第二章第3講受力分析共點力的平衡

2022-12-04 15:24:03 字數 4825 閱讀 3199

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[基礎題組]

一、單項選擇題

1.(2019·浙江五校聯考)如圖所示,甲、乙兩物體疊放在水平面上,用水平向右的拉力f拉乙,甲、乙保持靜止狀態,甲、乙間的接觸面水平,則乙受力的個數為(  )

a.3個b.4個

c.5個 d.6個

解析:對甲受力分析可知,甲僅受到自身的重力和乙的支援力,甲、乙之間沒有摩擦力,故乙受到重力、甲對乙的壓力、地面的支援力、水平向右的拉力f和地面向左的摩擦力5個力作用,故c正確.

答案:c

2.(2019·湖南衡陽高三聯考)如圖所示,傾角為α的光滑斜面體固定於水平面,滑塊a的上表面與斜面的夾角為β,滑塊a、b疊放後一起衝上斜面,且始終保持相對靜止.則a、b一起沿斜面向上運動時,滑塊b的受力示意圖正確的是(  )

解析:b受到豎直向下的重力、a對b的垂直接觸面向上的支援力n,因斜面光滑,故整體下滑的加速度為gsin α;若a的上表面與斜面平行,則a、b之間將不存在摩擦力,現在a的上表面與斜面有向上的夾角β,故物體b相對a上表面有下滑的趨勢,則所受的摩擦力方向平行於a的上表面向上,故選c.

答案:c

3.(2016·高考全國卷ⅱ)質量為m的物體用輕繩ab懸掛於天花板上.用水平向左的力f緩慢拉動繩的中點o,如圖所示.用t表示繩oa段拉力的大小,在o點向左移動的過程中(  )

a.f逐漸變大,t逐漸變大

b.f逐漸變大,t逐漸變小

c.f逐漸變小,t逐漸變大

d.f逐漸變小,t逐漸變小

解析:以o點為研究物件,受力如圖所示,當用水平向左的力緩慢拉動o點時,則繩oa與豎直方向的夾角變大,由共點力的平衡條件知f逐漸變大,t逐漸變大,選項a正確.

答案:a

4.(2019·寧夏銀川育才中學月考)如圖所示,質量為m的斜面靜置在水平地面上,斜面上有一質量為m的小物塊,水平力f作用在小物塊上時,兩者均保持靜止,斜面受到水平地面的靜摩擦力為f1,小物塊受到斜面的靜摩擦力為f2.現使f逐漸增大,兩者仍處於靜止狀態,則(  )

a.f1、f2都增大

b.f1、f2都不一定增大

c.f1不一定增大,f2一定增大

d. f1一定增大,f2不一定增大

解析:對小物塊受力分析,受重力、斜面的支援力、水平力f,可能有靜摩擦力:①當mgsin θ>fcos θ時,靜摩擦力沿著斜面向上,大小為f2=mgsin θ-fcos θ,當f增大時,f2變小;②當mgsin θ=fcos θ時,靜摩擦力為零,當f增大時,f2變大;③當mgsin θ<fcos θ時,靜摩擦力沿著斜面向下,大小為f2=fcos θ-mgsin θ,f增大時,f2變大.由以上分析可知f2不一定增大.對整體受力分析,受到重力、地面的支援力、地面的靜摩擦力、水平力f,則有f1=f,則f增大,f1一定增大.故d正確,a、b、c錯誤.

答案:d

5.(2019·湖北天門中學檢測)如圖所示,a、b兩物體的質量分別為ma、mb,且ma>mb,整個系統處於靜止狀態,滑輪的質量和一切摩擦均不計.如果繩一端由q點緩慢地向左移到p點,pq距離為l,整個系統重新平衡後,物體的高度和兩滑輪間的繩與水平方向的夾角θ變化情況是(  )

a.物體a上公升,上公升的高度為,θ角不變

b.物體a下降,下降的高度為,θ角不變

c.物體a上公升,上公升的高度為,θ角不變

d.物體a的高度不變,θ角變小

解析:將繩一端由q點緩慢向右移到p點時,繩子的拉力大小不變,分析動滑輪的受力情況,如圖所示,設繩子的拉力大小為f,兩繩子的夾角為2α=π-2θ,由於動滑輪兩側繩子的拉力關於豎直方向有對稱性,則有2fcos α=mbg,由於f=mag,保持不變,則知,α角保持不變,由幾何知識得知,α+θ=90°,則θ保持不變,當繩一端的固定點q緩慢向左移到p點,動滑輪將下降,則物體a的高度公升高.

結合幾何關係,動滑輪與天花板間的2段繩子的長度增加量為δl=×2=,故a上公升的高度為h=,故a正確,b、c、d錯誤.

答案:a

二、多項選擇題

6.(2019·山東外國語學校高三月考)如圖所示,小車內固定著乙個傾角為60°的斜面oa,擋板ob與水平面的夾角θ=60°.可繞轉軸o在豎直平面內轉動.現將一質量為m的光滑圓球放在斜面與擋板之間,下列說法正確的是(  )

a.當小車與擋板均靜止時,球對斜面oa的壓力小於mg

b.保持θ=60°不變,使小車水平向右運動,則球對斜面oa的壓力可能為零

c.保持小車靜止, 在θ由60°緩慢減小至15°的過程中,球對擋板ob的壓力先減小再增大

d.保持小車靜止, 在θ由60°緩慢減小至15°的過程中,球對擋板ob的壓力逐漸增大

解析:球處於靜止狀態,受力平衡,對球進行受力分析,如圖所示,fa、fb以及g之間的夾角兩兩都為120°,根據幾何關係可知,fa=fb=mg,故a錯誤; 若保持θ=60°不變,使小車水平向右做勻加速直線運動,當fb和重力g的合力正好提供加速度時,球對斜面oa的壓力為零,故b正確;保持小車靜止,在θ由60°緩慢減小至15°的過程中,根據影象可知,fa不斷減小,fb先減小後增大,根據牛頓第三定律可知,球對擋板ob的壓力先減小後增大,對斜面的壓力不斷減小,故c正確,d錯誤.

答案:bc

7.(2019·甘肅武威第六中學段考)如圖所示,橫截面為直角三角形的斜劈a,靠在粗糙的豎直牆面上,力f通過球心水平作用在光滑球b上,系統處於靜止狀態.當力f增大時,系統仍保持靜止,下列說法正確的是(  )

a.斜劈a所受合外力增大

b.斜劈a對豎直牆壁的壓力增大

c.球b對地面的壓力增大

d.牆面對斜劈a的摩擦力增大

解析:斜劈a一直處於靜止狀態,所受合外力一直為零不變,故a錯誤;對ab整體分析可知,水平方向受到f和牆壁的彈力作用,當f增大時,a對豎直牆壁的壓力變大,故b正確;對b受力分析,如圖所示,

根據平衡條件有f=n′sin θ,n″=mbg+n′cos θ,可見f增大時n′增大,n″增大,根據牛頓第三定律知球b對地面的壓力增大,故c正確;對a分析,球b對斜劈a的支援力大小等於n′,若a所受摩擦力向上,則豎直方向n′cos θ+f=mag,則當n′增大時,牆面對斜劈a的摩擦力減小,選項d錯誤.

答案:bc

8.如圖所示,帶有光滑豎直杆的三角形斜劈固定在水平地面上,放置於斜劈上的光滑小球與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連線,開始時輕繩與斜面平行.現給小滑塊施加一豎直向上的拉力,使小滑塊沿杆緩慢上公升,整個過程中小球始終未脫離斜面,則有(  )

a.輕繩對小球的拉力逐漸增大

b.小球對斜面的壓力先減小後增大

c.豎直杆對小滑塊的彈力先增大後減小

d.對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大

解析:設斜面傾角為θ,斜面對小球的支援力為n1,輕繩對小球的拉力為t,小球的重力大小為g1,小滑塊的重力大小為g2,豎直杆對小滑塊的彈力大小為n2.由於小滑塊沿杆緩慢上公升,所以小球沿斜面緩慢向上運動,小球處於動態平衡狀態,受到的合力為零,作小球受力向量三角形如圖甲所示,由此可知輕繩對小球的拉力t逐漸增大,選項a正確;斜面對小球的彈力n1逐漸減小,故小球對斜面的壓力逐漸減小,選項b錯誤;將小球和小滑塊看成乙個整體,對其進行受力分析如圖乙所示,則由力的平衡條件可得n2=n1sin θ,f=g1+g2-n1cos θ,因n1逐漸減小,所以n2逐漸減小,f逐漸增大,選項c錯誤,d正確.

答案:ad

[能力題組]

一、選擇題

9.放在粗糙的水平地面上的斜面體,傾角θ=45°,斜面光滑.斜面上有兩個質量均為m的小物塊a、b,它們之間有輕繩連線.當用水平外力f推物塊a時,兩個滑塊和斜面體一起向左做勻速直線運動.若斜面對物塊a的支援力大小為na,斜面對物塊b的支援力大小為nb,則下列結論正確的是(  )

a.na=mg,nb=mg

b.na=mg,nb=mg

c.na=mg,nb=mg

d.na=mg,nb=mg

解析:以b為研究物件,受重力mg、繩的拉力t和斜面的支援力nb,根據平衡條件,有

t=mgsin θ=mg,nb=mgcos θ=mg

以a為物件,受力如圖所示,

由平衡條件可得nacos θ=mg+tsin θ,解得na=mg,故c正確.

答案:c

10.(多選)(2019·湖北四校質檢)如圖所示,兩塊相互垂直的光滑擋板op、oq,op豎直放置,小球a、b固定在輕彈簧的兩端.水平力f作用於b時,a、b緊靠擋板處於靜止狀態.現保證b球不動,使擋板op向右緩慢平移一小段距離,則(  )

a.彈簧變長 b.彈簧變短

c.力f變大 d.b對地面的壓力不變

解析:選a球為研究物件,受力分析如圖所示,

由畫出的平行四邊形可知,擋板的彈力n變小,彈力f彈逐漸減小,即彈簧的壓縮量變短,彈簧變長,選項a正確,b錯誤;選a球、b球整體為研究物件,由平衡條件可知,f變小,b對地面的壓力不變,選項c錯誤,d正確.

答案:ad

11.(2019·湖南長沙模擬)如圖所示,傾角為θ的斜面體c置於水平地面上,小盒b置於斜面上,通過跨過光滑定滑輪的細繩與物體a連線,連線b的一段細繩與斜面平行,連線a的一段細繩豎直,a連線在豎直固定於地面的彈簧上.現向b盒內緩慢加入適量砂粒,a、b、c始終處於靜止狀態,下列說法中正確的是(  )

a.b對c的摩擦力可能先減小後增大

b.地面對c的支援力可能不變

c.c對地面的摩擦力方向始終向左

d.彈簧的彈力可能增大

解析:向b盒內緩慢加入砂粒的過程中,a、b、c一直處於靜止狀態,對a分析,彈簧彈力不變,a的重力不變,則細繩拉力不變;對b、c整體分析知,其受方向始終向左的摩擦力,故c對地面的摩擦力方向始終向右,由於b、c整體質量增大,則地面對c的支援力增大,b、c、d錯誤;如果開始時,b所受c的摩擦力沿斜面向下,則對b分析可知,隨著砂粒的加入,b對c的摩擦力可能先減小後增大,a正確.

答案:a

12.如圖所示,桌面上固定乙個光滑豎直擋板,現將乙個長方形物塊a與截面為三角形的墊塊b疊放在一起,用水平外力f緩緩向左推動b,使a緩慢公升高,設各接觸面均光滑,則該過程中(  )

a.a和b均受三個力作用而平衡

b.b對桌面的壓力越來越大

c.a對b的壓力越來越小

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