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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(七)受力分析 共點(diǎn)力的平衡
一、單項(xiàng)選擇題
1. (xx·南京調(diào)研)如圖1所示,在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過(guò)輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過(guò)程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向。則( )
圖1
A.環(huán)只受三個(gè)力作用
B.環(huán)一定受四個(gè)力作用
C.物體做勻加速運(yùn)動(dòng)
D.懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力
2.(xx·宿遷模擬)如圖2所示,一根粗細(xì)均勻的輕繩兩端分別系在固定豎直桿上的A、B兩點(diǎn),在繩上C點(diǎn)施加一個(gè)外力F。逐漸增大F, AC、BC兩段繩同時(shí)斷裂,則外力F的方向與豎直方向的夾角α為( )
2、
圖2
A.90° B.82°
C.80° D.74°
3.(xx·蘇州模擬)如圖3所示,質(zhì)量為m的硬質(zhì)面字典A對(duì)稱跨放在硬質(zhì)面的書本B上。將書本B的一端緩慢抬高至字典剛要滑動(dòng),此時(shí)書脊與水平面的夾角為θ。下列說(shuō)法中正確的是( )
圖3
A.A受到三個(gè)力的作用
B.B對(duì)A的最大靜摩擦力的合力為mgsin θ
C.B的一個(gè)側(cè)面對(duì)A的彈力為mgcos θ
D.B對(duì)A的作用力為零
4.(xx·常州模擬)如圖4所示,丘陵地帶輸電線路的電線桿常常要拖著電線翻山越嶺,圖中A、C為一根輸電線的兩端,B為輸電線的最低點(diǎn),設(shè)輸電線為粗細(xì)均勻的均質(zhì)導(dǎo)線,由于導(dǎo)線自
3、身的重力的作用可能使導(dǎo)線在某點(diǎn)斷開(kāi),則以下說(shuō)法正確的是( )
圖4
A.最易斷裂點(diǎn)在A點(diǎn)
B.最易斷裂點(diǎn)在B點(diǎn)
C.最易斷裂點(diǎn)在C點(diǎn)
D.最易斷裂點(diǎn)不在A、B、C點(diǎn)
5. (xx·南通模擬)如圖5所示,當(dāng)風(fēng)水平吹來(lái)時(shí),風(fēng)箏面與水平面成一夾角,人站在地面上拉住連接風(fēng)箏的細(xì)線。則( )
圖5
A.空氣對(duì)風(fēng)箏的作用力方向水平向右
B.地面對(duì)人的摩擦力方向水平向左
C.地面對(duì)人的支持力大小等于人和風(fēng)箏的總重力
D.風(fēng)箏處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)拉直的細(xì)線可能垂直于風(fēng)箏面
6.(xx·揚(yáng)州模擬)在水平地面上固定一個(gè)上表面光滑的斜面體,在它上面放有質(zhì)量為m的木塊,用一根平行于斜面的
4、細(xì)線連接一個(gè)輕環(huán),并將輕環(huán)套在一根兩端固定、粗糙的水平直桿上,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖6所示,則桿對(duì)環(huán)的摩擦力大小為( )
圖6
A.mgsin θ B.mgcos θ
C.mgtan θ D.mgsin θ·cos θ
二、多項(xiàng)選擇題
7.(xx·南通模擬)如圖7所示,兩根直木棍AB和CD相互平行,斜靠在豎直墻壁上固定不動(dòng),水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下。若保持兩木棍傾角不變,將兩木棍間的距離減小后固定不動(dòng),仍將水泥圓筒放在兩木棍上部,則( )
圖7
A.每根木棍對(duì)圓筒的支持力變大,摩擦力變大
B.每根木棍對(duì)圓筒的支持力變小,摩擦力變小
C.圓筒將勻加速
5、滑下
D.圓筒仍能勻速滑下
8.如圖8所示為某單位為慶祝建國(guó)65周年用氫氣球懸掛紅色條幅的示意圖,由于水平風(fēng)力作用,懸掛條幅的繩AC和拉著氣球的繩子AB與豎直方向的夾角分別為β、α,繩長(zhǎng)不變,不考慮風(fēng)對(duì)氫氣球的作用,則( )
圖8
A.α=β
B.AB與AC繩的拉力大小不一定相等
C.風(fēng)力增大,AB繩的張力增大
D.風(fēng)力增大,β角大小不變
9. (xx·連云港市期末)如圖9所示,A、B、C、D四個(gè)人做雜技表演,B站在A的肩上,雙手拉著C和D,A撐開(kāi)雙手水平支持著C和D。若四個(gè)人的質(zhì)量均為m,他們的臂長(zhǎng)相等,重力加速度為g,不計(jì)A手掌與C、D身體間的摩擦。下列結(jié)論正確的是(
6、 )
圖9
A.A受到地面支持力為4mg
B.B受到A的支持力為3mg
C.B受到C的拉力約為mg
D.C受到A的推力約為mg
10. (xx·濰坊模擬)質(zhì)量為M的半球形物體A和質(zhì)量為m的球形物體B緊靠著放在傾角為α的固定斜面上,并處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖10所示,忽略B球表面的摩擦力,則關(guān)于物體受力情況的判斷正確的是( )
圖10
A.物體A對(duì)物體B的彈力方向沿斜面向上
B.物體A受到4個(gè)力的作用
C.物體B對(duì)斜面的壓力等于mgcos α
D.物體B對(duì)物體A的壓力大于mgsin α
三、非選擇題
11.(xx·哈爾濱三中月考)如圖11所示,光滑固定斜面上有一個(gè)
7、質(zhì)量為10 kg的小球被輕繩拴住懸掛在天花板上,已知繩子與豎直方向的夾角為45°,斜面傾角為30°,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。(g取10 m/s2)求:(所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
圖11
(1)繩中拉力的大小和斜面對(duì)小球支持力的大小;
(2)若另外用一個(gè)外力拉小球,能夠把小球拉離斜面,求最小的拉力的大小。
12.(xx·南昌模擬)如圖12所示,質(zhì)量為mB=14 kg的木板B放在水平地面上,質(zhì)量為mA=10 kg的木箱A放在木板B上。一根輕繩一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木樁上,繩繃緊時(shí)與水平面的夾角為θ=37°。已知木箱A與木板B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,
8、木板B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4。重力加速度g取10 m/s2?,F(xiàn)用水平力F將木板B從木箱A下面勻速抽出,試求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
圖12
(1)繩上張力T的大小;
(2)拉力F的大小。
答 案
1.選B 分析物體M可知,其受兩個(gè)力作用,重力和輕繩拉力,因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運(yùn)動(dòng),C、D錯(cuò)誤;再對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知,環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力,A錯(cuò)誤,B正確。
2.選B 將F按效果根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行分解,如圖所示,若F的兩個(gè)分力相等,則F與BC之間的夾角為45°
9、,則F與豎直方向的夾角α=180°-45°-53°=82°,故選B。
3.選B A處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)A進(jìn)行受分析,A受到重力、B書兩側(cè)對(duì)A的兩個(gè)支持力、B書兩側(cè)對(duì)A的兩個(gè)摩擦力,共5個(gè)力,故A錯(cuò)誤;A受力平衡,根據(jù)平衡條件得:f合=mgsin θ,故B正確;B的兩個(gè)側(cè)面對(duì)A的彈力的合力為mgcos θ,故C錯(cuò)誤;B對(duì)A的作用力大小為mg,方向豎直向上,故D錯(cuò)誤。
4.選C 以AC間電線為研究對(duì)象,作出受力圖如圖所示。由題可知,α>β,可見(jiàn),F(xiàn)C>FA,C點(diǎn)對(duì)電線的拉力大于A點(diǎn)對(duì)電線的拉力,則C點(diǎn)比A點(diǎn)更容易被拉斷。
5.選B 設(shè)細(xì)線與水平面的夾角為α,風(fēng)力大小為F。先研究風(fēng)箏,分析受力如圖
10、,空氣對(duì)風(fēng)箏的作用力方向垂直于風(fēng)箏的平面,風(fēng)箏處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)拉直的細(xì)線不可能垂直于風(fēng)箏面,故A、D錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件,對(duì)站在地面上的人分析受力可知,人受到重力、地面的支持力、繩子向右上的拉力和地面對(duì)人方向水平向左的摩擦力,故B正確。對(duì)人和風(fēng)箏整體研究,豎直方向上有:(M+m)g=N+Fcos β,β是風(fēng)箏與水平面之間的夾角;則得:N=(M+m)g-Fcos β<(M+m)g,故C錯(cuò)誤。
6.選D 對(duì)木塊受力分析,受重力、支持力和拉力,如圖所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有:T=mgsin θ,再對(duì)環(huán)受力分析,受拉力、摩擦力和支持力,根據(jù)平衡條件,有:f=Tcos θ=mgsin θ·cos θ,D
11、正確。
7.選BC 水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下過(guò)程中,受到重力、兩棍的支持力和摩擦力,根據(jù)平衡條件得知,兩棍支持力的合力和摩擦力不變。將兩棍間的距離稍減小后,兩棍支持力的合力不變,而兩支持力夾角減小,則每根木棍對(duì)圓筒的支持力變小,則滑動(dòng)摩擦力變小,故A錯(cuò)誤,B正確; 由上知,每根木棍對(duì)圓筒的支持力變小,滑動(dòng)摩擦力減小,而重力沿斜面向下的分力不變,則圓筒將勻加速滑下,故C正確,D錯(cuò)誤。
8.選BC 以氣球和條幅整體為研究的對(duì)象,則:FABsin α=F風(fēng)①,以條幅為研究的對(duì)象,則:F風(fēng)=G條幅tan β;FACsin β=F風(fēng)②,由此可知,α、β是否相等,與條幅的重力有關(guān),因而AB繩與AC
12、繩的拉力是否相等也與條幅的重力有關(guān),故A錯(cuò)誤,B正確;由于不考慮空氣對(duì)氣球的作用,整體研究,由①可知,風(fēng)力增大,AB繩上的拉力也增大,故C正確;以條幅為研究的對(duì)象,由②可知,風(fēng)力增大,β角變大,故D錯(cuò)誤。
9.選ABC 把四人作為整體,分析受力,由平衡條件可知A受到地面支持力為4mg。把BCD作為整體,分析受力,由平衡條件可知B受到A的支持力為3mg。由題圖可知,B手臂與豎直方向的夾角大約為30°,設(shè)B對(duì)C的拉力為F1,A對(duì)C的推力為F2,對(duì)C分析受力,由平衡條件可得,F(xiàn)1cos 30°=mg,解得F1=mg,由牛頓第三定律,B受到C的拉力約為mg。F1sin 30°=F2,解得F2=mgt
13、an 30°=mg,故A、B、C正確,D錯(cuò)誤。
10.選BD 因A、B兩物體的接觸面為圓弧,其相互作用的彈力方向沿兩球心的連線,故A錯(cuò)誤;分析物體B的受力如圖所示,由平衡條件可得:
N1mgsin α
結(jié)合牛頓第三定律可知,C錯(cuò)誤,D正確;物體A受到重力、斜面的支持力、B對(duì)A的壓力、斜面對(duì)A的摩擦力共4個(gè)力作用,B正確。
11.解析:(1)如圖所示,水平豎直建立直角坐標(biāo)系,對(duì)小球做受力分析,把不在軸上的力沿軸分解,列平衡方程如下
Tcos 45°-Nsin 30°=0
Tsin 45°+Ncos 30°-mg=0
由以上兩式得N=73.2 N,T=51.8
14、 N。
(2)經(jīng)分析得拉力的最小值為
Fm=mgsin 45°
代數(shù)解得Fm=70.7 N。
答案:(1)51.8 N 73.2 N (2)70.7 N
12.解析:(1)對(duì)木箱A受力分析及建立直角坐標(biāo)系,如圖甲所示:
因?yàn)锳靜止,受力平衡
所以在x軸上:
Tcos θ=f1①
在y軸上:
N1=Tsin θ+mAg②
又因?yàn)閒1=μ1N1③
所以由①②③得:
T=100 N
即繩上張力T的大小為100 N。
(2)對(duì)物體B受力分析及建立直角坐標(biāo)系,如圖乙所示:
因?yàn)锽勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡
所以在x軸上:
F=f1′+f2④
在y軸上:
N2=N1′+mBg⑤
又因?yàn)閒2=μ2N2⑥
所以由④⑤⑥得:
F=200 N
即拉力F的大小為200 N。
答案:(1)100 N (2)200 N