【突破高考】福建省高考物理 能力专项突破课时提能演练 2.3受力分析 共点力的平衡（含解析）

【突破高考】福建省2013年高考物理能力专项突破课时提能演练2.3受力分析共点力的平衡（含解析）(40分钟100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题9分，共72分.每小题只有一个选项正确)1.(2011·海南高考)如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力()A.等于零B.不为零，方向向右C.不为零，方向向左D.不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右2.(易错题)如图所示，重50N的物体A放在倾角为37°的粗糙斜面上，有一根原长为10cm，劲度系数为800N/m的弹簧，其一端固定在斜面顶端，另一端连接物体A后，弹簧长度为14cm，现用一测力计沿斜面向下拉物体，若物体与斜面间的最大静摩擦力为20N，当弹簧的长度仍为14cm时，测力计的读数不可能为()A.10NB.20NC.40ND.0N3.(2012·泉州模拟)如图所示，质量分别为m′、m的两个物体系在一根通过轻滑轮的轻绳两端，m′放在水平地板上，m被悬挂在空中，若将m′沿水平地板向右缓慢移动少许后m′仍静止，则()A.绳中张力变大B.滑轮轴所受的压力变大C.m′对地面的压力变大D.m′所受的静摩擦力变大4.(2012·广州模拟)如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为N,OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是()-7-\nA.F=B.F=mgtanθC.N=D.N=mgtanθ5.(2012·郑州模拟)如图所示，重20N的物体放在粗糙水平面上，用F=8N的力斜向下推物体，F与水平面成30°角，物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,物体与水平面间的最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力，则()A.地面对物体的支持力为20NB.物体所受的摩擦力为12NC.物体所受的合力为5ND.物体所受的合力为零6.(2012·宁德模拟)如图所示质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向的夹角均为θ=30°.不计小球与斜面间的摩擦，则()A.轻绳对小球的作用力大小为mgB.斜面体对小球的作用力大小为mgC.斜面体对水平面的压力大小为(M+m)gD.斜面体对水平面的摩擦力大小为mg7.(2011·江苏高考)如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为()A.B.C.D.-7-\n8.(预测题)如图所示，用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上的球，当细绳由水平方向缓慢向上偏移至竖直方向的过程中，细绳上的拉力将()A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大二、非选择题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9.(易错题)(14分)如图所示，两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为l的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为M的木块上，两个小环之间的距离也为l，小环保持静止.试求：(1)小环对杆的压力；(2)小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大？10.(创新题)(14分)如图所示，在倾角为θ的粗糙斜面上，有一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上，已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ＜tanθ，若物体恰好不下滑，则推力F为多少？若物体恰好不上滑，则推力F为多少？(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)答案解析-7-\n1.【解析】选A.以斜劈和物块整体为研究对象，整个系统处于平衡状态，合外力为零.所以地面对斜劈没有水平方向的摩擦力的作用，故A正确.【变式备选】如图所示，一倾角为α的斜面体置于固定在光滑水平地面上的物体A、B之间，斜面体恰好与物体A、B接触，一质量为m的物体C恰能沿斜面匀速下滑，此时斜面体与A、B均无作用力，若用平行于斜面的力F沿斜面向下推物体C，使其加速下滑，则下列关于斜面体与物体A、B间的作用力的说法正确的是()A.对物体A、B均无作用力B.对物体A有向左的压力，大小为FcosαC.对物体B有向右的压力，大小为mgcosαsinαD.对物体A有向左的压力，大小为mgcosαsinα【解析】选A.物体C恰能沿斜面匀速下滑，则C与斜面间的滑动摩擦力f=mgsinα，用力F推物体C使其加速运动，C与斜面间的滑动摩擦力不变；以斜面为研究对象，C对斜面的压力在水平方向向右的分力为F1=mgcosαsinα，C对斜面的摩擦力在水平方向向左的分力为F2=mgsinαcosα，则F1=F2，说明斜面与地面间无摩擦力，斜面相对地面没有运动趋势，斜面对物体A、B均无作用力，故A正确.2.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：(1)物体A所受的静摩擦力方向可能沿斜面向上或向下.(2)根据平衡条件列方程，求出拉力的范围.【解析】选C.A在斜面上处于静止状态时合外力为零，A在斜面上受五个力的作用，分别为重力、支持力、弹簧弹力、摩擦力、拉力F，当摩擦力的方向沿斜面向上时,F+mgsin37°≤fm+k(l-l0)，F≤22N，当摩擦力沿斜面向下时，F最小值为零，即拉力的取值范围为0≤F≤22N,故选C.3.【解析】选B.m′静止，绳子的拉力等于mg不变，A错误；对m′，绳子与水平方向的夹角变大，故摩擦力变小，D错误；绳子拉力的竖直分力变大，则地面对m′的支持力变小，即m′对地面的压力变小，C错误；滑轮轴所受的压力等于两边绳子拉力的合力，拉力不变，绳的夹角变小，故合力增大，B正确.4.【解析】选C.小滑块受力如图所示，由平衡条件得，水平方向F-Ncosθ=0,竖直方向Nsinθ-mg=0,解得F=,N=,故C正确，A、B、D错误.5.【解析】选D.将F沿水平和竖直方向分解，则竖直方向N=Fsin30°+G=24N,A错误；物体受到的最大静摩擦力fm=μN=12N＞Fcos30°=N,物体保持静止状态，物体所受的合力为零，C错误，D正确；由物体的平衡条件得摩擦力-7-\nf=Fcos30°=N,B错误.6.【解析】选A.对小球受力分析可知轻绳拉力与斜面体对小球的支持力大小相等，所以竖直方向上：mg=2Fcos30°，解得：F=mg，选项A正确、B错误；将A、B两物体视为整体，受力分析可知：竖直方向上：(M+m)g=N+Fcos30°，解得N=(M+)g，选项C错误；水平方向上f=Fsin30°=mg，选项D错误.7.【解析】选A.石块受力如图所示，由力的平衡条件可知2Fsinα=mg，所以有F=，A正确.8.【解析】选D.球的重力有两个效果，即拉细绳和压斜面，用图解法分析，作出力的分解图如图所示，由图可知，当细绳由水平方向逐渐向上偏移至竖直方向时，细绳上的拉力F2将先减小后增大，当F2和F1的方向垂直时，F2有极小值；而球对斜面的压力F1逐渐减小，故D正确.9.【解析】(1)对整体由平衡条件得：2N-(M+2m)g=0(3分)解得：N=Mg+mg(2分)由牛顿第三定律得，小环对杆的压力为：N′=Mg+mg(1分)(2)对M由平衡条件得：2Tcos30°-Mg=0(3分)小环刚好不滑动，此时小环受到的静摩擦力达到最大值，则：Tsin30°-μN′=0(3分)解得动摩擦因数μ至少为：-7-\nμ=(2分)答案：(1)Mg+mg(2)10.【解析】因为μ＜tanθ,则F=0时，物体不能静止在斜面上，当物体恰好不下滑时，受力如图甲所示：由平衡条件得：mgsinθ-F1cosθ-f1=0(2分)N1-mgcosθ-F1sinθ=0(2分)又有：f1=μN1(2分)解得：F1=(2分)当物体恰好不上滑时，受力如图乙所示：由平衡条件得：mgsinθ+f2-F2cosθ=0(2分)N2-mgcosθ-F2sinθ=0(1分)又有：f2=μN2(1分)解得：F2=(2分)答案：【总结提升】平衡问题的分析技巧-7-\n对于平衡类问题，应当首先分清是静态平衡还是动态平衡问题.(1)对于静态平衡问题，应当先分析物体的受力情况，根据平衡条件列出平衡方程，解方程对结果进行讨论.(2)对于动态平衡问题，应先分析物体的受力情况，结合具体情况采用相应的方法.①如果物体所受的力较少，可以采用合成的方法.②如果物体受到三个力的作用而处于动态平衡，若其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法求解.③如果物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，并且还有另一个力的方向不变，此时可用图解法分析，即可以通过画出多个平行四边形或三角形来分析力的变化，该法可以将动态问题静态化，抽象问题形象化，从而使问题易于分析求解.④如果物体受到多个力的作用，可以用正交分解的方法列方程求解.-7-