專題培優練 二受力分析及正交分解法的應用

2022-10-16 05:33:04 字數 3751 閱讀 6708

1.一勻質木棒放置於台階上保持靜止,下列各圖關於木棒所受的彈力的示意圖中正確的是(  )

解析:選d 木棒的下端與地面接觸,接觸面為水平面,故彈力的方向應該與地面垂直;木棒的上端與台階的一點接觸,彈力的方向應與木棒垂直。選項d正確。

2.籃球放在光滑水平地面上與豎直牆面相靠,且處於靜止狀態,則籃球的受力情況是(  )

圖1a.受重力、水平面的支援力和牆面的彈力

b.受重力、水平面的支援力和牆面的靜摩擦力

c.受重力、水平面的支援力和水平面的靜摩擦力

d.受重力和水平面的支援力

解析:選d 籃球受重力,由於與地面接觸並發生擠壓,也受水平面的支援力。籃球與豎直牆面相靠,無擠壓所以不受牆面的彈力。

籃球放在光滑水平地面上,所以不受水平面的摩擦力。故選d。

3.如圖2所示,細繩豎直拉緊,小球和光滑斜面接觸,則小球受到的力是(  )

圖2a.重力、繩的拉力

b.重力、繩的拉力、斜面的彈力

c.重力、斜面的彈力

d.繩的拉力、斜面的彈力

解析:選a 以小球為研究物件,小球受到重力和繩子的拉力兩個力。斜面對小球沒有彈力,假設斜面對小球有彈力,則彈力方向必定沿垂直斜面向上方向,這樣小球受到重力、繩子的拉力和支援力,三個力的合力不可能為零,小球將開始運動,與題矛盾,故斜面對小球沒有彈力。

4.如圖3所示,壁虎在豎直玻璃面上斜向上勻速爬行,關於它在此平面內的受力分析,下列圖示中正確的是(  )

圖3解析:選a 因為壁虎是勻速爬行的,故它受到的力是平衡的,根據選項中對壁虎的受力分析可知,b、c、d都不可能是平衡的,只有a中的重力與摩擦力才是相平衡的,故選項a正確。

5. (多選)如圖4所示,水平推力f使物體靜止於斜面上,則(  )

圖4a.物體一定受3個力的作用

b.物體可能受3個力的作用

c.物體一定受到沿斜面向下的靜摩擦力

d.物體可能受到沿斜面向下的靜摩擦力

解析:選bd 物體一定受重力、推力f和斜面的支援力作用,還可能受到靜摩擦力作用,故選項b正確,a錯誤;因f的大小未定,故物體受到的靜摩擦力可能向上、可能向下、也可能為0,故選項d正確,c錯誤。

6. (多選)如圖5所示,將一長方形木塊鋸開為a、b兩部分後,靜止放置在水平地面上。則(  )

圖5a.b受到四個力作用

b.b受到五個力作用

c.a對b的作用力方向豎直向下

d.a對b的作用力方向垂直於它們的接觸面向下

解析:選ac 物體b受到:重力、地面的支援力、a對b垂直於接觸面的壓力、a對b的摩擦力,共4個力的作用,選項a正確,b錯誤;a對b有垂直接觸面的壓力和沿接觸面向下的摩擦力,兩個力的合力豎直向下,故選項c正確,d錯誤。

7.圖6為節日裡懸掛燈籠的一種方式,a、b點等高,o為結點,輕繩ao、bo長度相等,拉力分別為fa、fb,燈籠受到的重力為g。下列表述正確的是(  )

圖6a.fa一定小於g

b.fa與fb大小相等

c.fa與fb是一對平衡力

d.fa與fb大小之和等於g

解析:選b 由題意知,a、b兩點等高,且兩繩等長,故fa與fb大小相等,b選項正確。若兩繩夾角大於120°,則fa=fb>g;若兩繩夾角小於120°,則fa=fb8.

如圖7所示,在傾斜的天花板上用力f垂直壓住一木塊,使它處於靜止狀態,則關於木塊受力情況,下列說法正確的是(  )

圖7a.可能只受兩個力作用

b.可能只受三個力作用

c.必定受四個力作用

d.以上說法都不對

解析:選c 受力分析可知物體受到斜向上的支援力f、豎直向下的重力,此二力不能平衡,故還受到天花板的壓力及斜向上的靜摩擦力作用,共四個力,故c項正確。

9.如圖8所示,水平地面上的l形木板m上放著小木塊m,m與m間有一處於壓縮狀態的彈簧,整個裝置處於靜止狀態。長木板受力的個數為(  )

圖8a.3個   b.4個   c.5個   d.6個

解析:選c 將小木塊和木板、彈簧看做乙個整體,整體處於靜止狀態,在水平方向上沒有運動趨勢,所以不受地面給的摩擦力,對小木塊受力分析,小木塊受到重力,支援力,彈簧的彈力,木板給的摩擦力,所以木板受到小滑塊給的摩擦力,重力,支援力,彈簧的彈力,小滑塊對木板的壓力,共5個力作用,c正確。

10. (多選)物體b在水平推力f作用下,將物體a擠壓在豎直牆壁上,如圖9所示,a、b處於靜止狀態,關於a、b兩物體的受力情況,下列說法正確的是(  )

圖9a.a受到兩個摩擦力的作用

b.a共受到四個力的作用

c.b共受到三個力的作用

d.a受到牆壁摩擦力的大小不隨f的增大而增大

解析:選ad a受到五個力:重力、牆對a向右的彈力和向上的靜摩擦力,b對a向左的壓力和向下的靜摩擦力,故a正確,b錯誤。

b共受到四個力的作用:重力、f、a對b向右的彈力和向上的靜摩擦力,故c錯誤。由上得知,牆壁對a的摩擦力大小等於a和b的總重力,不隨著f的增大而增大,故d正確。

11. (多選)如圖10所示,用輕繩ao和ob將重為g的重物懸掛在水平天花板和豎直牆壁之間處於靜止狀態,ao繩水平,ob繩與豎直方向的夾角為θ。則ao繩的拉力fa、ob繩的拉力fb的大小與g之間的關係為(  )

圖10a.fa=gtan θ b.fa=

c.fb= d.fb=gcos θ

解析:選ac 法一:力的作用效果分解法

繩子oc的拉力fc等於重物重力g。將fc沿ao和bo方向分解,兩個分力分別為fa′、fb′,如圖甲所示,可得:=tan θ,=cos θ。

fa′=gtan θ,fb′=。

由力的相互性可知,fa=fa′,fb=fb′,故a、c正確。

法二:正交分解法

結點o受到三個力作用fa、fb、fc,如圖乙所示。

由水平方向和豎直方向,列方程得:

fbcos θ=fc=g

fbsin θ=fa

可解得:fa=gtan θ,fb=。

12. (多選)質量為m的木塊在推力f作用下,在水平地面上做勻速運動,如圖11所示。已知木塊與地面間的動摩擦因數為μ,那麼木塊受到的滑動摩擦力為下列各值的哪個(  )

圖11a.μmg b.μ(mg+fsin θ)

c.μ(mg+fcos θ) d.fcos θ

解析:選bd 木塊勻速運動時受到四個力的作用:重力mg、推力f、支援力fn、摩擦力ff。

沿水平方向建立x軸,將f進行正交分解如圖所示(這樣建立座標系只需分解f),由於木塊做勻速直線運動,所以在x軸上,向左的力等於向右的力(水平方向二力平衡);沿豎直方向建立y軸,在y軸上,向上的力等於向下的力(豎直方向二力平衡)。即fcos θ=ff,fn=mg+fsin θ

又由於ff=μfn

所以ff=μ(mg+fsin θ),故b、d選項是正確的。

13.如圖12所示,a、b兩物體疊放在水平地面上,已知a、b的質量分別為ma=10 kg、mb=20 kg,a、b之間及b與地面之間的動摩擦因數均為μ=0.5。一輕繩一端繫住物體a,另一端繫於牆上,繩與豎直方向的夾角為37°,今欲用外力將物體b勻速向右拉出,求所加水平力f的大小。

(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2)

圖12解析:分析a、b的受力如圖所示,建立直角座標系

由題意知,a始終靜止,故在x軸方向上有

ftsin 37°=ff1

在y軸方向上有ftcos 37°+fn1=mag

而ff1=μfn1

聯立以上幾式可得fn1=60 n,ff1=30 n

b勻速運動,則在x軸方向上有f=ff1′+ff2

又ff1′=ff1

在y軸方向上有fn2=fn1′+mbg

又ff2=μfn2

由以上幾式解得f=160 n。

答案:160 n

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