高考物理一轮复习高效演练创新题2.3《受力分析　共点力的平衡》(含答案详解)

高效演练·创新预测

1.(多选)(全国卷Ⅰ)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则              (　　)

A.绳OO′的张力也在一定范围内变化

B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【解析】选B、D。由于物块a静止,连接a和b的绳的张力以及绳OO′的张力不变,A、C错;对物块b受力分析可知,重力和绳拉力不变,则当F方向不变,大小在一定范围内变化时,水平方向的静摩擦力和竖直方向的支持力也在一定范围内变化,故选B、D。

2.如图所示,两个相同的物体A、B叠在一起放在粗糙的水平桌面上,连在物体B上的轻绳通过定滑轮与空箱C相连,箱内放有一小球与箱内壁右侧接触,整个系统处于静止状态。已知A、B的质量均为m,C的质量为M,小球的质量为m0,物体B与桌面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,不计滑轮摩擦和空气阻力,下列说法正确的是              (　　)

A.物体A受到三个力的作用

B.小球受到三个力的作用

C.桌面受到物体的摩擦力大小为2μmg

D.桌面受到物体的摩擦力大小为(M+m0)g

【解析】选D。由于整个系统处于静止状态,表明整个系统处于平衡状态,系统所受合外力为零,通过隔离法可知,该系统内每个物体所受合外力为零。由隔离法可知物体A受两个力(重力和物体B对其的支持力),小球受重力和空箱C对它的支持力两个力作用,故选项A、B错误;对空箱C和小球组成的系统进行受力分析可知,轻绳的拉力大小等于(M+m0)g,再通过对A、B两物体组成的系统受力分析知水平方向物体B受到的桌面对物体B的静摩擦力大小等于轻绳的拉力大小(M+m0)g,由牛顿第三定律可知,物体B对桌面的静摩擦力大小为(M+m0)g,故选项C错误,D正确。

【加固训练】

    如图所示,细绳一端与光滑小球连接,另一端系在竖直墙壁上的A点,在缩短细绳小球缓慢上移的过程中,细绳对小球的拉力F、墙壁对小球的弹力FN的变化情况为              (　　)

A.F、FN都不变

B.F变大、FN变小

C.F、FN都变大

D.F变小、FN变大

【解析】选C。以小球为研究对象,受力分析如图,设绳子与墙的夹角为θ,由平衡条件得:F=   ,FN=mgtan θ,把绳的长度减小,θ增加,cos θ减小,tan θ增大,则得到F和FN都增大,故选C。

3.如图所示,在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体,在圆环沿滑杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,则              (　　)

A.环只受三个力作用

B.环一定受四个力作用

C.物体做匀加速运动

D.悬绳对物体的拉力小于物体的重力

【解析】选B。分析物体M可知,其受到两个力的作用,重力和轻绳对其的拉力,因为悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,故二力平衡,物体做匀速运动,C、D错误;再对环进行受力分析可知,环受到重力、轻绳对环的拉力、滑杆对环的支持力和摩擦力,A错误,B正确。

4.(新题预测)如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移。在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是              (　　)

A.F不变,FN增大　　　　　　　 B.F不变,FN减小

C.F减小,FN不变      D.F增大,FN减小

【解析】选C。小球沿圆环缓慢上移过程,受重力G、拉力F、弹力FN三个力处于平衡状态。小球受力如图所示,由图可知△OAB∽△GFA,即:   =   =   ,当A点上移时,半径R不变,AB长度减小,故F减小,FN不变,故选项C正确。

5.(新题预测)如图所示,水平面上等腰三角形均匀框架顶角∠BAC=30°,一均匀圆球放在框架内,球与框架BC、AC两边接触但无挤压,现使框架以顶点A为转轴在竖直平面内顺时针方向从AB边水平缓慢转至AB边竖直,则在转动过程中

 (　　)

A.球对AB边的压力先增大后减小

B.球对BC边的压力先增大后减小

C.球对AC边的压力先增大后减小

D.以上说法都不正确

【解析】选A。如图,圆球受重力、AB边的支持力、AC边的支

持力三个力的作用,转动过程中两个支持力的夹角不变,故变化

规律如图所示,AB边的支持力F1→F1′→F1″→F1‴,先增大后减

小,AC边的支持力0→F2′→F2″→F2‴不断增大,再由牛顿第三

定律可知,选项A正确。