2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业9受力分析共点力的平衡

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业9受力分析共点力的平衡，共7页。试卷主要包含了[2023·重庆高三模拟]，[2023·山东冲刺卷]，解析等内容，欢迎下载使用。
1．(古代青铜艺术)
如图所示为我国国宝级文物“马踏飞燕”，这匹马昂首嘶鸣，三足腾空，飞驰向前，一足踏飞燕．假设某次展览时，该文物放在水平桌面上．关于“马踏飞燕”，下列说法正确的是( )
A．这匹马的重心不在飞燕与桌面间的接触面正上方，需要桌面对其的摩擦力来平衡
B．“马踏飞燕”处于非平衡状态
C．桌面对飞燕的支持力大于飞燕对桌面的压力
D．若“马踏飞燕”在绕地球做匀速圆周运动的飞船内悬停，则“马踏飞燕”处于失重状态
2．水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐活动．快艇开动后，拖在快艇后面的空中飞伞，在风力和绳子牵引力的作用下升起，游客乘伞体验在空中飞翔的感觉．图中的O点均表示游客，能正确反映飞伞载着游客在空中匀速飞行的是( )
3．(多选)
如图所示，在倾斜的墙上，用垂直于墙面的力F按压物块，使其静止在图示位置．则下列说法正确的是( )
A．物块可能受三个力作用
B．物块一定受四个力作用
C．物块所受摩擦力方向一定沿墙面向上
D．若增大力F，则物块与墙面间摩擦力增大
4．[2023·云南省昆明市第七次模拟]
如图所示，建筑工地上有若干个沙堆(沙粒干燥且是由上至下倾倒沙子形成的)，这些沙堆的顶角几乎相等．测量其中一个沙堆，其锥底周长为62.8cm，沙堆顶点到锥底的斜边长(即母线长)为12.5cm，则沙粒之间的摩擦因数约为( )
A．0.2B．0.5C．0.75D．0.8
5.
[2023·成都市模拟]如图所示，三个小球放在固定的倾斜挡板上，挡板与水平面的夹角为30°，每个小球的质量均为m，墙面和挡板均光滑，则墙壁对最左端小球的弹力大小为( )
A．eq \f(\r(3),3)mg B．eq \r(3)mgC．2eq \r(3)mg D．3eq \r(3)mg
6．如图甲所示，一物块置于水平地面上．现用一个与竖直方向成θ角的力F拉物块，使力F沿顺时针方向转动，并保持物块始终沿水平方向做匀速直线运动，得到拉力F与θ的变化关系图线如图乙所示．根据图中信息可知物块与地面之间的动摩擦因数为( )
A．eq \f(1,2)B．eq \f(\r(3),2)C．2－eq \r(3)D．eq \f(\r(3)－1,2)
7．[2023·重庆高三模拟]
如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面上放有一重力为G的物块A，有一水平轻弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与物块A接触．若物块A静止时受到沿斜面向下的摩擦力大小为eq \f(G,2)，此时弹簧的弹力大小是( )
A．eq \f(\r(3),3)GB．eq \f(2\r(3),3)GC．GD．eq \f(3＋\r(3),3)G
8.
[2023·广东深圳实验学校月考]截面为长方形的中空“方钢”固定在水平地面上，截面一边与水平面的夹角为30°，如图所示，方钢内表面光滑，轻质细杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B，已知小球、轻杆与截面共面，当轻质细杆与地面平行时两小球恰好静止，则A、B两小球的质量比eq \f(mA,mB)为( )
A．3B．eq \r(3)C．eq \f(2\r(3),3)D．eq \f(\r(3),3)
9.
[2023·四省区八校高三开学联考]每逢春节，家家户户都会选择挂灯笼来烘托节日的氛围，就连大街上也随处可见它们的身影．如图，三个灯笼由轻绳连接起来挂在灯柱上，O为结点，轻绳OA、OB、OC长度相等，无风时三根绳拉力分别为FA、FB、FC.其中OB、OC两绳的夹角为θ，灯笼总质量为3m，重力加速度为g.下列表述正确的是( )
A．FB一定等于mg
B．FB与FC合力大小等于3mg
C．FA和FB大小不可能相等
D．FB与FC是一对平衡力
能力提升练
10．[2023·山东冲刺卷]
(多选)如图所示，竖直墙壁AB与斜面BC的夹角为53°，质量均为m且分布均匀的半球与小球叠放在墙面与斜面之间，OO′⊥BC.重力加速度大小为g，取sin53°＝0.8，cs53°＝0.6，不计一切摩擦，下列说法正确的是( )
A．斜面对半球的弹力大小为eq \f(5,4)mg
B．半球对墙壁的弹力大小为eq \f(3,4)mg
C.若仅将小球的半径减小，则墙壁对小球的弹力变大
D．若仅将小球的半径减小，则半球对小球的支持力变小
11.
(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30cm、20cm、40cm，在A点用一细线悬挂1kg的物块，系统处于静止状态，则(g取10m/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20N
D．若改为悬挂一个0.5kg的物块，则AB杆上弹力变为原来的一半
12．[2023·长沙适应性考试](多选)如图所示，截面为梯形的平台放在粗糙水平地面上，左边斜面粗糙，倾角θ1＝37°，右边斜面光滑，倾角θ2＝53°，滑块a和滑块b通过轻绳和轻弹簧跨过两个等高的轻质滑轮相连，静止时滑块a恰好不上滑，连接两滑块的轻绳均与相应的斜面平行．已知滑块a的质量为0.3kg，滑块b的质量为0.5kg，平台的质量为4.2kg，轻弹簧的劲度系数为2N/cm，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是( )
A．轻弹簧的伸长量为2cm
B．滑块a与斜面间的动摩擦因数为eq \f(11,12)
C．剪断轻弹簧瞬间，水平地面对平台的支持力小于50N
D．剪断轻弹簧瞬间，水平地面对平台的摩擦力为零
课时分层作业（九）
1．解析：由于“马踏飞燕”静止在水平桌面上，受力平衡，这匹马的重心在飞燕与桌面间的接触面正上方，桌面对其的摩擦力为零，“马踏飞燕”处于平衡状态，A、B错误；桌面对飞燕的支持力与飞燕对桌面的压力是一对相互作用力，等大反向，C错误；若“马踏飞燕”在绕地球做匀速圆周运动的飞船内悬停，“马踏飞燕”受到的万有引力全部用来提供向心力，“马踏飞燕”处于失重状态，D正确．
答案：D
2．解析：游客在空中受重力mg、绳子牵引力F1和飞伞的拉力F2，受力分析如下图，游客在空中匀速飞行，能正确反映游客受力的是A图，故A正确．
答案：A
3．解析：受力分析由平衡条件可知，物块能静止，一定有摩擦力作用且方向沿墙面向上，故物块与墙面间压力不可能为0，则物块一定受四个力作用，A错误，B、C正确：由于物块与墙面间摩擦力为静摩擦力，故大小与正压力无关，D错误．
答案：BC
4．解析：取侧面的一粒沙作为研究对象，其受力情况如图所示
设圆锥的高为H、底面半径为R、斜边长为L，由平衡条件有mgsinθ＝Ff，FN＝mgcsθ，Ff＝μFN
联立解得μ＝tanθ
由题目已知和几何关系知2πR＝62.8cm，L＝12.5cm，
L2＝R2＋H2，tanθ＝eq \f(H,R)
联立解得tanθ＝0.75，C正确．
答案：C
5．解析：将三个小球作为整体受力分析如图所示，由共点力平衡可知tan30°＝eq \f(FN2,3mg)，解得FN2＝eq \r(3)mg，故B正确．
答案：B
6．解析：物块受支持力FN、拉力F、重力mg、摩擦力μFN作用，水平方向有Fsinθ＝μFN，竖直方向有Fcsθ＋FN＝mg，得F＝eq \f(μmg,sinθ＋μcsθ)，从题图可知，θ＝30°与120°时F相等，解得μ＝2－eq \r(3)，选项C正确．
答案：C
7.
解析：对A进行受力分析，利用正交分解法对力进行分解，如图所示：在沿斜面方向，根据平衡条件：Fcs30°＝Ff＋Gsin30°，而Ff＝eq \f(G,2)，解得F＝eq \f(2\r(3),3)G，故B正确，A、C、D错误．
答案：B
8．解析：两小球受力分析如图所示，
轻杆所受合力为零，所以F＝F′，对小球A受力分析得F＝mAgtan30°，对小球B受力分析得F′＝mBgtan60°，所以eq \f(mA,mB)＝3，A正确．
答案：A
9．解析：根据共点力平衡，FB与FC合力的大小应该等于灯笼的总重量3mg，即FBcseq \f(θ,2)＋FCcseq \f(θ,2)＝3mg
由于对称性可知FB＝FC，可得FB＝FC＝eq \f(3mg,2cs\f(θ,2))
无论θ取何值，都有FB＝FC≥eq \f(3mg,2)，A错误，B正确；当θ取120°时，对O点进行受力分析，根据平衡条件和对称性可知，FA和FB大小相等，C错误；一对平衡力一定是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，而FB与FC方向不相反，因此不是一对平衡力，D错误．
答案：B
10．解析：对小球进行受力分析，如图所示
根据平衡条件得FNOcs53°＝FN墙，FNOsin53°＝mg，解得FN墙＝eq \f(3mg,4)
对小球和半球整体受力分析如图
根据平衡条件得FNO整＝eq \f(2mg,sin53°)＝eq \f(10mg,2)，FN墙整＝mgct53°＝eq \f(6mg,4)
则墙壁对半球的支持力FN墙1＝FN墙整－FN墙＝eq \f(3mg,4)
根据牛顿第三定律可得半球对墙壁的弹力eq \f(3mg,4)，若仅将小球的半径减小，则θ减小，则墙壁对小球的弹力FN墙＝eq \f(mg,tanθ)变大，则半球对小球的支持力FNO＝eq \f(mg,sinθ)变大，故B、C正确，A、D错误．
答案：BC
11.
解析：AB杆对A点有沿杆从A点指向B点的拉力，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，B错误；分析A点的受力，由相似三角形可知：eq \f(mg,\x\t(BC))＝eq \f(FCA,\x\t(CA))，解得FCA＝2mg＝20N，C正确；因eq \f(mg,\x\t(BC))＝eq \f(FAB,\x\t(AB))，则FAB＝15N，若改为悬挂一个0.5kg的物块，则AB杆上弹力为7.5N，D正确．
答案：CD
12．解析：设绳的拉力为FT，则b受到重力m2g、绳的拉力FT、斜面的支持力FN2，根据平衡条件有FT＝m2gsinθ2＝4N，根据胡克定律有Δx＝eq \f(FT,k)＝2cm，故选项A正确；对a受力分析，a受重力m1g、绳的拉力FT、斜面的支持力FN1、沿斜面向下的最大静摩擦力Ffm，根据平衡条件有FT＝m1gsinθ1＋Ffm＝m1gsinθ1＋μm1gcsθ1，解得Ffm＝2.2N、μ＝eq \f(11,12)，故选项B正确；剪断弹簧的瞬间，对a由于Ffm>m1gsinθ1，因此a在斜面上保持静止，对b有m2gsinθ2＝m2a2，则a2＝gsinθ2（沿斜面向下），对a、b和平台构成的整体，在竖直方向根据牛顿第二定律有（m1＋m2＋M）g－FN＝m2a2sinθ2，即FN0，即水平地面对平台的摩擦力不为零，故选项D错误．
答案：ABC