2023年新教材高中物理专练2受力分析和共点力平衡粤教版必修第一册

这是一份2023年新教材高中物理专练2受力分析和共点力平衡粤教版必修第一册，共6页。
专练二　受力分析和共点力平衡
1．把一重力为G的物体，用一个水平的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整墙面上(如图)，从t＝0开始，物体所受的摩擦力f随t的变化关系的图像是(　　)


A B

C D
【答案】B　【解析】推力F＝kt，开始物体竖直滑动f＝μF＝μkt，为正比例函数，当f增加到大于G时，物体开始减速，f继续增大，当速度减为零时，物体静止，此时摩擦力为静摩擦力，大小等于物体的重力且不再变化．故选B．
2．如图所示，物体A、B和C叠放在水平面上，水平力为Fb＝5 N，Fc＝10 N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止，以F1、F2、F3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则(　　)

A．F1＝5 N，F2＝0，F3＝5 N
B．F1＝5 N，F2＝5 N，F3＝0
C．F1＝0，F2＝5 N，F3＝5 N
D．F1＝0，F2＝10 N，F3＝5 N
【答案】C　【解析】以A为研究对象，根据平衡条件得到B对A的静摩擦力大小F1＝0，否则A水平方向所受的合力不为零，不能保持平衡，以AB整体为研究对象，根据平衡条件得到F2＝Fb＝5 N，再以三个物体整体为研究对象，根据平衡条件得F3＝Fc－Fb＝10 N－5 N＝5 N，方向水平向左．所以F1＝0，F2＝5 N，F3＝5 N．故选C．
3．如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，PQ的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角．在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R.整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)

A．N对PQ的压力大小为mg
B．N对PQ的压力大小为mg
C．N对M的压力大小为mg
D．N对M的压力大小为mg
【答案】D　【解析】对球N受力分析如图，设N对M的压力为F1，N对PQ的压力为F2，由几何关系可知，F1和F2与G的夹角相等，均为30°，则F1＝F2＝＝mg.故选D．

4．如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部爬到a处，则下列说法正确的是(　　)

A．在a点蚂蚁受到的合力大于在b点受到的合力
B．在a点碗对蚂蚁的作用力大于在b点的作用力
C．在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力
D．在a点碗对蚂蚁的支持力大于在b点的支持力
【答案】C　【解析】蚂蚁缓慢上爬，可以认为蚂蚁处于平衡状态，则合力始终为零，受力分析如图所示．在a点蚂蚁受到的合力与b点受到的合力均为零，碗对蚂蚁的作用力大小都等于蚂蚁的重力，所以在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力，A、B错误；根据共点力平衡有f＝mgsin α，N＝mgcos α，因为a点的α比b点的大，所以在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力，在a点碗对蚂蚁的支持力小于在b点的支持力，C正确，D错误．

5．如图所示是骨科病房常使用的牵引装置示意图，轻质的细绳的一端固定，另一端绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的布带可产生牵引的拉力F，整个装置在同一竖直平面内．若要使牵引的拉力F增大些，可采取的方法是(　　)

A．只增加倾斜细绳与水平线的夹角θ
B．保持夹角θ不变只增加倾斜的两根细绳的长度
C．只将两定滑轮的间距增大
D．只将牵引的定滑轮保持竖直距离不变向右移动
【答案】D　【解析】对与滑轮接触的一小段绳子受力分析，如图受到绳子的两个等大的拉力F1＝F2＝mg,2F1cos θ＝F，解得F＝2mgcos θ，要增大力F，关键是要减小角θ或者增大m，A错误；增加绳子长度不会改变角度θ，故不会改变F，B错误；由几何关系可知，两个滑轮间距增大，会增加角θ，故拉力F会减小，C错误；由几何关系可知，两个定滑轮保持竖直距离不变向右移动，会减小角θ，故拉力F会增大，D正确．

6．如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态，现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则(　　)

A．杆对A环的支持力变大
B．B环对杆的摩擦力变小
C．杆对A环的力不变
D．与B环相连的细绳对书本的拉力变大
【答案】B　【解析】对两环和书本的整体受力分析，竖直方向2N＝mg，可知将两环距离变小后杆对A环的支持力不变，A错误；对圆环B受力分析可知f＝Tcos θ；对书本有2Tsin θ＝mg，解得f＝ (其中的θ是绳与杆之间的夹角)，则当两环距离变小后，θ变大，则f减小，与B环相连的细绳对书本的拉力T变小，B正确，D错误；同理，杆对A环的摩擦力减小，杆对A环的支持力不变，则杆对A环的力减小，C错误．
7．如图所示，质量为m的半球体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态．半球体的底面与竖直方向夹角为α，重力加速度为g，若不计一切摩擦，下列说法正确的是(　　)

A．正方体受3个力的作用
B．正方体对半球体的弹力大小为
C．水平面对正方体向上的弹力大小为(M＋m)gcos α
D．左侧墙面对正方体的弹力大小等于
【答案】D　【解析】正方体的受力如甲图，受到4个力的作用，A错误；对半球受力分析，并合成三角形如图乙，则正方体对半球的弹力N＝，B错误；对正方体和半球整体受力分析如图丙，水平面对正方体的弹力大小为N地＝(M＋m)g，C错误；右侧墙壁对半球的弹力为N2＝，根据整体法可知N1＝N2＝，D正确．

甲 乙 丙
8．(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之，曰：无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力N，则(　　)

A．若F一定，θ大时N大
B．若F一定，θ小时N大
C．若θ一定，F大时N大
D．若θ一定，F小时N大
【答案】BC　【解析】选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向左的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力，由于木楔处于平衡状态，所以两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的分力是相等的，力F的分解如图，则F＝F1sin＋F2sin＝2F1sin，所以F1＝.由公式可知，当F一定，θ减小时，F1增大；当θ一定，F增大时F1增大，A、D错误，B、C正确．

9．(多选)如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球和斜坡及挡板间均无摩擦，当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中，则有(　　)

A．斜面对球的支持力逐渐增大
B．斜面对球的支持力逐渐减小
C．挡板对小球的弹力先减小后增大
D．挡板对小球的弹力先增大后减小
【答案】BC　【解析】如图对小球进行受力分析，F1是挡板对球的支持力，与球对挡板的压力是一对作用力和反作用力，等大反向，F2是斜面对球的支持力，和球对斜面的压力是一对作用力和反作用力，等大反向，由图可知，缓慢转动挡板至与斜面垂直过程中，F1先减小后增大，F2一直减小，B、C正确，A、D错误．

10．(多选)如图所示，A、B、C三个完全相同的水泥管道静止叠放在水平地面上，假设每个管道的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．A对B的弹力大小为mg
B．地面对B、C均没有摩擦力作用
C．地面对B的支持力大小为mg
D．地面对B的摩擦力大小为mg
【答案】AD　【解析】选择A、B、C为研究对象，可得其截面图如图甲所示，对A受力分析如图乙所示，由题意知FBA＝FCA,2FBAcos 30°＝mg，则A对B的弹力FAB＝FBA＝mg，A正确；对B受力分析如图丙所示，由于A对B有斜向左下的弹力，则地面对B有摩擦力作用，同理，地面对C也有摩擦力作用，B错误；对B，由平衡条件可得mg＋FABcos 30°＝NB，FABsin 30°＝f，联立解得NB＝mg，f＝mg，C错误，D正确．

甲 乙 丙