江苏省2020版高考物理大一轮复习第二章第3讲受力分析共点力的平衡精练

第3讲 受力分析 共点力的平衡

一、单项选择题

1.(2018南京、盐城一模)质量为m的物块沿着倾角为θ的粗糙斜面匀速下滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ。斜面对物块的作用力是( )

A.大小mg,方向竖直向上 B.大小mg cos θ,方向垂直斜面向上 C.大小mg sin θ,方向沿着斜面向上

D.大小μmg cos θ,方向沿着斜面向上

答案 A 对物块进行受力分析:重力G,斜面对物块的支持力N,摩擦力f,斜面对物块的作用力即支持力与摩擦力的合力,由于物块匀速下滑,所以支持力与摩擦力的合力应与重力等大反向,故A项正确。 2.(2018南通中学期中)如图所示,光滑斜面的倾角为θ=37°,一个可以看成质点的小球在细线的拉力作用下静止在斜面上,细线与斜面间的夹角也为37°,若小球的重力为G,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则手对细线的拉力等于( )

A.G B. C. D.

答案 C 球受重力、拉力和支持力,处于平衡状态,受力分析如图所示,由几何关系可知,F与竖直方向之间的夹角:α=90°-37°-37°=16°,则在水平方向:F sin α=FN·sin 37°,竖直方向:F cos α+FN cos 37°=G,联立得:F= ,选项C正确,A、B、D错误。

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3.(2019启东中学月考)如图所示,用轻杆拴接同种材料制成的a、b两物体,它们沿斜面向下做匀速运动。关于a、b的受力情况,下列说法中正确的是( )

A.a受三个力作用,b受四个力作用 B.a受四个力作用,b受三个力作用 C.a、b均受三个力作用

D.a、b均受四个力作用

答案 C 对a、b和轻杆组成的整体分析,根据平衡条件有Mg sin θ=μMg cos θ,解得μ=tan θ,再隔离对a分析,假设受到拉力,有mg sin θ=FT+μmg cos θ,解得FT=0,所以轻杆无拉力,a、b均受三个力,即重力、支持力和摩擦力,选项C正确,A、B、D错误。

4.(2018淮安、宿迁质检)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于竖直墙壁上,今用水平向右的拉力F拉动绳的中点O至图示位置。用T表示绳OA段拉力的大小,在拉力F由图示位置逆时针缓慢转过90°的过程中,始终保持O点位置不动,则( )

A.F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变小 B.F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变大 C.F先逐渐变大后逐渐变小,T逐渐变小 D.F先逐渐变大后逐渐变小,T逐渐变大

答案 A 若保持O点位置不变,将F由水平位置绕O点逆时针缓慢转动90°的过程中,F和AO的拉力的合力始终与mg等大、反向、共线,由平行四边形定则可知,当F竖直时,F拉力最大,最大值Fmax=mg,此时T=0;当F⊥AO时,F最小,则F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变小,故选A。

5.(2018无锡期末)如图,轻质细绳AC、BC系于天花板上,在结点C的下方吊一个重力为G的物体而处于静止状态。下列说法正确的是( )

A.BC绳和AC绳的拉力大小之比为1∶ 3 B.BC绳和AC绳的拉力大小之和为G C.天花板所受拉力的合力竖直向下

D.物体对竖直轻绳的拉力与竖直轻绳对物体的拉力是一对平衡力

答案 C 以C点为研究对象,对其受力分析如图所示,根据平衡条件可知BC绳和AC绳拉力的合力与重力平衡,即BC绳和AC绳拉力的矢量之和为G,方向竖直向上,由相互作用力可知,天花板所受拉力的合力

竖直向下,B错误,C正确;根据题意,由几何关系可知,BC绳和AC绳的拉力大小之比为 3∶1,A错误;物体对竖直轻绳的拉力与竖直轻绳对物体的拉力是一对相互作用力,D错误。

二、多项选择题

6.(2019江阴一中月考)如图所示,一个大人拉着载有两个小孩的小车(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进,则对小孩和车下列说法正确的是( )

A.拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力 B.拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小 C.拉力与摩擦力的合力方向竖直向上

D.小孩和车所受的合力为零

答案 CD 小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力,根据共点力平衡条件,拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力,故A项错误;拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡,重力、支持力的合力竖直,故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上,故B项错误,C项正确;小孩和车做匀速直线运动,故所受的合力为零,故D项正确。

7.(2017天津理综)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )

A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变 B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小 D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移

答案 AB 衣架挂钩为“活结”模型,设衣架悬挂点为o,oa、ob为一根绳,两端拉力相等,设绳aob长为L,M、N的水平距离为d,bo延长线交M于a',如图所示,由几何知识知a'o=ao,sin θ=,由平衡条件有2F

cos θ=mg,则F=

cos ,当b上移到b'时,d、L不变,θ不变,故F不变,选项A正确,C错误。将杆N向右移

一些,L不变,d变大,θ变大,cos θ 变小,则F变大,选项B正确。只改变m,其他条件不变,则sin θ不变,θ不变,衣架悬挂点不变,选项D错误。

8.(2017苏锡常镇四市调研)如图所示,将长为l的橡皮筋上端O固定在竖直放置的木板上,另一端M通过细线悬挂重物。某同学用水平力F在M处拉住橡皮筋,缓慢拉动M至A点处,松开后,再次用水平力拉M,缓慢将橡皮筋也拉至OA直线上,此时M位于图中的B点处。则下列判断正确的是( )

A.当M被拉至A点处时,橡皮筋长度OA可能小于l B.当M被分别拉到A、B两点处时,橡皮筋的弹力TA=TB C.当M被分别拉到A、B两点处时,所用水平拉力FA

答案 BD 将M拉至A点时,根据平衡条件可知橡皮筋有拉力,即橡皮筋处于拉伸状态,OA一定大于l,A项错误;由于橡皮筋在A、B两点的弹力都与重力及水平拉力的合力平衡,且橡皮筋弹力的方向不变,即重力与水平拉力合力的方向不变,故两次水平拉力一定相等,两次橡皮筋的弹力也一定相等,而两次橡皮筋的伸长量不同,则此橡皮筋的弹力不遵循胡克定律,B、D项正确,C项错误。

9.如图所示,A球被固定在竖直支架上,A球正上方的点O悬有一轻绳拉住B球,两球之间连有轻弹簧,平衡时绳长为L,拉力为T1,弹簧弹力为F1,若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧,再次平衡时绳的拉力为T2,弹簧弹力为F2,则( )

A.T1>T2 B.T1=T2 C.F1F2