2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題07受力分析共點(diǎn)力的平衡（測(cè)）（含解析）

專(zhuān)題07受力分析共點(diǎn)力的平衡【總分值：110分時(shí)間：90分鐘】一、選擇題(本大題共12小題，每題5分，共60分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中.1~8題只有一項(xiàng)符合題目要求；9~12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。)1．如下圖，置于地面的矩形框架中用兩細(xì)繩拴住質(zhì)量為m的小球，繩B水平。設(shè)繩A、B對(duì)球的拉力大小分別為F1、F2，它們的合力大小為F?，F(xiàn)將框架在豎直平面內(nèi)繞左下端緩慢旋轉(zhuǎn)90°，在此過(guò)程中：〔〕A．F1先增大后減小B．F2先增大后減小C．F先增大后減小D．F先減小后增大【答案】B2．如下圖，質(zhì)量為m的小球，用OB和O′B兩根輕繩吊著，兩輕繩與水平天花板的夾角分別為30°和60°，這時(shí)OB繩的拉力大小為F1，假設(shè)燒斷O′B繩，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)，OB繩的拉力大小為F2，那么F1：F2等于：〔〕A．1：1 B．1：2C．1：3 D．1：4【答案】D3．如下圖，建筑裝修中，工人功質(zhì)量為m的磨石對(duì)斜壁進(jìn)行打磨，當(dāng)對(duì)磨石加豎直向上大小為F的推力時(shí)，磨石恰好沿斜壁向上勻速運(yùn)動(dòng)，磨石與斜壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，那么磨石受到的摩擦力是：〔〕A．B．C．D．【答案】A【解析】磨石受重力、推力、斜壁的彈力及摩擦力而處于平衡狀態(tài)，由圖可知，F(xiàn)一定大于重力，先將重力及向上的推力合力后，將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得：在沿斜面方向有：摩擦力；在垂直斜面方向上有：；那么，方向沿斜壁向下，根據(jù)牛頓第三定律可得，方向沿斜壁向上，A正確；4．2023年8月我國(guó)“蛟龍〞號(hào)載人潛水器成功實(shí)現(xiàn)下潛5km深度．設(shè)潛水器在下潛或上升過(guò)程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用，其中，海水浮力F始終不變，所受海水阻力僅與潛水器速率有關(guān)．當(dāng)潛水器的總質(zhì)量為M時(shí)恰好以速率v勻速下降，假設(shè)使?jié)撍饕酝瑯铀俾蕜蛩偕仙?，那么需要從潛水器?chǔ)水箱向外排出水的質(zhì)量為〔重力加速度為g〕：〔〕A．2〔M－〕B．M－C．2M－D．2M－【答案】A【解析】【名師點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵對(duì)潛水器受力分析，要注意空氣阻力與速度方向相反，速率不變，阻力大小不變，然后根據(jù)根據(jù)平衡條件列式求解．5．如下圖在固定于地面的斜面上垂直安放了一個(gè)擋板，截面為1/4圓的柱狀物體甲放在斜面上，半徑與甲相等的光滑圓球乙被夾在甲與擋板之間，乙沒(méi)有與斜面接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)在從球心處對(duì)甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿斜面方向緩慢地移動(dòng)，直至甲與擋板接觸為止．設(shè)乙對(duì)擋板的壓力為F1，甲對(duì)斜面的壓力為F2，在此過(guò)程中：〔〕A．F1緩慢增大，F(xiàn)2緩慢增大B．F1緩慢增大，F(xiàn)2緩慢減小C．F1緩慢減小，F(xiàn)2緩慢增大D．F1緩慢減小，F(xiàn)2保持不變【答案】D【解析】【名師點(diǎn)睛】在解析力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題時(shí)，一般有兩種方法，一種是根據(jù)受力分析，列出力和角度三角函數(shù)的關(guān)系式，根據(jù)角度變化進(jìn)行分析解題，一種是幾何三角形相似法，這種方法一般解決幾個(gè)力都在變化的情況，列出力與三角形對(duì)應(yīng)邊的等式關(guān)系，進(jìn)行解題分析6．如下圖，一個(gè)重為5N的大砝碼，用細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn)，現(xiàn)在用力F拉法碼，使懸線(xiàn)偏離豎直方向30°時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)所用拉力F的最小值為：〔〕A．5.0NB．2.5NC．8.65ND．4.3N【答案】B【解析】以物體研究對(duì)象，分析受力情況：重力G、繩子的拉力T和力F，由圖看出：當(dāng)F與繩子垂直時(shí)F最小，由數(shù)學(xué)知識(shí)得F的最小值為，應(yīng)選B【名師點(diǎn)睛】此題主要考查了力的動(dòng)態(tài)平衡。首先對(duì)物體受力情況進(jìn)行分析，明確物體受到的所有的力，其中的關(guān)鍵是：找出哪些力不變；哪些力大小改變，但方向沒(méi)放；哪些力大小與方向都變化。一般通過(guò)作圖法解決這類(lèi)問(wèn)題。7．下外表粗糙，其余面均光滑的斜面置于粗糙水平地面上，傾角與斜面相等的物體A放在斜面上，方形小物體B放在A上，在水平向左大小為F的恒力作用下，A、B及斜面均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如下圖?，F(xiàn)將小物體B從A上外表上取走，那么：〔〕A．斜面一定靜止B．斜面一定向左運(yùn)動(dòng)C．斜面可能向左運(yùn)動(dòng)D．A仍保持靜止【答案】A【名師點(diǎn)睛】處理平衡問(wèn)題的常用方法方法內(nèi)容合成法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，那么任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等，方向相反分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的效果分解，那么其分力和其他兩個(gè)力滿(mǎn)足平衡條件正交分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿(mǎn)足平衡條件力的三角形法對(duì)受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移使三力組成一個(gè)首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解未知力8．如下圖，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B，兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上，輕繩繞過(guò)光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是：〔〕A．只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小B．只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變C．只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變C．只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小【答案】B【名師點(diǎn)睛】在解析力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題時(shí)，一般有兩種方法，一種是根據(jù)受力分析，列出力和角度三角函數(shù)的關(guān)系式，根據(jù)角度變化進(jìn)行分析解題，一種是幾何三角形相似法，這種方法一般解決幾個(gè)力都在變化的情況，列出力與三角形對(duì)應(yīng)邊的等式關(guān)系，進(jìn)行解題分析9．如下圖，傾角為的斜面體c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與物體a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行，連接a的一段細(xì)繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上，現(xiàn)在b盒內(nèi)緩慢參加適量砂粒，a、b、c始終位置保持不變，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是：〔〕A、b對(duì)c的摩擦力可能先減小后增大B、地面對(duì)c的支持力可能不變C、c對(duì)地面的摩擦力方向始終向左D、彈簧的彈力始終不變【答案】AD【名師點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵通過(guò)分析物體的受力情況，確定摩擦力的大小和方向；注意靜摩擦力可能沿著斜面向下，也可能沿著斜面向上．10．如下圖，質(zhì)量為M的斜面體A置于粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．斜面傾角θ＝30°，輕繩與斜面平行且另一端固定在豎直墻面上，不計(jì)小球與斜面間的摩擦，那么：〔〕A．斜面體對(duì)小球的作用力大小為mgB．輕繩對(duì)小球的作用力大小為C．斜面體對(duì)水平面的壓力大小為D．斜面體與水平面間的摩擦力大小為【答案】BD【解析】【名師點(diǎn)睛】在處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題時(shí)，關(guān)鍵是對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)正交分解法將各個(gè)力分解成兩個(gè)方向上的力，然后列式求解，如果物體受到三力處于平衡狀態(tài)，那么可根據(jù)矢量三角形法，將三個(gè)力移動(dòng)到一個(gè)三角形中，然后根據(jù)角度列式求解11．如圖，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)：另一端繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b，與豎直方向的夾角為，連接ab間的細(xì)繩間的夾角為，外力F向右上方拉b，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，假設(shè)F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，那么：〔〕A．兩角度大小間關(guān)系為B．繩的張力的大小也在一定范圍內(nèi)變化C．物塊b所受到的支持力的大小也在一定范圍內(nèi)變化D．物塊b與桌面間的摩擦力的大小也在一定范圍內(nèi)變化【答案】ACD12．如下圖，木板P下端通過(guò)光滑鉸鏈固定于水平地面上的O點(diǎn)，物體A、B疊放在木板上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)物體B的上外表水平?，F(xiàn)使木板P繞O點(diǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線(xiàn)所示位置，物體A、B仍保持靜止，與原位置的情況相比：〔〕A.A對(duì)B的作用力減小B.B對(duì)A的支持力減小C.木板對(duì)B的支持力增大D.木板對(duì)B的摩擦力增大【答案】BC【解析】設(shè)板與水平地面的夾角為．以A為研究對(duì)象，A原來(lái)只受到重力和支持力而處于平衡狀態(tài)，所以B對(duì)A的作用力與A的重力大小相等，方向相反；當(dāng)將P繞O點(diǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線(xiàn)所示位置，B的上外表不再水平，A受力情況如圖1，A受到重力和B的支持力、摩擦力三個(gè)力的作用，其中B對(duì)A的支持力、摩擦力的和仍然與A的重力大小相等，方向相反，那么A受到B對(duì)A的作用力保持不變．根據(jù)牛頓第三定律可知，A對(duì)B的作用力也不變，故A錯(cuò)誤；開(kāi)始時(shí)物體A不受B對(duì)A的摩擦力，B對(duì)A的支持力大小與重力相等；后來(lái)時(shí)設(shè)B的上外表與水平方向之間的夾角是，受到的B對(duì)A的支持力、摩擦力的和仍然與A的重力大小相等，方向相反，那么A受到B對(duì)A的作用力保持不變，由于支持力與摩擦力相互垂直，，所以A受到的支持力一定減小了，故B正確；以AB整體為研究對(duì)象，分析受力情況如圖2：總重力、板的支持力和摩擦力，板對(duì)B的作用力是支持力和摩擦力的合力．由平衡條件分析可知，板對(duì)P的作用力大小與總重力大小相等，保持不變．，，減小，增大，減?。蔆正確D錯(cuò)誤．【名師點(diǎn)睛】在處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題時(shí)，關(guān)鍵是對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)正交分解法將各個(gè)力分解成兩個(gè)方向上的力，然后列式求解，如果物體受到三力處于平衡狀態(tài)，那么可根據(jù)矢量三角形法，將三個(gè)力移動(dòng)到一個(gè)三角形中，然后根據(jù)角度列式求解，二、非選擇題〔本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分〕13．〔10分〕如下圖，有5000個(gè)質(zhì)量均為m的小球，將它們用長(zhǎng)度相等的輕繩依次連接，再將其左端用細(xì)繩固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球靜止。假設(shè)連接天花板的細(xì)繩與水平方向的夾角為450，第2023個(gè)小球與2023個(gè)小球之間的輕繩與水平方向的夾角為α，求α的正切值。【答案】【解析】【名師點(diǎn)睛】此題的解題關(guān)鍵是選擇研究對(duì)象，采用整體法與隔離法相結(jié)合進(jìn)行研究，用質(zhì)點(diǎn)代替物體，作圖簡(jiǎn)單方便。14．〔10分〕如下圖，光滑金屬球的重力G=40N．它的左側(cè)緊靠與水平方向呈53°的斜坡，右側(cè)置于傾角θ=37°的斜面體上．斜面體處于水平地面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：〔1〕斜坡對(duì)金屬球的彈力大??；〔2〕斜面體對(duì)水平地面的摩擦力的大小和方向．【答案】〔1〕〔2〕19.2N，方向水平向右．【解析】【名師點(diǎn)睛】在處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題時(shí)，關(guān)鍵是對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)正交分解法將各個(gè)力分解成兩個(gè)方向上的力，然后列式求解，如果物體受到三力處于平衡狀態(tài)，那么可根據(jù)矢量三角形法，將三個(gè)力移動(dòng)到一個(gè)三角形中，然后根據(jù)角度列式求解，15．〔15分〕如下圖，質(zhì)量M=2kg的木塊A套在水平桿上，并用輕繩將木塊與質(zhì)量m=kg的小球B相連。今用跟水平方向成α=30°角的力F=10N拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中A、B相對(duì)位置保持不變，g取10m/s2。求：〔1〕運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輕繩與水平方向夾角θ?！?〕木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ?！敬鸢浮俊?〕30°〔2〕【名師點(diǎn)睛】此題涉及兩個(gè)物體的平衡問(wèn)題，研究對(duì)象的選擇要靈活，此題采用隔離法與整體相