2021年新高考物理一轮复习考点强化训练考点七 受力分析 共点力的平衡(解析版)

2021年新高考物理一轮复习考点强化训练
考点七受力分析共点力的平衡
1.如图所示,质量为M的小英坐在质量为m的雪橇上,狗拉着雪橇沿水平地面从静止开始向左移动了一段距离,假定狗对雪橇的拉力恒为F且与水平方向成θ角。

已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是()
A.雪橇对小英的作用力大小大于Mg
B.雪橇受到的摩擦力f=μ(M+m)g
C.雪橇受到的摩擦力f=F cos θ
D.地面对雪橇的支持力F N=mg-F sin θ
答案 A
2.(多选)如图所示,一个质量m=0.3 kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态,现对小球施加一个5 N的拉力F,F与杆的夹角为37°,小球与杆之间的动摩擦因数μ=0.5,取g=
10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则()
A.小球受到2个力
B.小球受到3个力
C.若F=10 N,则小球受4个力
D.若F=10 N,则小球受3个力
答案AC建立如图直角坐标系
F在y轴上的分力F y=F sin 37°=3 N,F与重力在y轴上的合力刚好为0,所以杆与小球只接触不挤压,无弹力和摩擦力,A对,B错;当F=10 N时,F y=6 N,它与重力在y轴上的合力为3 N,垂直于杆向上,此时杆对小球的弹力垂直于杆向下,且F在水平方向上有分力,因此杆对小球还有摩擦力,小球一共受四个力,C对,D错。

3.(2020四川彭州中学模拟)如图所示,a、b两个质量相同的球用细线连接,a球用细线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示中正确的是()
答案B对b球受力分析,受重力、垂直斜面向上的支持力和细线的拉力,由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线,故细线拉力方向斜向右上方,故A 图错误;再对a、b两个球整体受力分析,受总重力、垂直斜面向上的支持力和上面细线的拉力,再次根据共点力平衡条件判断上面的细线的拉力方向斜向右上方,故C、D图均错误,B图正确。

4.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
B.4
C.5
D.6
答案C P、Q一起沿斜面匀速下滑时,木板P的上表面光滑,隔离滑块Q分析受力,受到三个力,分别为重力、P对Q的支持力、弹簧对Q沿斜面向上的弹力;再隔离木板P分析受力,受到重力、Q对P的压力、弹簧对P沿斜面向下的弹力、斜面对P的支持力、斜面对P的摩擦力,故选项C正确。

5.(2020河南开封质检)如图所示,一件重力为G的衣服悬挂在等腰衣架上,已知衣架顶角θ=120°,底边水平,不计摩擦,则衣架一侧对衣服的作用力大小为()
A.G
B.G
C.G
D.G
答案A以衣服为研究对象,受力分析如图所示,衣架两侧对衣服作用力的夹角为60°,由平衡条件,2F cos 30°=G,解得F=G,选项A正确。

6.(多选)如图所示,斜面体置于粗糙水平面上,斜面光滑。

小球被轻质细线系住放在斜面上,细线另一端跨过定滑轮,用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离,斜面体始终静止。

移动过程中()
A.细线对小球的拉力变大
B.斜面对小球的支持力变小
C.斜面对地面的压力变大
D.地面对斜面的摩擦力变小
答案ABD设小球和斜面的质量分别为m和M,细线与斜面的夹角为θ
以小球为研究对象,受到重力mg、斜面的支持力N1和细线的拉力T,如图甲,则由平衡条件得
甲
平行斜面方向:mg sin α=T cos θ①
垂直斜面方向:N1+T sin θ=mg cos α②
使小球沿斜面缓慢向上移动时,θ增大,其他量不变,由①式知,T增大,由②式知,N1变小,故A、
B正确。

对斜面分析受力,受重力Mg、地面的支持力N2和摩擦力f、小球的压力N1',如图乙由平衡条件得f=N1' sin α,N1'=N1变小,则f变小,N2=Mg+N1' cos α,N1变小,则N2变小,由牛顿第三定律得知,斜面对地面的压力变小,故C错误,D正确。

乙
7.如图所示,甲、乙两物体叠放在水平地面上,用水平向右的拉力F拉乙,甲、乙保持静止状态,甲、乙间的接触面水平,则乙受力的个数为()
A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
答案C对甲受力分析可知,甲仅受到重力和乙的支持力,甲、乙之间没有摩擦力,故乙受到重力、甲对乙的压力、地面的支持力、水平向右的拉力F和地面向左的摩擦力,故C正确。

8.如图所示是一个简易起吊装置的示意图,AC是质量不计的撑杆,A端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在A点正上方,C端吊一重物。

现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉,在AC杆达到竖直前()
A.BC绳中的拉力F T越来越大
B.BC绳中的拉力F T越来越小
C.AC杆中的支持力F N越来越大
D.AC杆中的支持力F N越来越小
答案B作出C点的受力示意图,如图所示,由图可知力的矢量三角形与几何三角形ABC相似。

根据相似三角形的性质得==,解得BC绳中的拉力为F T=G·,AC杆中的支持力为
F N=G·。

由于重物P向上运动时,AB、AC不变,BC变小,故F T减小,F N不变。

选项B正确。

9.(2020辽宁沈阳模拟)如图所示,三根长度均为l的轻绳分别连接于C、D两点,A、B两端被悬挂在水平天花板上,相距2l。

现在C点上悬挂一个质量为m的重物,为使CD绳保持水平,在D点上可施加的力的最小值为(重力加速度为g)()
A.mg
B.mg
C.mg
D.mg
答案C由题图可知,要想CD水平,各绳均应绷紧,则AC与水平方向的夹角为60°,结点C
受力平衡,受力分析如图所示,则CD绳对结点C的拉力F T=mg tan 30°=mg,D点受CD绳拉力F T'大小等于F T,方向向左。

要使CD水平,D点受两绳的拉力与外界施加的力的合力为零,则CD绳对D点的拉力可分解为沿BD绳的力F1和另一分力F2,由几何关系可知,当力F2与
BD垂直时,F2最小,而F2的大小等于施加的力的大小,故最小力F=F T sin 60°=mg。

10.(2020河北衡水调研)如图所示,A、B两木块放在水平面上,它们之间用细线相连,两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样,两木块与水平面间的动摩擦因数相同,先后用水平力F1和F2拉着A、B一起匀速运动,两次细线上的力分别为F T1、F T2,则()
A.F1>F2F T1<F T2
B.F1=F2F T1<F T2
C.F1<F2F T1=F T2
D.F1<F2F T1>F T2
答案B对整体受力分析可知,整体受重力、拉力、支持力及摩擦力。

因整体对地面的压力相同,故摩擦力相同,因此水平拉力相等,即F1=F2。

再对A受力分析可知,A受重力、支持力、绳子的拉力及与地面间的摩擦力而处于平衡状态。

对第一种情况有F T1sin θ=μ(mg-
F T1cos θ),解得F T1=;对第二种情况有F T2sin θ=μ(mg+F T2cos θ),解得F T2=,故
F T1<F T2。

选B。

11.(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。

如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是()
A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变
B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大
C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小
D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
答案AB衣架挂钩为“活结”模型,作出受力示意图如图所示,oa、ob为一根绳,两端拉力相
等,设绳aob长为L,M、N间的水平距离为d,bo延长线交M于a',由几何知识知a'o=ao,sin θ=,
由平衡条件有2F cos θ=mg,则F=,当b上移到b'时,d、L不变,θ不变,故F不变,选项A正确,C错误。

将杆N向右移一些,L不变,d变大,θ变大, cos θ 变小,则F变大,选项B正确。

只改变m,其他条件不变,则sin θ不变,θ不变,衣架悬挂点不变,选项D错误。

12.如图所示的是一个力学平衡系统,该系统由三条轻质细绳将质量均为m的两个小球连接悬挂组成,小球直径相比轻绳长度可以忽略,轻绳1与竖直方向的夹角为30°,轻绳2与竖直方向的夹角大于45°,轻绳3水平。

当此系统处于静止状态时,轻绳1、2、3的拉力分别为F1、F2、F3,比较三力的大小,下列结论正确的是()
A.F1<F3
B.F2<F3
C.F1>F2
D.F1<F2
答案C对两球整体受力分析,根据平衡条件可知F1==mg,F3=2mg tan30°=mg,则F1>F3,选项A错误;对下方小球受力分析,水平方向F2sin θ=F3,可知F2>F3,选项B错误;对上方小球分析,水平方向F1 sin 30°=F2sin θ,因θ>45°,则F1>F2,选项C正确,D错误。

13.(多选)(2020湖南岳阳检测)如图所示,物体A、B跨过定滑轮并用轻绳连接起来,物体A放在倾角为θ的固定粗糙斜面上,滑轮左边的轻绳平行斜面。

已知物体A的质量为m,物体A与斜面的动摩擦因数为μ(μ< tan θ<1),不计滑轮与绳之间的摩擦,要使物体A能在斜面上滑动,物体B的质量可能为()
A.m(1-μ) sin θ
B.m(1+μ) cos θ
C.m(1-μ) cos θ
D.
答案BD当物体A恰好下滑时有mg sin θ=μmg cos θ+m B g,得m B=m(sin θ-μ cos θ),当物体A恰好上滑时有mg sin θ+μmg cos θ=m B g,得m B=m(sin θ+μ cos θ),即B的质量只要小于m(sin θ-μ cos θ)或者大于m(sin θ+μ cos θ)即可,D正确;又由题意tan θ<1,所以θ<45°,即sin θ+μ cos θ<(1+μ) cos θ,所以B正确,A、C错误。

14.(多选)(2020湖南株洲二中月考)如图所示,A球被固定在竖直支架上,A球正上方的O点悬
有一轻绳拉住B球,两球之间连有轻弹簧,平衡时绳长为L,拉力为T1,弹簧弹力为F1。

若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧,再次平衡时绳中的拉力为T2,弹簧弹力为F2,则()
A.T1>T2
B.T1=T2
C.F1<F2
D.F1>F2
答案BD以B球为研究对象,B球受到重力G、弹簧的弹力F和绳子的拉力T,受力示意图如图所示。

B球平衡时,F与T的合力与重力G大小相等、方向相反,即G'=G;根据三角形相
似得==。

换成原长相同而劲度系数更小的弹簧,弹簧的形变量增大,AB减小,OB不变,则T不变,F减小,B、D项正确。

15.如图所示,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,PQ距离为L,整个系统重新平衡后,物体的高度和两滑轮间的绳与水平方向的夹角θ变化情况是()
A.物体A上升,上升的高度为,θ角不变
B.物体A下降,下降的高度为,θ角不变
C.物体A上升,上升的高度为,θ角不变
D.物体A的高度不变,θ角变小
答案A将绳一端由Q点缓慢向左移到P点时,绳子的拉力大小不变,分析动滑轮的受力情况,作出受力图如图,设绳子的拉力大小为F,两绳子的夹角为2α=π-2θ,由于动滑轮两侧绳子的
拉力关于竖直方向对称,则有2F cos α=m B g,由于F=m A g,保持不变,则α角保持不变,由几何知识有α+θ=90°,则θ保持不变,当绳一端的固定点Q缓慢向左移到P点,动滑轮将下降,则物体A 的高度升高。

结合几何关系,动滑轮与天花板间的2段绳子的长度增加量ΔL=×2=,故
A上升的高度为h=,故A正确,B、C、D错误。