2022版新高考人教物理一轮作业：第二章 第3讲　受力分析　共点力的平衡 WORD版含解析.docx

1、 A组基础题组一、单项选择题1我国的高铁技术在世界上处于领先地位，高铁(如图甲所示)在行驶过程中非常平稳，放在桌上的水杯几乎不会晃动。图乙为高铁车厢示意图，A、B两物块相互接触放在车厢里的水平桌面上，物块与桌面间的动摩擦因数相同。A的质量比B的质量大，车在平直的铁轨上向右做匀速直线运动且相对于桌面始终保持静止。下列说法正确的是()AA受到2个力的作用BB受到3个力的作用CA受到桌面对它向右的摩擦力作用DB受到A对它向右的弹力作用解析：A、B两物块随车厢一起做匀速直线运动，处于平衡状态。A、B虽然接触但并没有相互作用，所以两物块都只受到重力和支持力两个力作用，故A项正确。答案：A2如图所示，细绳

2、上端固定于天花板上的A点，细绳的下端挂一质量为m的物体P，用力F作用于细绳上的O点，使细绳偏离竖直方向的夹角为，且保持物体平衡，此时F与水平方向的夹角为。若，重力加速度为g，则F的大小等于()Amgcos Bmgsin Cmgtan D.解析：对结点O受力分析如图所示，由于，则F与AO垂直，O点受三个拉力处于平衡，根据几何关系知Fmgsin ，故B正确，A、C、D错误。答案：B3(2021江苏常州高三检测)粗细均匀的电线架在A、B两根电线杆之间，由于热胀冷缩，电线在夏、冬两季呈现如图所示的两种形状。若电线杆始终处于竖直状态，下列说法正确的是()A冬季，电线对电线杆的拉力较大B夏季，电线对电线杆

3、的拉力较大C夏季与冬季，电线对电线杆的拉力一样大D夏季，电线杆对地的压力较大解析：对于电线，重心在最低点，受力分析如图所示。由共点力的平衡条件知，2Fcos G，由于夏天气温较高，电线因膨胀长度变长，而使夹角变小，F变小；而电线的质量一定，电线和电线杆整体受力平衡，故夏季、冬季杆对地面的压力相等，选项A正确。答案：A4如图所示，上表面粗糙、倾角37的斜面体放在光滑的水平地面上，一物块静止在斜面体上。现给斜面体一水平向左的推力F，发现无论F多大，物块均能与斜面体保持相对静止。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 370.6，cos 370.8，则物块与斜面体间的动摩擦因数应满足的条件为()A B

4、C D解析：当F0时，物块能静止在斜面上，可知mgsin mgcos ，得tan ，即；当F特别大时，对物块受力分析，将加速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，由牛顿第二定律，沿斜面方向Ffmgsin macos ，垂直斜面方向FNmgcos masin ，又FfFN，由于F可以取无穷大，加速度无穷大，所以以上各式中的mgsin 和mgcos 可忽略，联立解得。综合分析得，故A、C、D错误，B正确。答案：B5(2021山东兖州高三检测)如图所示，竖直平面内固定的半圆弧轨道两端点M、N连线水平，将一轻质小环套在轨道上，一细线穿过轻环，一端系在M点，另一端系一质量为m的小球，不计所有摩擦，重力加速度

5、为g，小球恰好静止在图示位置。下列说法正确的是()A轨道对轻环的支持力大小为mgB细线对M点的拉力大小为C细线对轻环的作用力大小为DN点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30解析：对圆环受力分析，因圆环两边细线的拉力大小相等，且FTmg，可知两边细线拉力与圆弧圆心和圆环连线的夹角相等，设为，由几何关系可知，OMAMAO，则390，30，则轨道对轻环的支持力大小为FN2mgcos 30mg，选项A错误；细线对M点的拉力大小为FTmg，选项B错误；细线对轻环的作用力大小为FNFNmg，选项C错误；由几何关系可知，N点和轻环的连线与竖直方向的夹角为30，选项D正确。答案：D二、多项选择题6(2021山东

6、省兖矿一中高三上学期月考)用一根轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一个矩形物块Q，如图所示。P、Q均处于静止状态，则下列说法正确的是()A若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大B小球P受4个力的作用C物块Q受到3个力的作用D若绳子变短，绳子的拉力将变大解析：Q受到的静摩擦力竖直向上，与其重力平衡，与绳子长度无关，所以若绳子变短，Q受到的静摩擦力不变，故A错误。P受到重力、Q的支持力、静摩擦力和绳子的拉力，共4个力作用，故B正确。Q受到重力、墙壁的弹力、P的压力和静摩擦力，共4个力作用，故C错误。设绳子与竖直方向的夹角为，P的重力为G，绳子的拉力大小为F，则由平衡条件得：fGQ，

7、GPfFcos ，则GPGQFcos ，GP与GQ不变，若绳子变短，变大，cos 变小，则F变大，故D正确。答案：BD7如图所示，一个半球形的碗固定在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口光滑。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球。当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线跟水平方向的夹角为90。质量为m2的小球位于水平地面上，设此时竖直的细线对m2的拉力大小为T，质量为m2的小球对地面压力大小为N，则()AT0BTm1gCN(m2m1)g DNm2g解析：对两小球受力分析如图，先对小球m1受力分析，其受重力和支持力，假设细线对小球m1有拉力作用，则小球

8、m1受力不可能平衡，故拉力T为零，故A正确，B错误；再对小球m2受力分析，由于拉力T为零，其受重力和支持力，支持力与重力平衡，故Nm2g，由牛顿第三定律得NNm2g，故C错误，D正确。答案：AD8(2020五省优创名校高三第四次联考)如图所示，两个质量分布均匀的球体P、Q静止在倾角为30的固定斜面与固定挡板之间。挡板与斜面垂直。P、Q的质量分别为m、2m，半径分别为r、2r，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是()AP受到四个力的作用B挡板对P的支持力为3mgCP所受弹力的合力大于mgDQ受到P的支持力大于mg解析：P受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和Q的压力四个力作用，故A

9、正确；两球整体受力平衡，故挡板对P的支持力大小为FN13mgsin 30mg，故B错误；P所受三个弹力的合力与重力mg平衡，则P所受弹力的合力大小为mg，故C错误；Q受力如图所示，有F2mg，故FN2Fsin 30mg，故D正确。答案：ADB组能力题组9如图，轻绳跨过滑轮B、C，一端连接小球P，另一端连接小球Q，小球P和倾角30的斜面接触，悬挂滑轮B的轻绳AB与水平方向的夹角也是，BC水平，整个装置保持静止不动，不计滑轮的大小，不计一切摩擦。小球P与小球Q的质量之比为()A. B2C. D3解析：设绳子拉力为FT，以Q为研究对象，根据平衡条件可得FTmQg；同一根绳子拉力相等，以滑轮B为研究对

10、象，可知，两段绳子的合力方向沿PBC的角平分线方向，角度如图所示，对P进行受力分析，受到绳子拉力FT、斜面支持力FN和重力mPg，沿斜面方向，根据平衡条件可得FTcos mPgsin ，联立解得mPmQ，选项C正确。答案：C10如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于O点，一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P，一条绳连接小球Q，P、Q两物体处于静止状态，另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。现保持结点O位置不变，使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向，在此过程中，P、Q及斜面均保持静止，则()A斜面对物块P的摩擦力一直减小B斜面对物块P的支持力一直增大C地面对斜面体

11、的摩擦力一直减小D地面对斜面体的支持力一直增大解析：缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直方向的过程中，OA拉力的方向变化，如图所示，可见绳OA的拉力先减小后增大，绳OB的拉力一直减小。由于不清楚刚开始绳OB拉力与物块P的重力沿斜面向下的分力的大小关系，所以当连接物块P的绳子的拉力一直减小时，不能判断斜面对物块P的摩擦力变化情况，故A错误；物块P一直在斜面上处于静止状态，则斜面对P的支持力等于重力沿垂直斜面向下的分力，保持不变，故B错误；以斜面体和P的整体为研究对象进行受力分析，根据平衡条件可知，斜面受地面的摩擦力与OB绳子水平方向的拉力等大反向，因绳OB的拉力一直减小，与水平方向的夹角不变，故其水

12、平分力一直减小，则地面向左的摩擦力一直减小，故C正确；以斜面体和P整体为研究对象受力分析，由于绳OB的拉力一直减小，其竖直向下的分力一直减小，根据竖直方向受力平衡知，地面对斜面体的支持力不断减小，故D错误。答案：C11如图所示，放在粗糙斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态，轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻质弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点，轻质弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角53，斜面倾角30，物块A和B的质量分别为mA0.5 kg、mB0.3 kg，弹簧的劲度系数为k200 N/m，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)弹簧的伸长量x；(2)物块A受到的摩擦力。解析

13、：(1)以结点O为研究对象，分析受力如图所示，建立直角坐标系并将FTOC正交分解，根据平衡条件有x方向：kxFTOCsin 530，y方向：FTOCcos 53FTOB0，由题知FTOBmBg，由解得FTOC5 N，x2 cm。(2)假设A所受摩擦力沿斜面向下，对物块A受力分析，如图所示，建立直角坐标系并将mAg正交分解，轻绳各处张力大小相等，FTOCFTCA，根据平衡条件有，x方向FTCAmAgsin 30Ff0，解得FfFTCAmAgsin 305 N0.510 N2.5 N，方向沿斜面向下。答案：(1)2 cm(2)2.5 N，方向沿斜面向下12如图所示，质量M2 kg的木块A套在水平杆

14、上，并用轻绳将木块A与质量m kg的小球相连。今用与水平方向成30角的力F10 N，拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中木块A和小球的相对位置保持不变，g取10 m/s2。求：(1)运动过程中轻绳的拉力大小及轻绳与水平方向的夹角；(2)木块与水平杆间的动摩擦因数。解析：(1)设轻绳对小球的拉力为FT，小球受力如图甲所示，由平衡条件可得Fcos 30FTcos 0，Fsin 30FTsin mg0，解得FT10 N，30。(2)以木块和小球组成的整体为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件得Fcos 30Ff0，FNFsin 30(Mm)g0，又FfFN，解得。答案： (1)10 N30(2)