【紅對(duì)勾 講與練】高考物理總復(fù)習(xí) 2.3受力分析 物體的平衡課時(shí)作業(yè)

PAGEPAGE8課時(shí)作業(yè)6受力分析物體的平衡時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．如下圖，在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)通過輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體，在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向．那么()A．環(huán)只受三個(gè)力作用B．環(huán)一定受四個(gè)力作用C．物體做勻加速運(yùn)動(dòng)D．懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力解析：分析物體M可知，其受兩個(gè)力作用，重力和輕繩拉力，因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向，故二力平衡，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤；再對(duì)環(huán)進(jìn)展受力分析可知，環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力，A錯(cuò)誤，B正確．答案：B2．如下圖，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)外表及碗口是光滑的．一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球．當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為α＝90°，質(zhì)量為m2的小球位于水平地面上，設(shè)此時(shí)質(zhì)量為m2的小球?qū)Φ孛鎵毫Υ笮镕N，細(xì)線的拉力大小為FT，那么()A．FN＝(m2－m1)gB．FN＝m2C．FT＝eq\f(\r(2),2)m1gD．FT＝(m2－eq\f(\r(2),2)m1)g解析：分析小球m1的受力情況，由物體的平衡條件可得，繩的拉力FT＝0，故C、D均錯(cuò)誤；分析m2受力，由平衡條件可得：FN＝m2g答案：B3．如下圖，A、B兩物體靜止在粗糙水平面上，其間用一根輕彈簧相連，彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng)．假設(shè)再用一個(gè)從零開場(chǎng)緩慢增大的水平力F向右拉物體B，直到A即將移動(dòng)，此過程中，地面對(duì)B的摩擦力F1和對(duì)A的摩擦力F2的變化情況是()A．F1先變小后變大 B．F1先不變后變大C．F2先變大后不變 D．F2先不變后變大解析：因在施加拉力F前，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，此時(shí)地面對(duì)A的摩擦力水平向左，地面對(duì)B的摩擦力水平向右，對(duì)B施加水平向右的拉力后，隨著F的增大，物體B受的摩擦力先水平向右逐漸減小，再水平向左逐漸增大，當(dāng)B相對(duì)地面向右運(yùn)動(dòng)后，物體B受地面的摩擦力不再變化，而在物體B運(yùn)動(dòng)之前，物體A受地面的摩擦力水平向左，大小不變，當(dāng)B向右運(yùn)動(dòng)后，隨彈簧彈力的增大，物體A受到的摩擦力逐漸增大，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．答案：D4．如下圖，物塊A放在直角三角形斜面體B上面，B放在彈簧上面并緊挨著豎直粗糙墻壁，處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用力F沿斜面向上推A，A、B仍處于靜止?fàn)顟B(tài)．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．A、B之間的摩擦力大小可能不變B．A、B之間的摩擦力一定變小C．B受到彈簧彈力一定變小D．B與墻之間可能沒有摩擦力解析：此題考察整體法、隔離法、物體的平衡條件等知識(shí)點(diǎn)，意在考察考生的邏輯推理能力．對(duì)物塊A，開場(chǎng)受重力、B對(duì)A的支持力和靜摩擦力作用而平衡，當(dāng)施加F后，仍然處于靜止，開場(chǎng)A所受的靜摩擦力大小為mAgsinθ，假設(shè)F＝2mAgsinθ，那么A、B之間的摩擦力大小可能不變，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)整體分析，由于A、B不動(dòng)，彈簧的形變量不變，那么彈簧的彈力不變，開場(chǎng)彈簧的彈力等于A、B的總重力，施加F后，彈簧的彈力不變，總重力不變，根據(jù)平衡條件知，B與墻之間一定有摩擦力，故C、D錯(cuò)誤．答案：A5．如下圖，質(zhì)量均為m的兩個(gè)鐵塊a、b放在水平桌面上，二者用張緊的輕質(zhì)橡皮繩，通過光滑的定滑輪相連，系統(tǒng)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，假設(shè)用水平外力將a向左由P緩慢移至M處，b未動(dòng)；撤掉外力后仍都能保持靜止，對(duì)a、b進(jìn)展分析，正確的有()A．鐵塊a在P、M兩點(diǎn)位置所受的摩擦力大小都等于b受的摩擦力大小B．兩者對(duì)桌面的壓力一定都變大C．水平外力推動(dòng)a做的功等于橡皮繩增加的勢(shì)能D．此過程b受的摩擦力變大，但如果用外力將a繼續(xù)向左移動(dòng)下去，b受的摩擦力有可能會(huì)突然變小解析：由于系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，橡皮繩上的拉力大小處處相等，所以鐵塊a在P點(diǎn)位置所受的摩擦力大小小于b受的摩擦力大小，鐵塊a在M點(diǎn)位置所受的摩擦力大小等于b受的摩擦力大小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由P緩慢移至M處的過程中，橡皮繩上的拉力逐漸增大，易知b對(duì)桌面的壓力逐漸減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于摩擦力的影響，水平外力推動(dòng)a做的功大于橡皮繩增加的勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由P緩慢移至M處的過程中，橡皮繩上的拉力逐漸增大，b受的靜摩擦力變大，如果用外力將a繼續(xù)向左移動(dòng)下去，那么b受到的靜摩擦力將會(huì)到達(dá)最大靜摩擦力，而后向左滑動(dòng)，摩擦力會(huì)突然變小，選項(xiàng)D正確．答案：D二、多項(xiàng)選擇題6．如下圖，物體m通過定滑輪牽引另一水平面上的物體沿斜面勻速下滑，此過程中斜面仍靜止，斜面質(zhì)量為M，那么水平地面對(duì)斜面體()A．無摩擦力B．有水平向右的摩擦力C．支持力為(M＋m)gD．支持力小于(M＋m)g解析：設(shè)斜面夾角為θ，細(xì)繩的拉力為FT，M、m整體處于平衡狀態(tài)，對(duì)M、m整體受力分析可得平衡方程FTcosθ＝F靜，F(xiàn)Tsinθ＋FN＝(M＋m)g，故F靜方向水平向右，B、D正確．答案：BD7．如下圖，光滑水平地面上放有截面為eq\f(1,4)圓周的柱狀物體A，A與墻面之間放一光滑的圓柱形物體B，對(duì)A施加一水平向左的力F，整個(gè)裝置保持靜止．假設(shè)將A的位置向左稍許移動(dòng)，整個(gè)裝置仍保持平衡，那么()A．水平外力F增大B．墻對(duì)B的作用力減小C．地面對(duì)A的支持力減小D．B對(duì)A的作用力減小解析：受力分析如下圖，A的位置左移，θ角減小，F(xiàn)N1＝Gtanθ，F(xiàn)N1減小，B正確；FN＝G/cosθ，F(xiàn)N減小，D正確；以A、B為整體受力分析，F(xiàn)N1＝F，所以水平外力減小，A錯(cuò)誤；地面對(duì)A的作用力等于兩個(gè)物體的重力，所以該力不變，C錯(cuò)誤．答案：BD8．一鐵架臺(tái)放于水平地面上，其上有一輕質(zhì)細(xì)線懸掛一小球，開場(chǎng)時(shí)細(xì)線豎直，現(xiàn)將水平力F作用于小球上，使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線位置，鐵架臺(tái)始終保持靜止，那么在這一過程中()A．細(xì)線拉力逐漸增大B．鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力逐漸增大C．鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力逐漸減小D．鐵架臺(tái)所受地面的摩擦力逐漸增大解析：對(duì)小球受力分析知其受重力、線的拉力及水平力(如圖甲所示)，因?yàn)榫徛\(yùn)動(dòng)所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，有F＝mgtanθ，F(xiàn)拉＝eq\f(mg,cosθ)，θ增大，F(xiàn)、F拉都變大，A正確；將小球、線和鐵架臺(tái)看成一個(gè)整體，對(duì)其受力分析，如圖乙所示，那么知Ff＝F，F(xiàn)N＝(M＋m)g，當(dāng)F增大時(shí)，可知Ff增大，F(xiàn)N不變．所以B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD三、非選擇題9．如下圖，在傾角為θ的粗糙斜面上，有一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上，已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanθ，重力加速度為g，假設(shè)物體恰好不下滑，那么推力F為多少？假設(shè)物體恰好不上滑，那么推力F為多少？解析：因?yàn)棣?lt;tanθ，F(xiàn)＝0時(shí)，物體不能靜止在斜面上，當(dāng)物體恰好不下滑時(shí)，受力如圖甲所示，有mgsinθ＝Fcosθ＋FfFf＝μFNFN＝mgcosθ＋Fsinθ解得F＝eq\f(sinθ－μcosθ,μsinθ＋cosθ)mg當(dāng)物體恰好不上滑時(shí)，受力如圖乙所示，有mgsinθ＋Ff＝FcosθFf＝μFNFN＝mgcosθ＋Fsinθ解得F＝eq\f(μcosθ＋sinθ,cosθ－μsinθ)mg答案：eq\f(sinθ－μcosθ,μsinθ＋cosθ)mgeq\f(μcosθ＋sinθ,cosθ－μsinθ)mg10．如右圖所示，在墻角有一根質(zhì)量為m的均勻柔軟細(xì)繩，一端懸于天花板上的A點(diǎn)，另一端懸于豎直墻壁上的B點(diǎn)，平衡后最低點(diǎn)為C點(diǎn)，現(xiàn)測(cè)得AC段長(zhǎng)度是BC段長(zhǎng)度的兩倍，且細(xì)繩在B端附近的切線與墻壁夾角為α.求繩在最低點(diǎn)C處的張力和在A處的張力．解析：選取BC段繩為研究對(duì)象，受力情況如圖甲所示．BC段繩處于平衡狀態(tài)，所以有FB＝eq\f(mg,3cosα)，F(xiàn)C＝eq\f(1,3)mgtanα.再選取AC段繩為研究對(duì)象，受力情況如圖乙所示，AC段繩也處于平衡狀態(tài)，所以有FA＝eq\r(F\o\al(2,C)＋\f(2,3)mg2)，將FC＝eq\f(1,3)mgtanα代入得FA＝eq\f(mg,3)eq\r(4＋tan2α)，tanβ＝eq\f(FC,\f(2,3)mg)＝eq\f(tanα,2).A處張力方向與豎直方向的夾角為β＝arctaneq\f(tanα,2).答案：eq\f(1,3)mgtanαeq\f(mg,3)eq\r(4＋tan2α)11．如右圖所示，質(zhì)量M＝2eq\r(3)kg的木塊套在水平桿上，并用輕繩與質(zhì)量m＝eq\r(3)kg的小球相連．今用跟水平方向成30°角的力F＝10eq\r(3)N拉著小球并帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m的相對(duì)位置保持不變，g＝10m/s2，求運(yùn)動(dòng)過程中輕繩與水