高考物理一轮复习第2章相互作用第6讲受力分析共点力的平衡练习(含解析)

这是一份高考物理一轮复习第2章相互作用第6讲受力分析共点力的平衡练习(含解析)，共8页。
第6讲 受力分析 共点力的平衡[解密考纲]主要考查受力分析、共点力的平衡条件及推论．1．(2019·衡水中学高三调研)如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止．物体B的受力个数为(　　)A．2   B．4C．2或4   D．无法确定B　解析 对A、B整体，受重力和推力F，如果墙壁对整体有支持力，整体水平方向不能平衡，矛盾，故墙壁对整体水平方向没有弹力，也就没有摩擦力；隔离物体A分析，受重力、支持力和B对A的静摩擦力，再隔离物体B分析，受推力F、重力、A对B的压力和平行斜面方向的静摩擦力，共4个力，故选项B正确．2．(2019·高安二中高三期末)如图所示，用等长的两根轻质细线把两个质量相等的小球悬挂起来．现对小球b施加一个水平向左的恒力F，同时对小球a施加一个水平向右的恒力3F，最后达到稳定状态，表示平衡状态的图可能是图中的(　　)D　解析 对两个球整体受力分析，水平方向受向左的F和向右的3F，故上面绳子一定向右偏；设上面绳子与竖直方向夹角为α，则Tsin α＝2F，Tcos α＝2mg，设下面绳子与竖直方向夹角为β，则T′sin β＝F，T′cos β＝mg，联立可得α＝β，故选项D正确．3．(2019·邯郸高三期末)如图所示，A、B两球(可视为质点)质量均为m，固定在轻弹簧的两端，分别用细绳悬于O点，其中球A处在光滑竖直墙面和光滑水平地面的交界处．已知两球均处于静止状态，OA沿竖直方向，OAB恰好构成一个正三角形，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)A．球A对竖直墙壁的压力大小为mgB．弹簧对球A的弹力大于对球B的弹力C．绳OB的拉力大小等于mgD．球A对地面的压力不可能为零C　解析 对B球受力分析，受重力、弹力和拉力，如图所示．对球B所受各力进行正交分解，在水平方向F水平＝TBsin 60°＝mg.对球A受力分析，受重力、弹簧的弹力、墙壁的向右的支持力、细线的拉力、地面的支持力(其中地面的支持力和细线的拉力可能只有一个)，球A对竖直墙壁的压力与F水平大小相等，故选项A错误；弹簧静止，合力为零，故两个球对弹簧的弹力等大、反向、共线，故弹簧对球A的弹力与弹簧对球B的弹力等大，故选项B错误；由于球B所受三个力夹角均为120°，故弹簧的支持力和绳子OB的拉力都等于重力，故选项C正确；根据平衡条件，绳OA对球A的拉力和地面的支持力的合力大小等于弹簧推力的竖直分力和重力之和，故有FN＋T＝mg＋Fsin 30°，故T≤1.5mg,0≤FN≤1.5mg，可知地面对球A的支持力可能等于零，根据牛顿第三定律，球A对地面的压力可能为零，故选项D错误．4．(2019·眉山仁寿第一中学高三调研)如图所示，石拱桥的正中央有一质量为1 000 kg的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α＝30°，重力加速度为g＝10 m/s2，若接触面间的摩擦力忽略不计，求石块侧面所受弹力的大小为(　　)A.×104 N   B.×104 N　C.×104 N　   D．1×104 ND　解析 对物体受力分析，如图所示．将弹力F1、F2合成，结合几何关系，有F1＝F2＝F，根据共点力平衡条件，有mg＝2×Fcos(90°－α)，解得F＝＝1×104 N，故选项D正确．5．(2019·济南一中高三月考)如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的．一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为 m1 和 m2 的小球．当它们处于平衡状态时，质量为 m1 的小球与 O 点的连线与水平线的夹角为α＝90°，质量为 m2 的小球位于水平地面上，设此时质量为 m2 的小球对地面压力大小为 FN，细线的拉力大小为 FT，则(　　)A．FN＝(m2－m1)g　   B．FN＝m2g　C．FT＝m1g   D．FT＝gB　解析 对小球m1受力分析，受重力和支持力，假设细线对小球m1有拉力作用，则小球m1受力不能平衡，故拉力FT为零，所以此时细线对m2的拉力大小为零，对m2受力分析，m2处于静止状态，则地面对m2的支持力等于m2g，根据牛顿第三定律可知，FN＝m2g，故选项B正确，A、C、D错误．6．(2019·肥东高级中学高三调研)如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面是水平的，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0.则下列描述正确的是(　　)A．B可能受到3个或4个力作用B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A对B的摩擦力可能为零D．A、B整体不可能受三个力作用B　解析 对物体B受力分析，受重力，A对B的压力，A对B水平向左的静摩擦力，斜面对B垂直向上的支持力，斜面对B可能有静摩擦力(当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力与重力的下滑分力平衡时为零)，故B受4个力或者5个力，选项A错误；当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力大于重力的下滑分力时，物体B有上滑趋势，所以受到平行斜面向下的静摩擦力，选项B正确；对物体A受力分析，受推力、重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，B对A的静摩擦力与推力F平衡，根据牛顿第三定律，A对B的摩擦力水平向左，大小为F，选项C错误；对AB整体受力分析，受重力、支持力、推力，可能有静摩擦力(当推力的平行斜面方向分力与重力的下滑分力平衡时为零)，所以可能受三个力作用，选项D错误．7．(2019·新民一中高三期末)两个中间有孔的质量为M的小球A、B用一轻弹簧相连，套在一水平光滑横杆上，两个小球下面分别连一轻弹簧，两轻弹簧下端同系在一质量为m的小球C上，如图所示．已知三根轻弹簧的劲度系数都为k，三根轻弹簧刚好构成一等边三角形，则下列说法正确的是(　　)A．水平横杆对单个质量为M的小球的支持力为2Mg＋mgB．连接质量为m的小球的轻弹簧的弹力为C．连接质量为m的小球的轻弹簧的伸长量为D．套在水平横杆上的轻弹簧的形变量为C　解析 选择整体为研究的对象，它们在竖直方向只受到重力与杆的支持力，由二力平衡可知，杆的支持力与整体的重力大小相等，即FN＝2Mg＋mg，所以水平横杆对质量为M的小球的支持力为Mg＋mg，故选项A错误；对三个小球分别进行受力分析如图所示，则由对称性可知，左右弹簧对C的拉力大小相等，与合力的方向之间的夹角是30°，所以2F1cos 30°＝mg得F1＝mg，故选项B错误；由胡克定律得F1＝kx1，连接质量为m的小球的轻弹簧的伸长量x1＝＝，故选项C正确；对A进行受力分析如图所示，则水平方向受到水平弹簧向左的弹力与F1的水平分力的作用，由受力平衡得F2＝F1·cos 60°＝mg，同理，对B进行受力分析得F′2＝F1·cos 60°＝mg，所以弹簧的弹力是mg，套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形变量x′＝＝，故选项D错误．8．(2019·红河黄冈实验学校高三月考)如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁．若再在斜面上加一物体m并竖直向下施加一恒力F，且M、m相对静止，小车后来受力个数为(　　)A．3      B．4      C．5      D．6B　解析 将M和m看成整体，受力分析可知，墙壁和M之间没有弹力．再对M受力分析，受重力、m对M的压力和静摩擦力、地面对M竖直向上的支持力，共4个力，故选项A、C、D错误，B正确．9．(2019·兰州高三一诊)一质量为m的物体用一根足够长细绳悬吊于天花板上的O点，现用一光滑的金属钩子勾住细绳，水平向右缓慢拉动绳子(钩子与细绳的接触点A始终在一条水平线上)，下列说法正确的是(　　)A．钩子对细绳的作用力始终水平向右B．OA段绳子的力逐渐增大C．钩子对细绳的作用力先减小后增大 D．钩子对细绳的作用力不可能等于mgD　解析 OA段绳子的力的大小始终等于物体的重力，大小不变，对钩子的作用力等于两段绳子拉力的合力，由于两段绳子之间的夹角逐渐减小，绳子对钩子的作用力逐渐增大，方向逐渐改变，钩子对细绳的作用力逐渐变大，故选项A、B、C错误；因为钩子与细绳的接触点A始终在一条水平线上，两段绳子之间的夹角不可能达到90°，细绳对钩子的作用力不可能等于mg，钩子对细绳的作用力也不可能等于mg，故选项D正确．10．(多选)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心)，轻弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点．已知容器半径为R，与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°.下列说法正确的是(　　)A．容器相对于水平面有向左运动的趋势B．轻弹簧对小球的作用力大小为 mgC．容器对小球的作用力竖直向上D．轻弹簧原长为R＋BD　解析 由于容器和小球组成的系统处于平衡状态，容器相对于水平面没有向左运动的趋势，故选项A错误；对小球受力分析，如图所示，由θ＝30°可知，支持力和轻弹簧的弹力之间的夹角为120°，则由几何关系可知，小球受到容器的支持力和轻弹簧对小球的弹力大小均为mg，故选项B正确；容器对小球的作用力是弹力，指向球心O，故选项C错误；图中轻弹簧长度为R，压缩量为，故原长为R＋，故选项D正确．11．(2019·眉山仁寿一中高三第一次调研)(多选)如图所示，用与竖直方向成θ角(θ<45°)的轻绳a和与水平方向成2θ角的轻绳b拉一个小球，这时轻绳b的拉力为T1；现保持小球位置不动，使轻绳b在竖直平面内顺时针转过θ角，轻绳b的拉力变为T2；再转过θ角，轻绳b的拉力变为T3.则(　　)A．T1＝T3>T2B．T1＝T3<T2C．轻绳a的拉力增大D．轻绳a的拉力减小AC　解析 以小球为研究对象，分析受力，重力、a、b两绳的拉力T、T2，受力分析图如图所示．根据共点力的平衡条件得知，T和T2的合力方向竖直向上，大小与重力相等，保持不变，作出b绳在三个不同位置时，两个拉力的变化如图，可由图得到，T1＝T3>T2.因为使绳b在竖直平面内顺时针转动，故由图看出，绳a的拉力增大．12．(多选)如图所示，倾角为15°的斜面固定在水平地面上，物块在人的拉力作用下沿斜面匀速上滑，且人的拉力方向与水平方向的夹角为45°时能够取最小值，则下列说法错误的是(　　)A．物块和斜面的动摩擦因数为1B．物块和斜面的动摩擦因数为C．在保证物块匀速上滑的前提下，改变拉力的方向，则物块对斜面的作用力的方向不变D．在保证物块匀速上滑的前提下，改变拉力的方向，则物块对斜面的作用力的方向一定改变ABD　解析 对M受力分析，建立直角坐标系，设F与斜面的夹角为α，如图所示．将F及G进行分解，由共点力的平衡条件可得x方向上Fcos α＝μFN＋Gsin θ，y方向上FN＋Fsin α＝Gcos θ；解得F＝＝，式中cot β＝μ，根据题意α＝45°－15°＝30°时F有最小值．由数学知识知F最小时，α＋β＝90°，则得β＝60°，μ＝cot β＝，故选项A、B错误．斜面对物块的作用力是支持力和滑动摩擦力的合力，设此合力方向与斜面方向的夹角为φ，则cot φ＝＝μ，μ一定，则φ一定，说明斜面对物块的作用力方向不变，根据牛顿第三定律得，物块对斜面的作用力的方向不变，故选项C正确，D错误．13．(2019·兰州一中高三月考)(多选)如图所示，三角形ABC是固定在水平面上的三棱柱的横截面，∠A＝30°，∠B＝37°，C处有光滑小滑轮，质量分别为m1、m2的两物块通过细线跨放在AC面和BC面上，且均处于静止状态，已知AC面光滑，物块2与BC面间的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则两物块的质量比m1∶m2可能是(　　)A．3∶5    B．1∶1    C．2∶1    D．5∶2ABC　解析 若m1最小，则m2受到的摩擦力沿斜面向上，根据共点力的平衡条件可得m1gsin 30°＋μm2gcos 37°＝m2gsin 37°，解得＝；若m1最大，则m2受到的摩擦力沿斜面向下，根据共点力的平衡条件可得m1gsin 30°＝μm2gcos 37°＋m2gsin 37°，解得＝2，所以满足条件的两个物体质量之比为2≥≥，则两物块的质量比m1：m2可能是选项A、B、C.14．(多选)两轻杆通过铰链相连构成一个三角形框架，AB、BC、CA三边长度分别为30 cm、20 cm、40 cm，在A点用一细线挂1 kg物块，系统处于静止状态，则(g＝10 m/s2)(　　)A．AB杆对A点有沿杆从B点指向A点的弹力B．CA杆作用于A点的弹力不一定沿CA杆方向C．CA杆产生的弹力大小为20 ND．若改为挂一个0.5 kg物块，则AB杆上弹力也会变为原来一半CD　解析 分析受力情况可知，AB杆对A点有沿杆从A点指向B点的拉力，选项A错误；由于是轻杆，且通过铰链连接，则CA杆作用于A点的弹力一定沿CA杆方向，选项B错误；分析A点的受力，由相似三角形关系可知＝，解得FCA＝2mg＝20 N，选项C正确；因 ＝，若改为挂一个0.5 kg物块，则AB杆上弹力也会变为原来一半，选项D正确．15．(2019·漳州高三调研)(多选)如图所示，重均为G的两光滑小环A和B用轻绳连接，分别套在水平和竖直的固定直杆上．在绳上O点施一水平力F拉紧轻绳，设法使整个系统处于静止状态．随后使力F缓慢增大，则在此过程中(　　)A．OA段绳中的张力始终大于G，且逐渐增大B．杆对A环的作用力始终大于2G，且逐渐增大C．OB段绳中的张力始终大于G，且逐渐增大D．OB段绳与竖直方向的夹角逐渐增大CD　解析 因小环光滑，则当系统静止时，OA段绳子垂直水平横杆，如图所示，对小环B以及结点O分析可知，OA段绳中的张力等于小环B的重力G，则力F缓慢增大时，OA段绳中的张力始终等于G不变，选项A错误；对小环A、B组成的整体，竖直方向FNA＝GA＋GB＝2G，选项B错误；根据小环B的受力情况可知，TOB>G；若设OB段绳与竖直方向的夹角为θ，则＝TOA＝G，则随F的增大，θ变大，由TOBcos θ＝G可知TOB变大，选项C、D正确．