2022届高考物理一轮复习课时作业六共点力作用下物体的平衡含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 13 共点力作用下物体的平衡 [双基巩固练] 1．“阶下儿童仰面时，清明妆点最堪宜．游丝一断浑无力，莫向东风怨别离．”这是《红 楼梦》中咏风筝的诗．风筝在风力 F、线的拉力 T 以及重力 G 的作用下，能够高高地飞在蓝 天上．关于风筝在空中的受力可能正确的是( ) 2．[2020·某某某某期末考试]如图所示，斜面上有一能绕小铰链转动的挡板 AB，挡板 AB 与斜面垂直，把球放在斜面和挡板 AB 之间，不计摩擦，斜面对球的弹力为 F1，挡板对球的弹 力为 F2，将挡板绕铰链缓慢推到竖直位置的过程中，下列说法正确的是( ) A．F1 和 F2 都变大 B．F1 和 F2 都减小 C．F1 增大，F2 减小 D．F1 减小，F2 增大 word 文档 - 2 - / 13 3．如图所示，倾角为θ＝37°的斜面体放在水平面上，斜面上的一个小球用绕过斜面上方 定滑轮的细线拉着并处于静止状态．现拉动细线使小球沿斜面向上缓慢移动，斜面体始终处 于静止．球与斜面间的动摩擦因数为 0.5，当细线与斜面间的夹角α＝37°时，细线上的拉力大 小为( ) A．mgB. 3mgC. 10 11 mgD．2 3mg 4．[2020·某某卷，10]如图是“中国天眼”500m 口径球面射电望远镜维护时的照片．为 不损伤望远镜球面，质量为 m 的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高 度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为 5 6 mg、方向竖直向上的拉力作用，使其 有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员( ) A．受到的重力大小为 1 6 mg B．受到的合力大小为 1 6 mg word 文档 - 3 - / 13 C．对球面的压力大小为 1 6 mg D．对球面的作用力大小为 1 6 mg 5．[2020·某某某某期末考试]如图所示，P、Q 为静止在固定斜面上的两个物块，中间用 轻弹簧相连，下列说法正确的是( ) A．若弹簧处于拉伸状态，则 Q 的受力个数一定为 4 个 B．若弹簧处于拉伸状态，则 P 的受力个数一定为 4 个 C．若弹簧处于压缩状态，则 Q 的受力个数一定为 3 个 D．若弹簧处于压缩状态，则 P 的受力个数一定为 3 个 6．[2020·某某某某外国语学校月考]如图所示，山坡上两相邻高压塔 A、B 之间架有匀质 粗铜线，平衡时铜线呈弧形下垂，最低点在 C，已知弧线 BC 的长度是 AC 的 3 倍，而左塔 B 处铜线切线与竖直方向的夹角β＝30°.则右塔 A 处铜线切线与竖直方向的夹角α为( ) A．30°B．45° C．60°D．75° word 文档 - 4 - / 13 7．(多选)如图所示，粗糙水平地面上放置有一个斜面体 B，斜面体 B 的斜面粗糙，在其 上面放置一木块 A、木块 A 与固定在斜面体底端的挡板 T 之间用一轻质弹簧连接，且当整个 系统处于静止状态时，弹簧处于压缩状态．现用恒力 F 沿斜面向上拉木块 A，但木块 A 没有 被拉动，整个系统仍保持静止，则( ) A．弹簧对挡板的弹力不变 B．木块 A 与斜面之间的摩擦力减小 C．水平面对斜面体 B 的摩擦力不变 D．斜面体 B 对地面的压力减小 8．[2020·某某威海一模]20 世纪末，由于生态环境的破坏，我国北方地区 3、4 月份沙尘 暴天气明显增多．近年来，我国加大了环境治理，践行“绿水青山就是金山银山”的发展理 念，沙尘天气明显减少．现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动．已知风对 沙尘的作用力表达式为 F＝αρAv2，其中α为常数，ρ为空气密度，A 为沙尘颗粒的大圆面积， v 为风速．设沙尘颗粒为球形，密度为ρ0，半径为 r，风速竖直向上，重力加速度为 g，则 v 的表达式为( ) A. 4ρgr 3αρ0 B. 4ρ0gr 3αρ C. ρ0gr αρ D. 4gr 3α 9．[2020·某某外国语学校月考]如图所示，重型自卸车装载一巨型石块，当利用液压装置 word 文档 - 5 - / 13 使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢上的石块就会滑下．以下说法正确的是( ) A．石块没有下滑时，自卸车车厢倾角变大，石块对车厢的压力不变 B．石块没有下滑时，自卸车车厢倾角变大，石块对车厢的摩擦力变大 C．石块开始下滑时，自卸车车厢倾角变大，石块对车厢的作用力变大 D．石块开始下滑时，自卸车车厢倾角变大，石块受到的合力不变 10.(多选)如图所示，两个半圆柱 A、B 紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱 C， 三者半径均为 R.C 的质量为 m，A、B 的质量都为 m 2 ，与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平 向右的力拉 A，使 A 缓慢移动，直至 C 恰好降到地面．整个过程中 B 保持静止．设最大静摩 擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g.则未拉 A 时，C 受到 B 作用力的大小 F 及动摩擦因数 的最小值μmin 分别为( ) A．F＝ 3 2 mgB．F＝ 3 3 mg C．μmin＝ 3 2 D．μmin＝ 3 3 [综合提升练] word 文档 - 6 - / 13 11．[2020·某某某某一模]如图所示，甲、乙两物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，其中 甲物体静止在粗糙的水平面上，乙物体悬空静止，轻绳 OM、ON 与水平方向间的夹角分别为 53°、37°.已知乙物体的质量为 10kg，g 取 10m/s2，sin53°＝0.8.则甲物体受到水平面的摩 擦力的大小和方向为( ) A．20N、沿水平面向左 B．20N、沿水平面向右 C．28N、沿水平面向左 D．28N、沿水平面向右 12．[2020·潍坊模拟]如图所示，倾角θ＝30°的光滑斜面上固定有竖直光滑挡板 P，质量 相同的横截面为直角三角形的两物块 A、B 叠放在斜面与挡板之间，且 A 与 B 间的接触面水 平，则 A 对 B 的压力与 B 对斜面的压力之比应为( ) A．2:1B. 3:2C. 3:1D. 3:4 13．[2020·某某六校三联](多选)在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个轻质滑轮 b，质 量为 m1 的重物 A 悬挂在另一个轻质滑轮 c 上，轻绳一端固定于 a 点，跨过滑轮 c 和 b，另一 word 文档 - 7 - / 13 端固定在质量为 m2 的重物 B 上．已知悬点 a 和滑轮 b 间的距离远大于滑轮的直径，一切摩 擦均不计，整个装置稳定时轻绳 ac 部分与竖直方向夹角为α，bc 部分与竖直方向的夹角为β， 下列说法正确的是( ) A．整个装置稳定时，α角一定等于β角 B．若仅把轻杆竖直向上缓慢移动一小段距离，A 高度上升 C．若仅把轻杆水平向右缓慢移动一小段距离，A 高度上升 D．存在某一方向，往该方向缓慢平移轻杆时，A 的位置保持不变 14．如图所示，质量为 2m 的物块 A 静置于水平台面上，质量为 M 的半球体 C 静置于 水平地面上，质量为 m 的光滑小球 B(可视为质点)放在半球体 C 上，P 点为三根轻绳 PA、PB、 PO 的结点．系统在图示位置处于静止状态，P 点位于半球体球心的正上方，PO 竖直，PA 水 平，PB 刚好与半球体相切且与竖直方向的夹角θ＝30°.已知物块 A 与台面间的动摩擦因数为μ， 重力加速度大小为 g，则( ) A．绳 OP 的拉力大小为 3 4 mg B．A 受到的摩擦力大小为 2μmg C．C 受到的摩擦力大小为 3 4 mg D．地面对 C 的支持力大小为(M＋m)g word 文档 - 8 - / 13 课时作业(六) 1．解析：在 B、C、D 三个力图中，合力不可能为零，不能处于平衡状态，只有 A 图， 在三个力的作用下能处于平衡状态，故 A 正确，B、C、D 错误． 答案：A word 文档 - 9 - / 13 2．解析：矢量三角形法：将挡板由初始位置缓慢推到竖直位置的过程中，球受力平衡， F1 和 F2 的合力始终与重力等大反向，对球受力分析如图所示，可知 F1 和 F2 都变大． 答案：A 3．解析：本题考查正交分解法在动态平衡中的应用．当细线与斜面间的夹角α＝37°时， 根据力的平衡条件，在沿斜面方向有 Fcos α＝mgsin θ＋μ(mgcos θ－Fsin α)，解得 F＝ 10 11 mg，故选 C. 答案：C 4．解析：工作人员受到的重力大小仍为 mg，A 错误．因工作人员在球面上缓慢移动， 且有“在月球上行走”的感觉，故其受力平衡，工作人员所受合力为零，B 错误；对工作人员 受力分析可知，其对球面的作用力大小为 1 6 mg，C 错误，D 正确． 答案：D 5．解析：若弹簧处于拉伸状态，则 Q 受到重力、斜面对它的支持力和弹簧对它沿斜面向 上的拉力作用，如果这三个力恰好平衡，则 Q 不受摩擦力，此时 Q 可能受 3 个力；而对于 P， 其受到重力、斜面对它的支持力和弹簧对它沿斜面向下的拉力作用，若要静止，必定还受一 个沿斜面向上的摩擦力作用，P 一定受 4 个力，选项 A 错误，B 正确．若弹簧处于压缩状态， 对 Q 进行分析，其受到重力、斜面的支持力和弹簧对它沿斜面向下的弹力作用，若要静止， word 文档 - 10 - / 13 必定还受一个沿斜面向上的摩擦力，Q 一定受到 4 个力；P 受到重力、斜面的支持力和弹簧 对它沿斜面向上的弹力作用，如果这三个力不能平衡，则 P 还受沿斜面的摩擦力作用，此时 P 会受到 4 个力，选项 C、D 错误． 答案：B 6．解析：设 AB 两端铜线上的拉力分别为 FA、FB，铜线的质量为 m，在水平方向，对于 铜线整体，由平衡条件得 FAsin α＝FBsin β，在竖直方向，对 BC 段，由平衡条件得 FBcos β ＝ 3 4 mg，对 AC 段，由平衡条件得 FAcos α＝ 1 4 mg，联立解得 tan α＝3tan β，则α＝60°， A、B、D 错误，C 正确． 答案：C 7．解析：由于木块 A 与斜面体 B 保持静止，则弹簧的形变量不变，弹簧对挡板的弹力不 变，选项 A 正确；对木块 A 进行受力分析可知，其受到重力、支持力、弹簧的弹力作用，并 且可能受到静摩擦力作用，若最初木块 A 受到的静摩擦力方向沿斜面向上，则当用力 F 沿斜 面向上拉木块 A 时，木块 A 受到的静摩擦力的方向可能变为沿着斜面向下，此时 A、B 之间 的摩擦力大小可能减小，可能增大，也可能不变，选项 B 错误；对整体分析，力 F 沿斜面向 上，故整体对地面的压力减小，且有向右运动的趋势，故水平面对斜面体 B 的摩擦力发生变 化，选项 C 错误，D 正确． 答案：AD 8．解析：本题以“绿水青山就是金山银山”的发展理念为情境，考查共点力的平衡等必 备知识，主要考查理解能力、推理论证能力、模型建构能力，体现了物理观念、科学思维等 学科素养，突出对基础性和应用性考查要求． 沙尘颗粒悬浮时受力平衡，根据平衡条件有 mg＝F，其中 m＝ρ0V＝ρ0× 4 3 πr3，由题意 word 文档 - 11 - / 13 知 F＝αρAv2、A＝πr2，解得 v＝ 4ρ0gr 3αρ ，故选项 B 正确，A、C、D 错误． 答案：B 9．解析：石块没有下滑时石块处于平衡状态，则有 f＝mgsin θ，N＝mgcos θ，在车 厢缓慢倾斜到一定角度的过程中，θ增大，则支持力 N 逐渐减小，静摩擦力 f 增大．由牛顿第 三定律可知，石块对车厢的压力会减小，石块对车厢的摩擦力变大，选项 A 错误，B 正确； 石块开始下滑时受力近似平衡，自卸车车厢倾角变大，石块向下做加速运动，且加速度随倾 角角度增大而增大，由牛顿第三定律可知，石块受到的合外力变大，选项 D 错误；石块开始 下滑时，自卸车车厢倾角变大，由受力分析可知，石块对车厢的正压力和摩擦力均减小，则 石块对车厢的作用力(正压力和摩擦力的合力)变小，选项 C 错误． 答案：B 10．解析：C 受力平衡 2Fcos 30°＝mg，解得 F＝ 3 3 mg，故选项 A 错误、B 正确；C 恰好降到地面时，B 受 C 压力的水平分力最大，Fmax＝ 3 2 mg， B 受地面的摩擦力 Ff＝μmg， 根据题意 Ffmin＝Fmax， 解得μmin＝ 3 2 .故选项 C 正确、D 错误． 答案：BC 11．解析：设轻绳 OM、ON 的拉力大小为 F1、F2，对乙物体进行受力分析，如图所示． word 文档 - 12 - / 13 建立直角坐标系，根据平衡条件得：F2cos 37°－F1cos 53°＝0、F2sin 37°＋F1sin 53°－ mg＝0，代入数据解得：F1＝80 N、F2＝60 N，对物体甲进行受力分析，以水平向右为正方 向，根据平衡条件：F′2－F′1＋f＝0，其中 F′2＝F2，F′1＝F1，解得：f＝20 N，方向水平向右．故 选项 B 正确，A、C、D 错误． 答案：B 12．解析：设 A、B 的质量都为 m，A 处于静止状态，对 A 进行受力分析可知，B 对 A 的支持力等于 A 的重力，结合牛顿第三定律可知，A 对 B 的压力 FN＝mg，把 AB 看成一个 整体，对整体受力分析可知：整体受到重力 2mg，斜面的支持力 FN1，挡板的压力 FN2，根据 平衡条件得：cos 30°＝ 2mg FN1 ，解得 FN1＝ 4 3 3 mg，所以 B 对斜面的压力 FN1′＝ 4 3 3 mg，则 FN FN1′ ＝ 3 4 .故选 D. 答案：D 13．解析：滑轮 b、c 均为“活结”，结合对 B 的受力分析知整个装置稳定时各部分绳的 拉力均等于 m2g，则 ac、bc 两部分绳拉力的合力一定在它们的角平分线上，由于它们的合力 与 A 的重力大小相等，方向相反，则合力竖直向上，故 ac、bc 两部分绳子与竖直方向的夹角 word 文档 - 13 - / 13 α和β相等，选项 A 正确．整个装置稳定时，α角一定等于β角，ac、bc 绳拉力一定等于 m2g， 拉力的合力一定与 A 的重力等大反向，则α、β有恒定值θ，故 a、b 水平距离 d＝Lacsin θ＋ Lbcsin θ，解得 Lac＋Lbc＝ d sin θ .若仅把轻杆竖直向上缓慢移动一小段距离，由于 d 和θ都不变， 故 Lac＋Lbc 不变，因定滑轮 b 位置上升了，分析可知 A 高度上升；同理，若仅把轻杆水平向 右缓慢移动一小段距离，θ不变，d 变大，则 Lac＋Lbc 变大，定滑轮 b 高度不变，分析可知 A 高度下降．选项 B 正确，C 错误．沿 cb 方向缓慢平移轻杆时，轻绳各部分的拉力大小和方向 均不变，则 A 的位置保持不变，选项 D 正确． 答案：ABD 14．解析：对小球 B 受力分析，如图所示，绳 PB 的拉力大小 F＝mgcos θ，对结点 P 受力分析可知，绳 OP 的拉力大小 T＝Fcos θ＝ 3 4 mg，选项 A 正确；对物块 A 受力分析可知， 物块 A 所受摩擦力 f＝Fsin θ＝ 3 4 mg，选项 B 错误；对绳 OP、PB 和小球 B、半球体 C 整 体受力分析可知，半球体 C 受到的摩擦力大小 fC＝f＝ 3 4 mg，地面对半球体 C 的支持力大小 为(M＋m)g－T＝Mg＋ 1 4 mg，选项 C 正确，D 错误． 答案：AC