2025版高考物理一輪復習課時分層提升練七受力分析共點力的平衡含解析

PAGE10-受力分析共點力的平衡(建議用時45分鐘)1.(2024·石家莊模擬)如圖所示,放在粗糙水平面上的物體A上疊放著物體B,A和B之間有一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧,A、B均處于靜止狀態(tài),下列說法中正確的是 ()A.B受到向左的摩擦力 B.B對A的摩擦力向右C.地面對A的摩擦力向右 D.地面對A沒有摩擦力【解析】選D。壓縮的彈簧對B有向左的彈力,B有向左運動的趨勢,受到向右的摩擦力,選項A錯誤;A對B的摩擦力向右,由牛頓第三定律可知,B對A的摩擦力向左,選項B錯誤;對整體探討,依據(jù)平衡條件分析可知,地面對A沒有摩擦力,選項C錯誤,D正確。2.(多選)如圖所示,地面上固定一個斜面,斜面上疊放著A、B兩個物塊并均處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對A施加一斜向左上方的拉力F,A、B始終處于靜止狀態(tài)。則B的受力個數(shù)可能是 ()A.3個 B.4個 C.5個 D.6個【解析】選B、C。對A受力分析可得,A受豎直向下的重力、斜向左上方的拉力F、B對A豎直向上的支持力及水平向右的摩擦力。對B受力分析可得,B受豎直向下的重力、A對B豎直向下的壓力、斜面斜向右上方的支持力、A對B水平向左的摩擦力,若斜面對B沒有摩擦力則B受到4個力,若斜面對B有摩擦力則B受5個力,選項A、D錯誤,B、C正確?！狙a償訓練】如圖所示,A和B兩物塊的接觸面是水平的,A與B保持相對靜止一起沿固定斜面勻速下滑,在下滑過程中B的受力個數(shù)為 ()A.3個B.4個C.5個D.6個【解析】選B。A與B保持相對靜止一起沿固定斜面勻速下滑,探討物塊A的受力狀況,受到重力和物塊B對A的支持力作用;探討物塊B的受力狀況,受到重力、斜面的支持力、物塊A對B的壓力和斜面的摩擦力,共受到4個力作用,故B正確,A、C、D錯誤。3.如圖所示,兩梯形木塊A、B疊放在水平地面上,A、B之間的接觸面傾斜。A的左側靠在光滑的豎直墻面上,關于兩木塊的受力,下列說法正確的是 ()A.A、B之間肯定存在摩擦力作用B.木塊A可能受三個力作用C.木塊A肯定受四個力作用D.木塊B受到地面的摩擦力作用方向向右【解題指南】解答本題應留意以下兩點:(1)有摩擦力肯定有彈力。(2)依據(jù)假設法推斷是否有彈力。【解析】選B。因為A、B間接觸面狀況未知,若AB間光滑或不光滑,則A、B之間的接觸面可能存在摩擦力,也可能沒有摩擦力,A選項錯誤;A、B之間沒有摩擦力的狀況下,木塊A受到重力、木塊B的支持力和墻壁的彈力作用,受三個力作用,B選項正確,C選項錯誤;木塊B受到重力、木塊A的壓力、地面的支持力和水平向左的推力作用,處于平衡狀態(tài)時,木塊B與地面間可能不存在摩擦力,故D選項錯誤。4.(2024·肇慶模擬)如圖所示,質量均為1kg的小球a、b在輕彈簧A、B及外力F的作用下處于平衡狀態(tài),其中A、B兩個彈簧勁度系數(shù)均為5N/cm,B彈簧上端與天花板固定連接,軸線與豎直方向的夾角為60°,A彈簧豎直,g取10mA.A彈簧伸長量為3B.外力F=103NC.B彈簧的伸長量為4D.突然撤去外力F瞬間,b球加速度為0【解析】選D。方法一:合成法b球受重力和拉力,依據(jù)平衡條件,有F1=mg,F1=kxA,解得xA=2cm,選項A錯誤;再對a、b球整體受力分析,受重力2mg、外力F和彈簧彈力F2作用,外力F和彈簧彈力F2的合力與重力2mg等大反向外力為F=(2mg)tan60°=23mg=203N,選項B錯誤;彈簧的彈力F2=2mgcos60°=4mg=40N,依據(jù)胡克定律,有F2=kx2,解得x2=8cm,選項C錯誤;球b受重力和拉力,撤去F的瞬間,重力和彈力都不變,故加速度仍舊為零方法二:分解法以a、b球整體為探討對象,受重力2mg、外力F和彈簧彈力F2作用,沿水平方向和豎直方向建立坐標系,如圖所示由平衡條件得F=F2sin60°,2mg=F2cos60°,聯(lián)立解得F=203N,F2=40N。其余步驟同方法一。5.如圖所示,放置三個完全相同的圓柱體。每個圓柱體質量為m,截面半徑為R,為了防止圓柱體滾動,在圓柱體兩側固定兩個木樁。不計一切摩擦,由此可知 ()A.木樁對圓柱體作用力為36B.上面圓柱體對下面一側圓柱體的作用力為32C.地面對下面其中一個圓柱體的作用力為mgD.地面對下面兩個圓柱體的作用力為2mg【解析】選A。設下面一個圓柱體對上面圓柱體的作用力大小為F,隔離上面的圓柱體,受力分析,由平衡條件可得:2Fcos30°=mg,解得:F=33mg,結合牛頓第三定律,選項B錯誤。隔離下面一個圓柱體,分析受力,由平衡條件可得:木樁對圓柱體作用力為N=Fcos60°=36mg,選項A正確。將三個圓柱體看作整體,由平衡條件可得,地面對下面兩個圓柱體的作用力為3mg。依據(jù)對稱性,地面對下面其中一個圓柱體的作用力為1.5mg,選項C、【補償訓練】在豎直放置的平底圓筒內,放置兩個半徑相同的剛性球a和b,球a質量大于球b。放置的方式有如圖甲和乙兩種。不計圓筒內壁和球面之間的摩擦,對有關接觸面的彈力,下列說法正確的是 ()A.圖甲圓筒底受到的壓力大于圖乙圓筒底受到的壓力B.圖甲中球a對圓筒側面的壓力小于圖乙中球b對側面的壓力C.圖甲中球a對圓筒側面的壓力大于圖乙中球b對側面的壓力D.圖甲中球a對圓筒側面的壓力等于圖乙中球b對側面的壓力【解析】選B。以ab整體為探討對象受力分析,受重力、圓筒底支持力和兩側的支持力,依據(jù)平衡條件,圖甲圓筒底受到的壓力等于圖乙圓筒底受到的壓力,故A錯誤;依據(jù)平衡條件,兩側的兩個支持力是相等的;再以上面球為探討對象受力分析,依據(jù)平衡條件運用合成法,如圖所示,由幾何學問可知:FN桶=mgtanθ,故側壁的彈力與上面球的重力成正比,由于球a質量大于球b,故乙圖中兩側的彈力較大,故B正確,C、D錯誤。6.如圖所示,擋板垂直于斜面固定在斜面上,一滑塊m放在斜面上,其上表面呈弧形且左端最薄,一球M擱在擋板與弧形滑塊上,一切摩擦均不計,用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑塊,使球與滑塊均靜止?，F(xiàn)將滑塊平行于斜面對上拉過一較小的距離,球仍擱在擋板與滑塊上且處于靜止狀態(tài),則與原來相比 ()A.滑塊對球的彈力增大 B.擋板對球的彈力減小C.斜面對滑塊的彈力增大 D.拉力F不變【解題指南】解答本題應留意以下兩點:(1)分析擋板和滑塊對球的作用力時應選球為探討對象。(2)分析斜面對滑塊的彈力和拉力F時,應選球和滑塊為探討對象?！窘馕觥窟xB。對球進行受力分析,如圖甲,球只受三個力的作用,擋板對球的力F1,方向不變,作出力的矢量圖,滑塊上移時,F2與豎直方向夾角減小,F2最小時垂直于F1,可以知道擋板彈力F1和滑塊對球的作用力F2都減小,故A錯誤,B正確;再對滑塊和球一起受力分析,如圖乙,其中N恒等于Gcosθ,F+F1不變,F1減小,可以知道斜面對滑塊的支持力不變,拉力F增大,故C、D錯誤。7.(多選)(2024·漳州模擬)如圖,用硬鐵絲彎成的光滑半圓環(huán)豎直放置,最高點B處固定一小滑輪,質量為m的小球A穿在環(huán)上。現(xiàn)用細繩一端拴在A上,另一端跨過滑輪用力F拉動,使A緩慢向上移動。在移動過程中關于鐵絲對A的支持力N,說法正確的是 ()A.N的方向始終背離圓心OB.N的方向始終指向圓心OC.N漸漸變小D.N大小不變【解析】選A、D。以小球A為探討對象,受重力mg、繩拉力F和支持力N三個力的作用處于平衡狀態(tài),三力構成力的三角形,如圖所示力三角形與幾何△ABO相像,有mgOB=NOA=FAB,小球A緩慢向上移動過程中OA、OB都不變,則支持力N大小不變,方向始終背離圓心O,選項A、D正確、選項B8.(多選)(2024·洛陽模擬)如圖所示,桌面上固定一個光滑豎直擋板,現(xiàn)將一個長方形物塊A與截面為三角形的墊塊B疊放在一起,用水平外力F緩緩向左推動B,使A緩慢上升,設各接觸面均光滑,則該過程中 ()A.A和B均受三個力作用而平衡B.B對桌面的壓力保持不變C.A對B的壓力越來越小D.外力F的大小恒定不變【解析】選B、D。A受到重力、擋板的彈力和B的支持力三個力,B受到重力、A的壓力、地面的支持力和外力F四個力,故A錯誤;當B向左移動時,B對A的支持力和擋板對A的支持力方向均不變,依據(jù)平衡條件得,這兩個力大小保持不變,則A對B的壓力也保持不變。對整體分析受力如圖所示,由平衡條件得,F=N1,擋板對A的支持力N1不變,則外力F不變。桌面對整體的支持力N=G總,保持不變。則B對桌面的壓力不變,故選項C錯誤,B、D均正確。9.(多選)(2024·全國卷Ⅰ)如圖,一粗糙斜面固定在地面上,斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止,則在此過程中 ()A.水平拉力的大小可能保持不變B.M所受細繩的拉力大小肯定始終增加C.M所受斜面的摩擦力大小肯定始終增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加【解析】選B、D。如圖所示,以物塊N為探討對象,它在水平向左拉力F作用下,緩慢向左移動直至細繩與豎直方向夾角為45°的過程中,水平拉力F漸漸增大,繩子拉力T漸漸增大,A錯誤,B正確;對M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面對下,則隨著繩子拉力T的增加,則摩擦力f也漸漸增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面對上,則隨著繩子拉力T的增加,摩擦力f可能先減小后增加,C錯誤,D正確。10.(多選)(2024·濟南模擬)在豎直固定放置的輕彈簧上端疊放著A、B兩物塊并保持靜止,此時彈簧的壓縮量為x0,以兩物塊此時的位置為坐標原點建立如圖所示的一維坐標系,取豎直向上為正方向,現(xiàn)將一豎直向上的外力F作用在B物塊上,使B向上做勻加速運動,下列關于F、兩物塊間的彈力FN與物塊B的位移x變更的關系圖像可能正確的是 ()【解析】選B、D。初始時,彈簧的壓縮量為x0,當物塊B與物塊A分別的時候,拉力F大小將不再變更,而此時,由于A物塊還在彈簧上,所以彈簧還具有肯定的壓縮量,所以此時的位移應當小于x0,A錯誤,B正確;初始時,物塊A對物塊B的彈力等于物塊B的重力,而彈簧對物塊A、B的力為kx0等于物塊A、B的重力和,當A、B剛要分別的時候,拉力F等于物塊B的重力,彈力為零,此時的位移小于x0,C錯誤,D正確。11.(多選)如圖所示,在粗糙水平地面上放著一個橫截面為半圓的柱狀物體A,A與輕質豎直擋板之間放一光滑圓球B,整個裝置處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對擋板加一向右的水平推力F,使擋板緩慢向右移動,B球緩慢上移而A仍保持靜止。設地面對A的摩擦力為F1,A對B的作用力為F2,地面對A的支持力為F3,不計板與地面間的摩擦,則在此過程中 ()A.F1緩慢削減,F3保持不變B.F1緩慢增大,F3緩慢增大C.F2緩慢增大,F3緩慢增大D.F2緩慢減小,F3保持不變【解析】選A、D。將物體A和B看成一個整體,則在豎直方向上地面的支持力等于整體的重力,即F3=(mA+mB)g,故F3保持不變,故選項B、C錯誤;隔離物體B受力分析可知,物體B受重力GB、物體A對B的支持力F2,擋板對B的彈力N,當擋板緩慢向右移動時,物體B的受力變更狀況如圖甲所示,可知F2在緩慢減小,選項D正確;隔離物體A受力分析如圖乙所示,可知地面對A的靜摩擦力F1=F2cosθ,由分析可知,F2漸漸減小,θ漸漸增大,故F1漸漸減小,選項A正確。12.質量為M的木楔傾角為θ,在水平面上保持靜止,質量為m的木塊剛好可以在木楔上表面勻速下滑?，F(xiàn)在用與木楔上表面成α角的力F拉著木塊勻速上滑,如圖所示,求:(1)當α=θ時,拉力F有最小值,求此最小值。(2)拉力F最小時,木楔對