mg tan θk 时，细线上的拉力为0 D ．当q d ＝mgk tan θ时，斜面对小球A 的支持力为0 答案 AC解析 根据库仑定律，A 、B 球间的库仑力F 库＝k q 2d2，选项A 正确；小球A 受竖直向下的重力mg ，水平向左的库仑力F 库＝kq2d2，由平衡条件知，当斜面对小球的支持力F N 的大小等于重力与库仑力的合力大小时，细线上的拉力等于零，如图所示，则kq 2d 2mg ＝tan θ，所以q d ＝ mg tan θk ，选项C 正确，选项B 错误；斜面对小球的支持力F N 始终不会等于零，选项D 错误．。
受力分析和物体的平衡典型问题分析（精品）
受力分析和物体的平衡典型问题分析（精品）第一篇：受力分析和物体的平衡典型问题分析(精品)高三理（3）动力学受力分析物体的平衡【知识要点】一、受力分析(1)明确研究对象(2)按顺序找力：一般按照先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力（弹力，摩擦力）的方式进行受力分析。
严格按照受力分析的步骤进行分析是防止‘漏力”的有效措施；注意寻找施力物体是防止“添力”的有效办法．找不到施力物体的力肯定是不存在的．(3)只分析性质力,不画效果力二、共点力作用下物体的平衡的处理方法1．整体和隔离思想。
通常在分析外力对系统的作用时．用整体法；在分析系统内各物体(各部分)向相互作用时，用隔离法．2．正交分解：（适合三个以及三个以上的力）①确定研究对象；②分析受力情况；③建立适当坐标；④列出平衡方程求解。
3、三个力的分析法：①正交分解法；②正弦定理法（拉密原理）；③余弦定理法；④相似三角形法；⑤平行四边形法；⑥矢量三角形法。
对于由几个物体约束的研究对象的平衡问题，有时用相似三角形法处理会非常的方便，而对于三个力作用下的物体动态平衡问题，矢量三角形是主要的处理方法。
【典例分析】例1．分析A和B物体的受力情况例2．如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁。
若再在上面加一物体m，且M、m相对静止，试分析小车受哪几个力的作用？例3．如图所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为m的小球。
当小车水平向右的加速度逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化（用F1至F4变化表示）可能是下图中的（OO’沿杆方向）C例4．如图所示，用两根细线把A、B两小球挂在天花板上同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A 上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。
则该力可能为图中的（BC）A．F1B．F2C．F3D．F4例5．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示.已知ac 和bc与竖直方向的夹角分别为300和600，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（A）A11,mgB．mg 2211,mgD．mg, 4224C．例6．如图所示，斜面体放在墙角附近，一个光滑的小球置于竖直墙和斜面之间，若在小球上施加一个竖直向下的力F，小球处于静止。
受力分析及物体平衡典型例题解析
受力分析及物体平衡典型例题解析物体的受力分析和平衡是物理学中重要的基础概念之一。
通过对物体所受力的分析，我们可以更好地理解物体的平衡条件以及力的平衡定律。
本文将通过几个典型例题来解析受力分析和物体平衡的相关知识。
1. 例题一：挂在水平轴上的物体假设有一个质量为m的物体被挂在一个水平轴上，并受到一个斜向上的力F和垂直向下的重力mg。
我们需要分析这个物体所受的所有力，并判断它是否处于平衡状态。
首先，我们需要确定这个物体所受的力。
由题意可知，物体受到的力有斜向上的力F和垂直向下的重力mg两个方向的力。
接下来，根据力的平衡定律，在水平方向上，物体受到的合力为零。
即F = 0，这表示物体在水平方向上没有受到外力的作用，保持原来的匀速直线运动状态。
在垂直方向上，物体受到的合力为零。
即F - mg = 0，解得F = mg。
这表示斜向上的力F等于物体的重力。
因此，我们可以得出结论：在这个例子中，物体处于平衡状态，受到斜向上的力F和垂直向下的重力mg的作用。
2. 例题二：悬挂在绳子上的物体假设有一个质量为m的物体悬挂在一根不可伸长的绳子上，并受到重力mg和绳子的拉力T。
我们需要分析这个物体所受的所有力，并判断它是否处于平衡状态。
首先，我们需要确定这个物体所受的力。
由题意可知，物体受到的力有重力mg和绳子的拉力T两个方向的力。
接下来，根据力的平衡定律，在垂直方向上，物体受到的合力为零。
即T - mg = 0，解得T = mg。
这表示绳子的拉力等于物体的重力。
在水平方向上，物体受到的合力为零。
即水平方向上没有受到外力的作用。
因此，我们可以得出结论：在这个例子中，物体处于平衡状态，受到绳子的拉力T和重力mg的作用。
3. 例题三：平板上的物体假设有一个质量为m的物体放置在一个倾斜角度为α的平板上，并受到平板的支持力N、重力mg以及摩擦力f的作用。
我们需要分析这个物体所受的所有力，并判断它是否处于平衡状态。
首先，我们需要确定这个物体所受的力。
高三物理易错题专题复习一 受力分析与物体的平衡
高三物理易错题专题复习一 受力分析与物体的平衡一． 典型例题分析例1．如下列图，将质量为m 的物体置于固定的光滑斜面上，斜面倾角为θ，水平力F 作用在m 上，物体m 处于静止状态，如此斜面对物体的支持力大小为〔 〕A 、B 、Ｃ、 Ｄ、互动探究：假设斜面未固定，但仍相对地面静止，如此地面对斜面的摩擦力？二．解题方法：1．认真审题，弄清题意，明确条件和未知条件；2．巧选研究对象，灵活运用整体法和隔离法；3．分析受力情况和运动情况，注意运动的程序性、状态的瞬时性和各力的方向性，画好受力图；4．选择适当的运动规律列方程求解。
三．热点透视：〔一〕与摩擦力有关的问题例2．〔06全国II 〕如图，位于水平桌面上的物块P ，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q 相连，从滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的。
Q 与P 之间以与P 与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m ，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，假设用一水平向右的力F 拉P 使它做匀速运动，如此F 的大小为〔 〕A 4μmgB 3μmgC 2μmgD μmg注意：1、注意区分滑动摩擦力和静摩擦力2、静摩擦力总是小于或等于最大静摩擦力，其大小和方向由物体的受力情况和运动状态决定。
3、滑动摩擦力的大小由公式N F F μ=计算。
例3．〔168套P 9 3〕如右图，倾角为θ的斜面上有一质量为m 的物块，斜面与物块均处于静止状态。
现用一大小为2.5sin mg θ、方向沿斜面向上的力F 推物块，斜面和物块仍静止不动。
如此力作用时与F 作用前相比，物块对斜面的摩擦力与斜面对地面的摩擦力的变化情况分别为〔 〕A ．变大，变大B 变大，变小C 变小，不变D 变小，变小。
例4．〔试卷一5〕倾角为30。
斜面体上放一个质量为5kg 的小物块，处于静止状态，假设在小物块上再作用一个竖直向上的力F=4N ，如下列图，如此地面对斜面体的支持力F N ，小物块受到的摩擦力F 1的变化情况是〔 〕()22mg F +cos sin mg F θθ+cos mg θsin F θA．F N减小了4NB．F N的减小量小于4NC．Ｆ1减小了4ND．F1的减少量小于4N归纳：从以上两题也看出在解这类平衡问题时要灵活运用整体法和隔离法。
高中物理---受力分析(动态平衡问题)典型例题(含答案)【经典】
知识点三：共点力平衡（动态平衡、矢量三角形法）1．(单选)如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()．答案B A．F1先增大后减小，F2一直减小B．F1先减小后增大，F2一直减小C．F1和F2都一直减小D．F1和F2都一直增大2、（单选）(天津卷，5)如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力F T的变化情况是()．答案DA．F N保持不变，F T不断增大B．F N不断增大，F T不断减小C．F N保持不变，F T先增大后减小D．F N不断增大，F T先减小后增大3．（单选）如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()．答案BA．F1增大，F2减小B．F1增大，F2增大C．F1减小，F2减小D．F1减小，F2增大4、（单选）如图所示，一物块受一恒力F作用，现要使该物块沿直线AB运动，应该再加上另一个力的作用，则加上去的这个力的最小值为()．答案BA．F cos θB．F sin θC．F tan θD．F cot θ5．(单选)如图所示，一倾角为30°的光滑斜面固定在地面上，一质量为m的小木块在水平力F的作用下静止在斜面上．若只改变F的方向不改变F的大小，仍使木块静止，则此时力F与水平面的夹角为()．答案AA．60°B．45°C．30°D．15°6．（多选）一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中()．答案：ADA．细线拉力逐渐增大B．铁架台对地面的压力逐渐增大C．铁架台对地面的压力逐渐减小D．铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大7、（多选）(苏州调研)如图所示，质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，在外力F的作用下，小球A、B处于静止状态．若要使两小球处于静止状态且悬线OA与竖直方向的夹角θ保持30°不变，则外力F的大小()．答案BCDA．可能为33mg B．可能为52mgC．可能为2mg D．可能为mg8、（单选）如图所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆MN上．现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动．在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力F摩和环对杆的压力F N的变化情况是()．答案DA．F逐渐增大，F摩保持不变，F N逐渐增大B．F逐渐增大，F摩逐渐增大，F N保持不变C．F逐渐减小，F摩逐渐增大，F N逐渐减小D．F逐渐减小，F摩逐渐减小，F N保持不变9．（单选）如图所示，在拉力F作用下，小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动，在此过程中，小球受到的拉力F和支持力F N的大小变化是()．A．F增大，F N减小答案AB．F和F N均减小C．F和F N均增大D．F减小，F N不变10．(单选)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态．如图所示是这个装置的纵截面图．若用外力使MN保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止．在此过程中，下列说法中正确的是()．答案BA．MN对Q的弹力逐渐减小B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．P、Q间的弹力先减小后增大D．Q所受的合力逐渐增大11．(多选)如图所示，在斜面上放两个光滑球A和B，两球的质量均为m，它们的半径分别是R和r，球A 左侧有一垂直于斜面的挡板P，两球沿斜面排列并处于静止状态，下列说法正确的是()．答案BC A．斜面倾角θ一定，R>r时，R越大，r越小，则B对斜面的压力越小B．斜面倾角θ一定，R＝r时，两球之间的弹力最小C．斜面倾角θ一定时，无论半径如何，A对挡板的压力一定D．半径一定时，随着斜面倾角θ逐渐增大，A受到挡板的作用力先增大后减小12．(单选)如图所示，用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平．现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳端由B点缓慢上移至B′点，此时绳OB′与绳OA之间的夹角θ<90°.设此过程中绳OA、OB的拉力分别为F OA、F OB，下列说法正确的是()．答案BA．F OA逐渐增大B．F OA逐渐减小C．F OB逐渐增大D．F OB逐渐减小13、（多选）如图，不可伸长的轻绳跨过动滑轮，其两端分别系在固定支架上的A、B两点，支架的左边竖直，右边倾斜．滑轮下挂一物块，物块处于平衡状态，下列说法正确的是()．答案BCA．若左端绳子下移到A1点，重新平衡后绳子上的拉力将变大B．若左端绳子下移到A1点，重新平衡后绳子上的拉力将不变C．若右端绳子下移到B1点，重新平衡后绳子上的拉力将变大D．若右端绳子下移到B1点，重新平衡后绳子上的拉力将不变14、（单选）如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为F N1，球对木板的压力大小为F N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中()．答案BA．F N1始终减小，F N2始终增大B．F N1始终减小，F N2始终减小C．F N1先增大后减小，F N2始终减小D．F N1先增大后减小，F N2先减小后增大15．(单选)作用于O点的三力平衡，设其中一个力大小为F1，沿y轴正方向，力F2大小未知，与x轴负方向夹角为θ，如图所示．下列关于第三个力F3的判断中正确的是()．A．力F3只能在第四象限答案CB．力F3与F2夹角越小，则F2和F3的合力越小C．F3的最小值为F1cos θD．力F3可能在第一象限的任意区域16．(多选)一个光滑的圆球搁在光滑的斜面和竖直的挡板之间，如图21所示．斜面和挡板对圆球的弹力随斜面倾角α变化而变化，故()．答案ACA．斜面弹力F N1的变化范围是(mg，＋∞)B．斜面弹力F N1的变化范围是(0，＋∞)C．挡板的弹力F N2的变化范围是(0，＋∞) D．挡板的弹力F N2的变化范围是(mg，＋∞)。
受力分析及物体平衡典型例题解析
受力分析及物体平衡典型例题解析在物理学中，受力分析和物体平衡是非常重要的基础知识。
通过对物体所受力的分析，我们可以了解物体的运动状态以及是否处于平衡状态。
本文将通过解析几个典型的例题，帮助读者更好地理解受力分析和物体平衡的概念。
例题一：垂直轴上的物体平衡将一个质量为10千克的木块悬挂在一根质量忽略不计的轻杆上，轻杆的一端固定在墙上，另一端与滑轮相连，滑轮距地面高度为2米。
现求木块上挂的重物的质量是多少？解析：首先，我们可以根据题目中给出的物体的质量和距离，得到所受到的重力，即10千克 * 9.8米/秒² = 98牛顿。
由于木块处于静止状态，根据角动量守恒定律，木块所受合力矩为零。
由于轻杆质量忽略不计，可以将滑轮视为质量忽略不计的点，即滑轮为定轴。
设木块上挂的重物的质量为M，根据力矩平衡公式有：2米 * 98牛顿 - 0米 * M = 0解得：M = 98千克所以，木块上挂的重物的质量为98千克。
例题二：倾斜面上的物体平衡一个质量为5千克的木箱被放置在一个倾角为30°的光滑斜面上，斜面上有一垂直向上的力F使木箱处于静止状态，求力F的大小。
解析：首先，我们可以根据题目中给出的物体的质量和斜面的倾角，得到物体所受到的重力，即5千克 * 9.8米/秒² = 49牛顿。
由于木箱处于静止状态，根据 Newton's第一定律，合力等于零。
这意味着斜面上的力F必须与斜面的竖直方向的分量相抵消。
设力F的大小为F1，根据受力分析，可以得到以下等式：F1 * cos30° = 49牛顿解得：F1 = 98牛顿所以，力F的大小为98牛顿。
例题三：悬挂物体和支撑力的分析一个质量为2千克的物体用绳子悬挂在天花板上，绳子的倾角为60°，求绳子的拉力和天花板对物体的支撑力。
解析：首先，根据题目中给出的物体的质量和绳子的倾角，可以得到物体所受到的重力，即2千克 * 9.8米/秒² = 19.6牛顿。
专题2.2 受力分析 共点力作用下物体的平衡【练】解析版(1)
专题2.2 受力分析共点力作用下物体的平衡【练】目录一．练经典题型 (1)二、练创新情景 (6)三．练规范解答 (14)一．练经典题型1．如图所示，物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，关于A受力的个数，下列说法中正确的是()A．A一定受两个力作用B．A一定受四个力作用C．A可能受三个力作用D．A受两个力或者四个力作用【答案】：D【解析】：若拉力F大小等于物体的重力，则物体与斜面没有相互作用力，所以物体就只受到两个力作用；若拉力F小于物体的重力，则斜面对物体产生支持力和静摩擦力，故物体应受到四个力作用．2．(2021·河北定州模拟)如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于O′点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；OO′段水平，长度为L，绳子上套一可沿绳滑动的轻环．现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L，则钩码的质量为()A.22M B.32MC.2MD.3M 【答案】：D【解析】：重新平衡后，绳子形状如图所示由几何关系知：环两边绳子的夹角为60°，绳子与竖直方向夹角为30°，则根据平行四边形定则，环两边绳子拉力的合力为3Mg，根据平衡条件，则钩码的质量为3M，故选项D正确．3．(多选)如图所示，固定斜面上有一光滑小球，与一竖直轻弹簧P和一平行斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则关于小球所受力的个数可能的是()A．1B．2C．3D．4【答案】BCD【解析】设小球质量为m，若F P＝mg，则小球只受拉力F P和重力mg两个力作用；若F P<mg，则小球受拉力F P、重力mg、支持力F N和弹簧Q的弹力F Q四个力作用；若F P＝0，则小球要保持静止，应受F N、F Q 和mg三个力作用，故小球受力个数不可能为1。
A错误，B、C、D正确。
4．(2020·天津南开中学月考)如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面水平，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0。
受力分析及物体平衡典型例题解析
专练3 受力分析物体的平衡一、单项选择题1．如图1所示，质量为2 k g的物体B和质量为1 k g的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上．再将一个质量为3 k g的物体A轻放在B上的一瞬间，弹簧的弹力大小为(取g＝10 m/s2)()A．30 N B．0C．20 N D．12 N答案 C2．(2014·上海单科，9)如图2，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为F N，在运动过程中()A．F增大，F N减小B．F减小，F N减小C．F增大，F N增大D．F减小，F N增大解析对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据共点力平衡条件，有：F N＝mg cos θ和F＝mg sin θ，其中θ为支持力F N与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ变大，故F N变小，F变大；故A正确，BCD错误．答案 A3．(2014·贵州六校联考，15)如图3所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B.A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，物体A、B均处于静止状态．下列说法中正确的是()A．B受到向左的摩擦力B．B对A的摩擦力向右C．地面对A的摩擦力向右D．地面对A没有摩擦力解析弹簧被压缩，则弹簧给物体B的弹力水平向左，因此物体B平衡时必受到A对B水平向右的摩擦力，则B对A的摩擦力水平向左，故A、B均错误；取A 、B 为一整体，因其水平方向不受外力，则地面对A 没有摩擦力作用，故D 正确，C 错误．答案 D4．(2014·内蒙古包头测评)如图4所示，物体A 置于水平地面上，力F 竖直向下作用于物体B 上，A 、B 保持静止，则物体A的受力个数为( )A ．3B ．4C ．5D ．6解析 利用隔离法对A 受力分析，如图所示．A 受到重力G A ，地面给A 的支持力N 地，B 给A 的压力N B →A ，B 给A 的摩擦力f B →A ，则A 、C 、D 错误，B 正确．答案 B5．(2014·广州综合测试)如图5所示，两梯形木块A 、B 叠放在水平地面上，A 、B 之间的接触面倾斜．A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是( )A ．A 、B 之间一定存在摩擦力作用B ．木块A 可能受三个力作用C ．木块A 一定受四个力作用D ．木块B 受到地面的摩擦力作用方向向右解析 A 、B 之间可能不存在摩擦力作用，木块A 可能受三个力作用，选项A 、C 错误，B 正确；木块B 也可能不受地面的摩擦力作用，选项D 错误．答案 B6．(2014·佛山调研考试)如图6所示是人们短途出行、购物的简便双轮小车，若小车在匀速行驶的过程中支架与水平方向的夹角保持不变，不计货物与小车间的摩擦力，则货物对杆A 、B 的压力大小之比F A ∶F B 为( )A ．1∶ 3 B.3∶1 C ．2∶1 D ．1∶2解析 以货物为研究对象进行受力分析，如图所示，利用力的合成法可得tan 30°＝F B ′F A ′，根据牛顿第三定律可知F B ＝F B′、F A＝F A′，解得F A∶F B＝3∶1，选项B正确．答案 B7．(2014·昆明市质量检测)如图7所示，两个质量均为m 的小球用轻质细杆连接静止于内壁光滑的半球形碗内，杆及碗口平面均水平、碗的半径及两小球之间的距离均为R，不计小球半径，则碗对每个小球的支持力大小为()A.33mg B.233mg C.3mg D．2mg解析以其中一小球为研究对象，受力情况如图所示．根据题意可知θ＝30°，根据平衡条件可知：F N1＝mgcos θ＝233mg，选项B正确．答案 B8．在机械设计中常用到下面的力学原理，如图8所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的夹角θ大于某个值，那么，无论连杆AB对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称为“自锁”现象．设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ，为使滑块能“自锁”应满足的条件是()A．μ≥tan θB．μ≥cot θC．μ≥sin θD．μ≥cos θ解析滑块m的受力如图所示，建立直角坐标系，将力F正交分解，由物体的平衡条件可知：竖直方向有F N＝mg＋F sin θ，水平方向有F cos θ＝F f≤μF N.由以上两式解得F cos θ≤μmg＋μF sin θ.因为力F很大，所以上式可以写成F cos θ≤μF sin θ故应满足的条件为μ≥cot θ，B对．答案 B二、多项选择题9．如图9所示，小车M在恒力F的作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断()A．若地面光滑，则小车一定受三个力的作用B．若地面粗糙，则小车一定受四个力的作用C．若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D．若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用解析先分析重力和已知力F，再分析弹力．由于F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对小车无弹力作用，无弹力也就无摩擦力，A、B错误；若小车匀速运动，那么水平方向所受摩擦力和F的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F、地面的弹力、摩擦力四个力的作用，C正确；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车可能受重力、恒力F、地面的弹力三个力作用，D正确．答案CD10．一件行李重为G，被绳OA和OB吊在空中，OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2，如图10所示，则()A．F1、F2的合力是GB．F1、F2的合力是FC．行李对绳OA的拉力方向与F1方向相反，大小相等D．行李受到重力G、OA绳拉力F1、OB的拉力F2，还有F共四个力解析合力与分力具有等效替代的关系．所谓等效是指力F的作用效果与其分力F1、F2共同作用产生的效果相同．F1和F2的合力的作用效果是把行李提起来，而G的作用效果是使行李下落，另外产生的原因(即性质)也不相同，故A错误；F1和F2的作用效果和F的作用效果相同，故B正确；行李对绳OA的拉力与拉行李的力F1是相互作用力，等大、反向，不是一个力，故C 正确；合力F是为研究问题方便而假想出来的力，实际上不存在，应与实际受力区别开来，故D错误．答案BC11．(2014·湖北黄冈质检)如图11所示，用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上，现对小球施加一个方向始终垂直细线的拉力F 将小球缓慢拉起，在小球拉起的过程中，下列判断正确的是( )A ．拉力F 一直增大B ．拉力F 先增大后减小C ．细线的拉力一直减小D ．细线的拉力先增大后减小解析 小球在拉起的过程中，设线与竖直方向的夹角为θ，由于F 与细线垂直，将重力分解可得F ＝mg sin θ，θ逐渐增大，F 逐渐增大，A 正确．细线的拉力F T ＝mg cos θ，θ逐渐增大，cos θ逐渐减小，C 正确．答案 AC12．倾角为α、质量为M 的斜面体静止在水平桌面上，质量为m 的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是( )A ．木块受到的摩擦力大小是mg cos αB ．木块对斜面体的压力大小是mg cos αC ．桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcos αD ．桌面对斜面体的支持力大小是(M ＋m )g解析 以木块为研究对象有：F f ＝mg sin θ，F N ＝mg cos θ，所以A 错、B 对；以整体为研究对象有：F N ′＝(M ＋m )g ，F f ′＝0，所以C 错、D 对．答案 BD13．(2014·四川成都六校检测)如图13所示，两个质量均为m ，带电荷量均为＋q 的小球A 、B ，一个固定在O 点的正下方L处，另一个用长为L 的细线悬挂于O 点，静止时，细线与竖直方向的夹角为60°，以下说法正确的是( )A ．O 点处的电场强度的大小为3k q L 2B ．A 在B 处产生的电场强度为k q L 2C ．细线上的拉力为3k q 2L 2D ．B 球所受A 球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上解析 由点电荷的场强公式，A 在O 处或B 处产生的电场强度大小均为E 1＝k q L 2，O 点处的电场为A 、B 分别在O 处产生的电场的叠加，即E 2＝2E 1cos30°＝3k q L 2，则A 、B 正确；对B 球，由平衡条件得，B 球所受A 球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上，且细线上的拉力F T＝k q2L2，则D正确，C错误．答案ABD14．如图14所示，倾角为α的斜劈放置在粗糙水平面上，斜面粗糙，物体a放在斜面上．一根轻质细线一端固定在物体a上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮1固定在斜劈上、滑轮2下吊一物体b，细线另一端固定在c上，c穿在水平横杆上，物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止．物体a受到斜劈的摩擦力大小为F f1，c受到横杆的摩擦力大小为F f2，若将c向右移动少许，a始终静止，系统仍静止，则()图14A．F f1由沿斜面向下改为沿斜面向上，F f2始终沿横杆向右B．细线对a和c的拉力都将变大C．F f1和F f2都将变大D．斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大解析将c向右移动少许，a位置不变，则夹角β将变大，根据力的合成可知细线上的张力将变大，B正确；对c，细线与横杆的夹角减小，又细线对c 的拉力增大，细线沿杆向左的分力增大，则c受到杆的摩擦力F f2将增大，对a、b、c、斜劈和两个小滑轮整体，可知斜劈受到地面的摩擦力和物体c受到横杆的摩擦力等大反向，则斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大，D正确；对a，不能确定重力沿斜面向下的分力和细线拉力的大小关系，则不能确定a受到斜面的摩擦力的大小和方向，A、C均错．答案BD15．如图15甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()图15A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力解析对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡．若物体受摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾．故假设不成立，A、C错误．对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立．由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．答案BD方法技巧计算推理法本专题的题目为受力分析和共点力的平衡问题，结合平衡条件进行分析和推理，即“计算推理法”.根据题给条件，利用有关的物理规律、物理公式或物理原理通过逻辑推理或计算得出正确答案，然后再与备选答案对照做出选择.。
高考物理真题专项解析—受力分析、共点力的平衡
高考物理真题专项解析—受力分析、共点力的平衡考向一 静态平衡【母题来源一】2022年高考广东卷 【母题题文】（2022·广东卷·T1）图是可用来制作豆腐的石磨。
木柄AB 静止时，连接AB 的轻绳处于绷紧状态。
O 点是三根轻绳的结点，F 、1F 和2F 分别表示三根绳的拉力大小，12F F =且60AOB ∠=︒。
下列关系式正确的是（ ）A. 1F F =B. 12F F =C. 13F F =D. 13F F =【答案】D 【解析】以O 点为研究对象，受力分析如图由几何关系可知30θ=︒由平衡条件可得12sin 30sin 30F F ︒=︒ 12cos30cos30F F F ︒+︒=联立可得13F F =故D正确，ABC错误。
故选D。
【母题来源二】2022年高考浙江卷【母题题文】（2022·浙江6月卷·T10）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角60θ=︒°。
一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（）A. 作用力为33B. 作用力为36GC. 摩擦力为34D. 摩擦力为38G【答案】B【解析】设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得4cos30F G︒=解得3F=以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为36G，每根斜杆受到地面的摩擦力为3si n30f F=︒=B 正确，ACD 错误； 故选B 。
【命题意图】 本题结合生活实际考查受力分析、共点力的平衡条件，涉及正交分解法的简单应用，意在考查考生对力学基本知识的掌握情况，以及运用物理知识解决实际问题的能力。
【考试方向】 受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础，也是高考考查的重点。
受力分析是解决动力学问题的关键，单独命题时往往和实际问题结合在一起。
共点力的平衡问题，单独命题时往往和实际问题结合在一起，但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查，如，结合运动学命题，或者出现在导轨模型中等。
物体的受力动态平衡分析及典型例题
物体的受力动态平衡分析及典型例题LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020物体的受力（动态平衡）分析及典型例题受力分析就是分析物体的受力，受力分析是研究力学问题的基础，是研究力学问题的关键。
受力分析的依据是各种力的产生条件及方向特点。
一.几种常见力的产生条件及方向特点。
1.重力。
重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，只要物体在地球上，物体就会受到重力。
重力不是地球对物体的引力。
重力与万有引力的关系是高中物理的一个小难点。
重力的方向：竖直向下。
2.弹力。
弹力的产生条件是接触且发生弹性形变。
判断弹力有无的方法：假设法和运动状态分析法。
弹力的方向与施力物体形变的方向相反，与施力物体恢复形变的方向相同。
弹力的方向的判断：面面接触垂直于面，点面接触垂直于面，点线接触垂直于线。
【例1】如图1—1所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。
图a中接触面对球无弹力；图b中斜面对小球有支持力。
【例2】如图1—2所示，判断接触面MO 、ON 对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。
水平面ON对球 有 支持力，斜面MO对球 无 弹力。
【例3】如图1—4所示，画出物体A 所受的弹力。
a 图中物体A 静止在斜面上。
b 图中杆A 静止在光滑的半圆形的碗中。
c 图中A 球光滑，O 为圆心，O ＇为重心。
【例4】如图1—6所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m 的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车以加速度a 水平向右加速运动；（3）小车以加速度a 水平向左加速运动；（4）加速度满足什么条件时，杆对小球的弹力沿着杆的方向。
图1—ab图1—2图1—4ab c3.摩擦力。
摩擦力的产生条件为：（1）两物体相互接触，且接触面粗糙；（2）接触面间有挤压；（3）有相对运动或相对运动趋势。
最新-高中物理知识全解 13 受力分析与物体的平衡 精品
高中物理知识全解 1.3 受力分析与物体的平衡一：共点力问题 ①力的合成与分解1、力是矢量，遵守平行四边行法则。
I 、若1F 和2F 的合力为F 合，则：1212F F F F F -≤≤+合II 、F =合(α∠为1F 和2F 所成的角)III 、力的分解一般正交分解，因为正交分解的两个分方向互不影响。
【例题】如下图所示，斜劈静止在水平面上，有一物块沿斜劈表面向下运动，重力做的功和与克服F 做的功相等，则下列判断正确的是 ( )A 物块可能做加速下滑B 物块可能受三个力作用，且合力为零C 斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左D 撤去F 后斜劈可能不受地面的摩擦力2、合力与分力的关系为等效替换关系，一般情况分力为物体真实受到的力，而合力则为物体受到的所有力的合效果。
【例题】为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如下图所示．当此车减速上坡时，乘客( )A．处于失重状态B．受到向前(水平向右)的摩擦力作用C．重力势能增加D．所受力的合力沿斜坡向上3、理解区分什么是合力，什么是分力。
【例题】如下图所示，一装有土豆的小车在水平面上以加速度a向右做匀加速直线运动，若以其中一个质量为m的土豆为研究对象，求其它土豆对它的作用力？②三角形法则三个力的物体平衡问题，根据平行四边形法则，可以将这三个力平移到同一个三角形中分析求解。
【例题】如下图所示，在光滑的斜面上悬挂一可视为质点的小球，现用一水平向右的力F 推斜劈，使斜劈缓慢向左移动，则在此过程中，斜面对小球的的弹力及绳子对小球的拉力的大小变化情况？③相似三角形三个力的物体平衡问题，根据平行四边形法则，可以将这三个力平移到同一个三角形中，如果这个三角形和某一几何三角形始终相似，则可以借助几何三角形各边的变化情况来分析相应的力的变化情况。
拓展：可利用相似三角形的对应边成比例来解决实际问题。
受力分析及物体平衡典型例题解析
受力分析及物体平衡典型例题解析2篇受力分析及物体平衡典型例题解析（上）受力分析以及物体平衡是力学中的重要概念，对于理解物体在静止或平衡状态下的力学性质至关重要。
本文将通过典型例题的解析，帮助读者更好地理解受力分析和物体平衡的原理和应用。
1. 例题一：一根弹簧挂在墙上，上面挂着一个质量为m的物体，受到的弹力大小为F1。
如果将这根弹簧切成两段，上段长度为l1，下段长度为l2，上段上方挂着一个质量为m1的物体，下段下方挂着一个质量为m2的物体。
如图所示，请计算：(1) 上段与下段上下拉力的大小；(2) 上段与下段上下拉力的方向。
解析：(1) 上段与下段上下拉力的大小：根据胡克定律，弹簧的弹力与其伸长或缩短的长度成正比。
因此，上段与下段上下拉力的大小与其对应的弹簧伸长或缩短的长度有关。
由题意可知，上段长度为l1，下段长度为l2，并且上段上方挂着质量为m1的物体，下段下方挂着质量为m2的物体。
根据物体平衡的条件，上段与下段上下拉力的大小应该相等，即上段受到的拉力与下段受到的拉力大小相等。
因此，我们可以得出以下方程：F1 = m1 * g + k1 * l1F2 = m2 * g + k2 * l2其中，m1和m2分别为上段和下段挂在弹簧上的物体的质量，g为重力加速度，k1和k2为上段和下段的弹簧常数。
解方程组可以得到上段与下段上下拉力的大小。
(2) 上段与下段上下拉力的方向：根据牛顿第三定律，对任何两个物体之间的相互作用力，其大小相等、方向相反。
因此，上段受到的拉力的方向应该与上方挂着的物体所受的重力方向相反，即向下。
同理，下段受到的拉力的方向应该与下方挂着的物体所受的重力方向相反，即向上。
2. 例题二：如图所示，一根悬挂着两个物体的细线通过滑轮，上方挂着一个质量为m1的物体，下方挂着一个质量为m2的物体。
已知细线与滑轮、物体间无摩擦，物体假设为质点。
请计算：(1) 上方物体受到的拉力大小；(2) 下方物体受到的拉力大小。
高中受力分析练习题及讲解
高中受力分析练习题及讲解在高中物理课程中，受力分析是解决力学问题的基础。
以下是一些练习题以及相应的讲解，帮助学生掌握受力分析的技巧。
练习题1：一个质量为2kg的物体放在水平桌面上，桌面对物体的摩擦系数为0.3。
若施加一个水平力F=10N，求物体受到的摩擦力。
讲解：物体在水平方向上受到两个力的作用：施加的水平力F和摩擦力f。
由于物体没有移动，所以这两个力是平衡的。
根据牛顿第二定律，F=ma，但物体没有加速度，即a=0，因此摩擦力f等于施加的力F。
摩擦力f的计算公式为f=μN，其中μ是摩擦系数，N是物体的正压力。
在这个问题中，N等于物体的重力，即N=mg。
将数值代入公式，我们有f=0.3*2*9.8N=5.88N。
由于施加的力F=10N大于摩擦力f，物体将开始加速。
练习题2：一个斜面倾角为30°，一个质量为3kg的物体从斜面顶端自由滑下。
求物体在斜面上的加速度。
讲解：物体在斜面上受到两个主要力的作用：重力mg和斜面对物体的支持力N。
重力可以分解为两个分量：沿斜面向下的分量mg*sinθ和垂直于斜面的分量mg*cosθ。
由于物体在斜面上自由滑下，所以支持力N等于垂直于斜面的分量mg*cosθ。
沿斜面方向的合力是mg*sinθ减去摩擦力f。
摩擦力f可以用f=μN来计算，其中μ是斜面的摩擦系数。
由于题目没有给出摩擦系数，我们假设斜面是光滑的，即μ=0，因此f=0。
那么沿斜面方向的合力就是mg*sinθ。
根据牛顿第二定律，F=ma，我们有mg*sinθ=ma。
将m和g的值代入，我们得到a=g*sinθ=9.8*sin(30°)=4.9m/s²。
练习题3：一个物体被一根绳子悬挂在天花板上，绳子的拉力为50N。
若物体的质量为4kg，求物体受到的重力。
讲解：物体受到两个力的作用：重力mg和绳子的拉力T。
由于物体处于静止状态，这两个力是平衡的。
重力的大小可以用G=mg来计算，其中G是重力，m是物体的质量，g是重力加速度。
高中物理力与物体的平衡习题解析与专题训练(附答案)
力与物体的平衡例题解析力的合成与分解1。
物体受共点力F1、F2、F3作用而做匀速直线运动,则这三个力可能选取的数值为A。
15 N、5 N、6 N B.3 N、6 N、4 NC。
1 N、2 N、10 N D。
1 N、6 N、8 N解析：物体在F1、F2、F3作用下而做匀速直线运动，则三个力的合力必定为零，只有B选项中的三个力的合力可能为零，故选B。
答案：B2。
一组力作用于一个物体，其合力为零.现把其中的一个大小为20 N的力的作用方向改变90°而大小不变，那么这个物体所受力的合力大小是_______。
解析:由于物体所受的合力为零,则除20 N以外的其他力的合力大小为20 N，方向与20 N的力方向相反.若把20 N的力的方向改变90°，则它与其余力的合力垂直，由平行四边形定则知物体所受力的合力大小为202N.答案：202N3.如图1－2－15所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受的摩擦力F f与拉力F的合力方向应该是A.水平向右B.竖直向上C.向右偏上D.向左偏上解析:对物块进行受力分析如图所示:除F与F f外，它还受竖直向下的重力G 及竖直向上的支持力F N，物块匀速运动，处于平衡状态,合力为零。
由于重力G 和支持力F N在竖直方向上，为使这四个力的合力为零，F与F f的合力必须沿竖直方向.由平行四边形定则可知，F与F f的合力只能竖直向上。
故B正确。
FFG答案：B4。
如图1－2－16所示，物体静止于光滑水平面M上，力F作用于物体O点，现要使物体沿着O O'方向做加速运动（F和O O'都在M水平面内）。
那么,必须同时再加一个力F'，这个力的最小值是图1－2－16A.F cosθB。
F sinθC。
F tanθ D.F cotθ解析：为使物体在水平面内沿着O O'做加速运动，则F与F'的合力方向应沿着O O'，为使F'最小,F'应与O O'垂直，如图所示.故F'的最小值为F'=F sinθ，B选项正确.答案：B5 .某运动员在单杠上做引体向上的动作，使身体匀速上升。
工程力学中的力学平衡与受力分析案例
工程力学中的力学平衡与受力分析案例工程力学是研究物体在力的作用下的平衡和运动规律的一门学科。
在工程实践中，力学平衡和受力分析是基础而重要的概念。
本文将通过一系列案例来阐述力学平衡与受力分析的应用。
案例一：静止的悬挂物体我们首先考虑一个简单的案例，一个物体悬挂在空中，处于静止状态。
这个物体受到两个力的作用，一是重力，沿向下的方向；二是悬挂在物体上的拉力，向上的方向。
根据力学平衡原理，物体在竖直方向上的受力平衡，即重力等于拉力。
这个案例展示了力学平衡在实际情况中的应用。
案例二：斜面上的物体考虑一个物体放置在斜面上的情况。
斜面的角度和摩擦系数都会影响物体的力学平衡。
在该案例中，物体受到重力沿下坡的方向和斜面对物体的支撑力以及摩擦力的作用。
当物体静止在斜面上时，重力可以分解为平行于斜面的分力和垂直于斜面的分力。
在平行分力方向上，物体受到摩擦力的作用，摩擦力的大小与斜面的摩擦系数有关。
在垂直分力方向上，物体受到斜面对物体的支撑力，保持物体在斜面上的平衡。
案例三：悬臂梁上的货物考虑一个悬臂梁上悬挂的货物。
货物受到两个力的作用，一是重力，沿向下的方向；二是悬挂在货物上的支撑力，向上的方向。
在该案例中，我们需要分析货物与支撑点的力的平衡关系。
货物在竖直方向上的受力平衡要求重力等于支撑力。
同时，货物的悬挂位置也会对支撑力的大小产生影响，悬挂点越靠近货物中心，支撑力的大小就越小。
案例四：平衡力矩的应用力矩是力对物体产生转动效应的量度。
在工程实践中，平衡力矩的应用非常重要。
考虑一个平衡的杠杆，杠杆两端分别有不同大小的力作用于其上。
根据平衡力矩的原理，两个力的力矩相等，则杠杆处于平衡状态。
通过调整两个力的大小和位置，可以实现力的平衡。
通过以上案例，我们可以看出，工程力学中的力学平衡与受力分析是理解和应用力学原理的关键。
无论是静止的悬挂物体、斜面上的物体、悬臂梁上的货物，还是平衡力矩的应用，力学平衡一直贯穿其中。
工程师在实际设计和解决力学问题时，需要运用力学平衡和受力分析的方法，准确地预测物体的行为和力的平衡状态。
考前训练-受力分析、物体的平衡附答案
图1 图2图3图5专题一 受力分析 物体的平衡训练1 受力分析 物体的平衡1．如图1所示，A 、B 两个相同的物块紧靠竖直墙壁，在竖直向上的恒 力F 作用下处于静止状态，A 物块受力的个数是( )A ．2个B ．3个C ．4个D ．5个2．(2012·课标全国理综·16)如图2所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N 1，球对木板的压力大小为N 2.以木板与墙 连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位 置．不计摩擦，在此过程中( )A ．N 1始终减小，N 2始终增大B ．N 1始终减小，N 2始终减小C ．N 1先增大后减小，N 2始终减小D ．N 1先增大后减小，N 2先减小后增大3．如图3所示，质量为M ，半径为R 的半球形物体A 放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m 、半径为r 的光滑球B .以下说法正确的有 ( )A ．A 对地面的压力等于(M ＋m )gB ．A 对地面的摩擦力方向向左C ．B 对A 的压力大小为R ＋rR mgD ．细线对小球的拉力大小为rRmg4．如图4所示，一吊床用AB 、CD 两根轻绳悬挂起来，吊床静止时，两轻绳与竖直方向的夹角分别为45°和60°，则AB 、CD 两绳的拉力之比为( ) A.3∶2 B.2∶ 3 C ．1∶ 2D.2∶15．如图5所示，倾角为30°的光滑斜面上，劲度系数为k 的轻质弹 簧一端系在质量为m 的小球上，另一端固定在墙上的P 点，小 球在斜面上静止时，弹簧与竖直方向的夹角为60°，则弹簧的形 变量大小为( )A.mg kB.3mg 2kC.3mg 3kD.3mg k图6图7 图8图9图106．如图6所示，一质量为m 的物体A 恰能在倾角为α的斜面体上 匀速下滑．若用与水平方向成θ角、大小为F 的力推A ，使A 加速下滑，斜面体始终静止．下列关于斜面体受到地面的摩擦力 的说法正确的是( )A ．方向水平向右，大小为mg cos αsin αB ．方向水平向左，大小为mg cos αsin αC ．方向水平向左，大小为F cos θD ．大小为07．如图7所示，斜面体A 静止在水平地面上，质量为m 的物体B 在 水平外力F 的作用下沿斜面向下做匀速运动，此时斜面体仍保持 静止，则下列说法中正确的是( )A ．地面对A 的摩擦力方向向左B ．地面对A 的摩擦力方向向右C ．若撤去力F ，物体B 仍沿斜面向下匀速运动D ．若撤去力F ，物体B 沿斜面向下减速运动8．如图8所示，斜劈形物体的质量为M ，放在水平地面上，质量为m 的粗糙物块以某一初速度沿斜劈的斜面向上滑，至速度为零后又加 速返回，而斜劈始终保持静止，物块m 向上、向下滑动的整个过程 中( )A ．地面对斜劈M 的摩擦力方向先向左后向右B ．地面对斜劈M 的摩擦力方向没有改变C ．地面对斜劈M 的支持力等于(M ＋m )gD ．物块m 向上、向下滑动时加速度大小相同9．如图9所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，竖直放置 的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中(该过 程小球未脱离球面)，挡板对小球的推力F 、半球面对小球的支持力 F N 的变化情况正确的是( )A ．F 增大，F N 减小B ．F 增大，F N 增大C ．F 减小，F N 减小D ．F 减小，F N 增大10．一套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球通过绝缘细线系在 细环上，并将整个装置放入一水平向右的匀强电场中，处于平衡 状态，如图10所示．现将电场稍加大一些，小球再次平衡，下列 说法正确的有( )A ．细线对细环的拉力保持不变B ．细线对带电小球的拉力变大C ．细环所受的摩擦力变大D ．粗糙杆对细环的支持力保持不变图11图12图1411．如图11所示，A 、B 两物体的质量分别为m A 、m B ，且m A >m B ，整 个系统处于静止状态．滑轮的质量和一切摩擦均不计．如果绳一端 由Q 点缓慢地向左移到P 点，整个系统重新平衡后，绳的拉力F和两滑轮间绳子与水平方向的夹角θ变化情况是( )A ．F 变大，θ角变大B ．F 变小，θ角变小C ．F 不变，θ角变小D ．F 不变，θ角不变12．A 、B 、C 三个物体通过细线和光滑的滑轮相连，处于静止状态，如图12所示，C 是一箱沙子，沙子和箱的重力都等于G ，动滑轮的质 量不计，打开箱子下端开口，使沙子均匀流出，经过时间t 0流完， 则下列图中哪个图线表示在这过程中桌面对物体B 的摩擦力F f 随时 间的变化关系( )图1313．如图13所示，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下可以改变与水平面间的倾角θ，用以卸下车厢中的货物．下列说法正确的是( )A ．当货物相对车厢静止时，随着θ角的增大货物与车厢间的摩擦力增大B ．当货物相对车厢静止时，随着θ角的增大货物与车厢间的支持力增大C ．当货物相对车厢加速下滑时，地面对货车有向左的摩擦力D ．当货物相对车厢加速下滑时，货车对地面的压力小于货物和货车的总重力 14．如图14所示，在倾角为α的传送带上有质量均为m 的三个木块1、2、3，中间均用原长为L 、劲度系数为k 的轻弹簧连接起来， 木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，其中木块1被与传送带平 行的细线拉住，传送带按图示方向匀速运行，三个木块处于平衡 状态．下列结论正确的是( )A ．2、3两木块之间的距离等于L ＋μmg cos αkB ．2、3两木块之间的距离等于L ＋(sin α＋μcos α)mgkC ．1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离D ．如果传送带突然加速，相邻两木块之间的距离都将增大答案1．B2．B3．AC4．A5．A6．D7．A8．B9．B10．BCD11．D12．B 13．ACD14．B。
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受力分析及物体平衡典型例题解析专练3 受力分析物体的平衡一、单项选择题1．如图1所示，质量为2 k g的物体B和质量为1 k g的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上．再将一个质量为3 k g的物体A轻放在B上的一瞬间，弹簧的弹力大小为(取g＝10 m/s2)()A．30 N B．0C．20 N D．12 N答案 C2．(2014·上海单科，9)如图2，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为F N，在运动过程中()A．F增大，F N减小B．F减小，F N减小C．F增大，F N增大D．F减小，F N增大解析对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据共点力平衡条件，有：F N＝mg cos θ和F＝mg sin θ，其中θ为支持力F N与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ变大，故F N变小，F变大；故A正确，BCD错误．答案 A3．(2014·贵州六校联考，15)如图3所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B.A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，物体A、B均处于静止状态．下列说法中正确的是()A．B受到向左的摩擦力B．B对A的摩擦力向右C．地面对A的摩擦力向右D．地面对A没有摩擦力解析弹簧被压缩，则弹簧给物体B的弹力水平向左，因此物体B平衡时必受到A对B水平向右的摩擦力，则B对A的摩擦力水平向左，故A、B均错误；取A、B为一整体，因其水平方向不受外力，则地面对A没有摩擦力作用，故D正确，C错误．答案 D4．(2014·内蒙古包头测评)如图4所示，物体A置于水平地面上，力F竖直向下作用于物体B上，A、B保持静止，则物体A的受力个数为()A．3 B．4C．5 D．6解析利用隔离法对A受力分析，如图所示．A受到重力G A，地面给A的支持力N地，B给A的压力N B→A，B给A的摩擦力f B→A，则A、C、D错误，B正确．答案 B5．(2014·广州综合测试)如图5所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜．A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是()A．A、B之间一定存在摩擦力作用B．木块A可能受三个力作用C．木块A一定受四个力作用D．木块B受到地面的摩擦力作用方向向右解析A、B之间可能不存在摩擦力作用，木块A可能受三个力作用，选项A、C错误，B正确；木块B也可能不受地面的摩擦力作用，选项D 错误．答案 B6．(2014·佛山调研考试)如图6所示是人们短途出行、购物的简便双轮小车，若小车在匀速行驶的过程中支架与水平方向的夹角保持不变，不计货物与小车间的摩擦力，则货物对杆A、B的压力大小之比F A∶F B为()A．1∶ 3 B.3∶1 C．2∶1 D．1∶2解析以货物为研究对象进行受力分析，如图所示，利用力的合成法可得tan 30°＝F B′F A′，根据牛顿第三定律可知F B＝F B′、F A＝F A′，解得F A∶F B＝3∶1，选项B正确．答案 B7．(2014·昆明市质量检测)如图7所示，两个质量均为m的小球用轻质细杆连接静止于内壁光滑的半球形碗内，杆及碗口平面均水平、碗的半径及两小球之间的距离均为R，不计小球半径，则碗对每个小球的支持力大小为()A.33mg B.233mg C.3mg D．2mg解析以其中一小球为研究对象，受力情况如图所示．根据题意可知θ＝30°，根据平衡条件可知：F N1＝mgcos θ＝233mg，选项B正确．答案 B8．在机械设计中常用到下面的力学原理，如图8所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的夹角θ大于某个值，那么，无论连杆AB对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称为“自锁”现象．设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ，为使滑块能“自锁”应满足的条件是()A．μ≥tan θB．μ≥cot θC．μ≥sin θD．μ≥cosθ解析滑块m的受力如图所示，建立直角坐标系，将力F正交分解，由物体的平衡条件可知：竖直方向有F N＝mg＋F sin θ，水平方向有F cos θ＝F f≤μF N.由以上两式解得F cos θ≤μmg＋μF sin θ.因为力F很大，所以上式可以写成F cos θ≤μF sin θ故应满足的条件为μ≥cot θ，B对．答案 B二、多项选择题9．如图9所示，小车M在恒力F的作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断()A．若地面光滑，则小车一定受三个力的作用B．若地面粗糙，则小车一定受四个力的作用C．若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D．若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用解析先分析重力和已知力F，再分析弹力．由于F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对小车无弹力作用，无弹力也就无摩擦力，A、B错误；若小车匀速运动，那么水平方向所受摩擦力和F的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F、地面的弹力、摩擦力四个力的作用，C正确；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车可能受重力、恒力F、地面的弹力三个力作用，D正确．答案CD10．一件行李重为G，被绳OA和OB吊在空中，OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2，如图10所示，则()A．F1、F2的合力是GB．F1、F2的合力是FC．行李对绳OA的拉力方向与F1方向相反，大小相等D．行李受到重力G、OA绳拉力F1、OB的拉力F2，还有F共四个力解析合力与分力具有等效替代的关系．所谓等效是指力F的作用效果与其分力F1、F2共同作用产生的效果相同．F1和F2的合力的作用效果是把行李提起来，而G的作用效果是使行李下落，另外产生的原因(即性质)也不相同，故A错误；F1和F2的作用效果和F的作用效果相同，故B 正确；行李对绳OA的拉力与拉行李的力F1是相互作用力，等大、反向，不是一个力，故C正确；合力F是为研究问题方便而假想出来的力，实际上不存在，应与实际受力区别开来，故D错误．答案BC11．(2014·湖北黄冈质检)如图11所示，用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上，现对小球施加一个方向始终垂直细线的拉力F将小球缓慢拉起，在小球拉起的过程中，下列判断正确的是()A．拉力F一直增大B．拉力F先增大后减小C．细线的拉力一直减小D．细线的拉力先增大后减小解析小球在拉起的过程中，设线与竖直方向的夹角为θ，由于F与细线垂直，将重力分解可得F＝mg sin θ，θ逐渐增大，F逐渐增大，A正确．细线的拉力F T＝mg cos θ，θ逐渐增大，cos θ逐渐减小，C正确．答案AC12．倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是()A．木块受到的摩擦力大小是mg cos αB．木块对斜面体的压力大小是mg cos αC．桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcos αD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g解析以木块为研究对象有：F f＝mg sin θ，F N＝mg cos θ，所以A错、B 对；以整体为研究对象有：F N′＝(M＋m)g，F f′＝0，所以C错、D对．答案BD13．(2014·四川成都六校检测)如图13所示，两个质量均为m，带电荷量均为＋q的小球A、B，一个固定在O点的正下方L处，另一个用长为L的细线悬挂于O点，静止时，细线与竖直方向的夹角为60°，以下说法正确的是()A．O点处的电场强度的大小为3k q L2B．A在B处产生的电场强度为k q L2C．细线上的拉力为3k q2 L2D．B球所受A球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上解析由点电荷的场强公式，A在O处或B处产生的电场强度大小均为E1＝k qL2，O点处的电场为A、B分别在O处产生的电场的叠加，即E2＝2E1cos 30°＝3k qL2，则A、B正确；对B球，由平衡条件得，B球所受A球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上，且细线上的拉力F T＝k q2 L2，则D正确，C错误．答案ABD14．如图14所示，倾角为α的斜劈放置在粗糙水平面上，斜面粗糙，物体a放在斜面上．一根轻质细线一端固定在物体a上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮1固定在斜劈上、滑轮2下吊一物体b，细线另一端固定在c上，c穿在水平横杆上，物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止．物体a受到斜劈的摩擦力大小为F f1，c受到横杆的摩擦力大小为F f2，若将c向右移动少许，a始终静止，系统仍静止，则()图14A．F f1由沿斜面向下改为沿斜面向上，F f2始终沿横杆向右B．细线对a和c的拉力都将变大C．F f1和F f2都将变大D．斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大解析将c向右移动少许，a位置不变，则夹角β将变大，根据力的合成可知细线上的张力将变大，B正确；对c，细线与横杆的夹角减小，又细线对c的拉力增大，细线沿杆向左的分力增大，则c受到杆的摩擦力F f2将增大，对a、b、c、斜劈和两个小滑轮整体，可知斜劈受到地面的摩擦力和物体c受到横杆的摩擦力等大反向，则斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大，D正确；对a，不能确定重力沿斜面向下的分力和细线拉力的大小关系，则不能确定a受到斜面的摩擦力的大小和方向，A、C均错．答案BD15．如图15甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()图15A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力解析对图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡．若物体受摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾．故假设不成立，A、C 错误．对图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立．由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．答案BD方法技巧计算推理法本专题的题目为受力分析和共点力的平衡问题，结合平衡条件进行分析和推理，即“计算推理法”.根据题给条件，利用有关的物理规律、物理公式或物理原理通过逻辑推理或计算得出正确答案，然后再与备选答案对照做出选择.。