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高考物理一轮复习重要题型名师精讲之相互作用第3讲力的合成与分解物体的平衡doc高中物理
高考物理一轮复习重要题型名师精讲之相互作用第3讲力的合成与分解物体的平衡doc高中物理
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第3讲力的合成与分解物体的平衡1.2022年北京奥运会,我国运发动陈一冰勇夺吊环冠军,其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环,然后身体下移,双臂缓慢张开到如图2-3-15所示位置,那么在两手之间的距离增大过程中,吊环的两根绳的拉力FT(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为( )A.FT增大,F不变B.FT增大,F增大C.FT增大,F减小D.FT减小,F不变图2-3-15解析:由平衡条件,合力F等于人的重力,F恒定不变;当两手间距离变大时,绳的拉力的夹角由零变大,由平行四边形定那么知,FT变大,A正确.答案:A2.如图2-3-16所示,ACB是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的“∧”形框架,其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为θ.P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上,两根细绳的一端分别系在P、Q环上,另一端和一绳套系在一起,结点为O.将质量为m的钩码挂在绳套上,OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用l1、l2表示,假设l1∶l2=2∶3,那么两绳受到的拉力之比F1∶F2等于( )A.1∶1B.2∶3C.3∶2D.4∶9图2-3-16解析:系统最终将处于平衡状态,两个轻质小环P、Q分别受到两个力作用,一是框架对它们的支持力,垂直AC、BC边向外,二是细绳拉力,这两个力是平衡力.根据等腰三角形知识可知两细绳与水平方向的夹角相等,对结点O受力分析,其水平方向的合力为零,可得出两细绳受到的拉力相等,即F1∶F2等于1∶1,此题选A.注意题目中提到的“轻质小环”可以不计重力,绳子的长短并不能代表力的大小,要与力的平行四边形定那么中的边长区别开来,力的平行四边形定那么中边长的长与短代表着力的大小.答案:A3.图2-3-17(2022·郑州模拟)如图2-3-17所示,质量为m的质点静止地放在半径为R的半球体上,质点与半球体间的动摩擦因数为μ,质点与球心连线与水平地面的夹角为θ,那么以下说法正确的选项是( )A.质点所受摩擦力大小为μmgsinθB.质点对半球体的压力大小为mgcosθC.质点所受摩擦力大小为mgsinθD.质点所受摩擦力大小为mgcosθ8/8\n解析:分析质点受力如以下图,因质点静止在半球体上,所以有FN=mgsinθ,Ff=mgcosθ.故有D正确,B、C错误;因质点受静摩擦力作用,其大小不能用Ff=μFN=μmgsinθ来计算,故A错误.答案:D4.图2-3-18重150N的光滑球A悬空靠在墙和木块B之间,木块B的重力为1500N,且静止在水平地板上,如图2-3-18所示,那么( )A.墙所受压力的大小为150NB.木块A对木块B压力的大小为150NC.水平地板所受的压力为1500ND.木块B所受摩擦力大小为150N解析:小球A和木块B受力分析如以下图,对A:FN1cos60°=GA,FN1sin60°=FN2,可得:FN1=300N,FN2=150N,可知选项A正确、B错误;对B:由FN1′=FN1,FN1′cos60°+GB=FN3及FN1′sin60°=Ff可得:FN3=1650N,Ff=150N,所以选项C错误、D正确.答案:AD1.图2-3-19如图2-3-19所示,物体M在斜向右下方的推力F作用下,在水平地面上恰好做匀速运动,那么推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向是( )8/8\nA.竖直向下B.竖直向上C.斜向下偏左D.斜向下偏右解析:物体M受四个力作用,支持力和重力都在竖直方向上,故推力F与摩擦力的合力一定在竖直方向上,由于推力F的方向斜向下,由此可断定力F与摩擦力的合力一定竖直向下.答案:A2.图2-3-20如图2-3-20所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或向下做匀速运动,以下关于物体A在上述两种情况下的受力描述,正确的选项是( )A.物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下B.物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下C.物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用D.无论传送带向上或向下运动,传送带对物体A的作用力均相同解析:由于物体A做匀速运动,故物体A受力平衡,所以无论传送带向上运动还是向下运动,传送带对物体A的作用力相同,均等于物体A的重力沿斜面的分力,故D对.答案:D3.图2-3-21(2022·山西省实验中学模拟)如图2-3-21所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是( )A.物体A的高度升高,θ角变大B.物体A的高度降低,θ角变小C.物体A的高度升高,θ角不变D.物体A的高度不变,θ角变小解析:最终平衡时,绳的拉力F大小仍为mAg,由二力平衡可得2Fsinθ=mBg,故θ角不变,但因悬点由Q到P,左侧局部绳子变长,故A应升高,所以C正确.答案:C4.图2-3-228/8\n如图2-3-22所示,水平横杆上套有两个质量均为m的铁环,在铁环上系有等长的细绳,共同拴着质量为M的小球.两铁环与小球均保持静止,现使两铁环间距离增大少许,系统仍保持静止,那么水平横杆对铁环的支持力FN和摩擦力Ff将( )A.FN增大B.Ff增大C.FN不变D.Ff减小解析:此题考察受力分析及整体法和隔离体法.以两环和小球整体为研究对象,在竖直方向始终有FN=Mg+2mg,选项C对A错;设绳子与水平横杆间的夹角为θ,设绳子拉力为T,以小球为研究对象,竖直方向有,2Tsinθ=Mg,以小环为研究对象,水平方向有,Ff=Tcosθ,由以上两式联立解得Ff=Mgcotθ,当两环间距离增大时,θ角变小,那么Ff增大,选项B对D错.答案:BC5.一个质量为3kg的物体,被放置在倾角为α=30°的固定光滑斜面上,在如图2-3-23所示的甲、乙、丙三种情况下物体能处于平衡状态的是(g=10m/s2)( )图2-3-23A.仅甲图B.仅乙图C.仅丙图D.甲、乙、丙图解析:此题考察共点力的平衡条件.物体受三个力的作用,重力、支持力、拉力.重力沿斜面向下的分力大小为15N,故只有乙图中能保持平衡.选项B正确.此题较易.答案:B6.图2-3-24用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°,如图2-3-24所示.那么物体所受摩擦力( )A.等于零B.大小为mg,方向沿斜面向下C.大小为mg,方向沿斜面向上D.大小为mg,方向沿斜面向上8/8\n解析:以m为研究对象,受力情况如右图所示,那么kL=mg以2m为研究对象,受力情况如右图所示F=kL=mg2mgsin30°=mg即F=2mgsin30°,故正确选项为A.答案:A7.图2-3-25如图2-3-25所示,放在斜面上的物体处于静止状态,斜面倾角为30°,物体质量为m,假设想使物体沿斜面从静止开场下滑,至少需要施加平行斜面向下的推力F=0.2mg,那么( )A.假设F变为大小0.1mg,沿斜面向下的推力,那么物体与斜面的摩擦力是0.1mgB.假设F变为大小0.1mg沿斜面向上的推力,那么物体与斜面的摩擦力是0.2mgC.假设想使物体沿斜面从静止开场上滑,F至少应变为大小1.2mg沿斜面向上的推力D.假设F变为大小0.8mg沿斜面向上的推力,那么物体与斜面的摩擦力是0.7mg解析:由题意可知,物体和斜面间的最大静摩擦力Ffm=0.7mg,故假设物体上滑,其最小推力F=0.5mg+0.7mg=1.2mg,C正确;假设F=0.8mg上推时,Ff=0.8mg-0.5mg=0.3mg,D错误;当F=0.1mg向下时,Ff=0.5mg+0.1mg=0.6mg,A错;当F=0.1mg向上时,Ff=0.5mg-0.1mg=0.4mg,B错.答案:C8.图2-3-26如图2-3-26所示,物体A、B用细绳连接后跨过定滑轮.A静止在倾角为30°的斜面上,B被悬挂着.已知质量mA=2mB8/8\n,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由30°增大到50°,但物体仍保持静止,那么以下说法中正确的选项是( )A.绳子的张力将增大B.物体A对斜面的压力将减小C.物体A受到的静摩擦力将先增大后减小D.滑轮受到的绳的作用力不变解析:由于B物体的质量保持不变,且B物体静止,所以绳的张力保持不变,A项错误;以A物体为研究对象,在垂直于斜面的方向上有mAgcosθ=N,沿斜面方向有2mBgsinθ-mBg=Ff,当斜面的倾角为30°时,摩擦力恰好为0,当斜面的倾角增大时,支持力减小,静摩擦力增大,B项正确,C项错误;在斜面倾角增大的过程中,绳子的张力不变,但是夹角减小,所以合力增大,因此D项错误.答案:B9.图2-3-27完全相同的直角三角形滑块A、B,按如图2-3-27所示叠放,设A、B接触的斜面光滑,A与桌面间的动摩擦因数为μ,现在B上作用一水平推力F,恰好使A、B一起在桌面上匀速运动,且A、B保持相对静止.那么A与桌面间的动摩擦因数μ与斜面倾角θ的关系为( )A.μ=tanθB.μ=tanθC.μ=2tanθD.μ与θ无关解析:利用整体法对AB受力分析如图甲,那么F=Ff=2μmg①对物体B受力分析如图乙那么Fcosθ=mgsinθ②由①②得μ=tanθ,应选B.答案:B10.8/8\n图2-3-28如图2-3-28所示,光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B,对A施加一水平向左的力F,整个装置保持静止.假设将A的位置向左移动稍许,整个装置仍保持平衡,那么( )A.水平外力F增大B.墙对B的作用力减小C.地面对A的支持力减小D.B对A的作用力减小解析:受力分析如以下图,A的位置左移,θ角减小,FN1=Gtanθ,FN1减小,B项正确;FN=G/cosθ,FN减小,D项正确;以AB为一个整体受力分析,FN1=F,所以水平外力减小,A项错误;地面对A的作用力等于两个物体的重力,所以该力不变,C项错误.此题难度中等.答案:BD11.图2-3-29(2022·烟台模拟)如图2-3-29所示,半径为R的半球支撑面顶部有一小孔.质量分别为m1和m2的两只小球(视为质点),通过一根穿过半球顶部小孔的细线相连,不计所有摩擦.请你分析:(1)m2小球静止在球面上时,其平衡位置与半球面的球心连线跟水平方向的夹角为θ,那么m1、m2、θ和R之间应满足什么关系;(2)假设m2小球静止于θ=45°处,现将其沿半球面稍稍向下移动一些,那么释放后m2能否回到原来位置?解析:(1)根据平衡条件有m2gcosθ=m1g,所以m1=m2cosθ(或cosθ=),与R无关.(2)不能回到原来位置,m2所受的合力为m2gcosθ′-m1g=m2g(cosθ′-cos45°)>0(因为θ′<45°),所以m2将向下运动.答案:(1)m1=m2cosθ与R无关(2)不能 m2向下运动12.8/8\n图2-3-30如图2-3-30所示,质量M=2kg的木块套在水平杆上,并用轻绳与质量m=kg的小球相连.今用跟水平方向成α=30°角的力F=10N拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m的相对位置保持不变,g=10m/s2,求运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ及木块M与水平杆间的动摩擦因数.解析:以M、m整体为研究对象.由平衡条件得:水平方向:Fcos30°-μFN=0①竖直方向:FN+Fsin30°-Mg-mg=0②由①②得:μ=以m为研究对象,由平衡条件得Fcos30°-FTcosθ=0③Fsin30°+FTsinθ-mg=0④由③④得:θ=30°.答案:30° 8/8
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高考 - 一轮复习
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