高考物理一轮复习课时分层作业（六）受力分析共点力的平衡含答案

课时分层作业(六)　受力分析　共点力的平衡

基础性题组

1.

[2021·浙江卷1月，4]如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向左加速运动时，长木板保持静止，此时(　　)

A．小车只受重力、支持力作用

B．木板对小车的作用力方向水平向左

C．木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力

D．木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等

2．[2022·山东临沂统考]如图所示，粗糙的固定斜面上放有一小物块(视为质点)，小物块处于静止状态，连接在物块上的轻绳a竖直，轻绳b与斜面平行．关于物块受力，下列分析正确的是(　　)

A．绳a对物块一定有作用力

B．绳b对物块一定有作用力

C．斜面对物块一定有作用力

D．物块可能受到4个力作用

3．一根细线上端固定，下端系着一个质量为m的小球．给小球施加拉力F，使小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为θ，如图所示．则拉力F(　　)

A．方向可能在图中Ⅰ区内

B．方向可能在图中Ⅱ区内

C．最小值为mg cos θ

D．最小值为mg tan θ

4．如图所示，半圆ABC是由一条光滑的杆弯曲而成的．带有小孔的小球穿在杆上，在水平拉力F的作用下小球由半圆最低点B开始缓慢升高，此过程中半圆ABC竖直固定不动，A、C连线水平．在小球缓慢上升的过程中，有关水平拉力F、杆对小球的作用力FN的变化情况，下列说法正确的是(　　)

A．F保持不变         B．F逐渐变小

C．FN逐渐变大         D．FN逐渐变小

5．[人教版必修第一册·P75·T2改编](多选)一根轻绳一端系小球P，另一端系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和小球P之间夹有一长方体物块Q，如图所示，在小球P、物块Q均处于静止状态的情况下，下列有关说法正确的是(　　)

A．物块Q受3个力

B．小球P受4个力

C．若O点下移，物块Q受到的静摩擦力将增大

D．若O点上移，绳子的拉力将变小

6．(多选)如图所示，一个质量为m＝0.4  kg的小球穿在水平直杆上处于静止状态，现对小球施加一个5 N的拉力F，F与杆的夹角为53°，小球与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，则(　　)

A．小球受到2个力

B．小球受到3个力

C．若F＝10 N，则小球受4个力

D．若F＝10 N，则小球受3个力

7．如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆上P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为(　　)

A．10 N     B．8 N

C．6 N     D．5 N

8．(多选)如图，把重为20 N的物体放在倾角为θ＝30°的粗糙斜面上并静止．物体与固定斜面上的轻弹簧相连接，若物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N，则弹簧的弹力(弹簧与斜面平行)(　　)

A．可以为22 N，方向沿斜面向上

B．可以为2 N，方向沿斜面向下

C．可以为2 N，方向沿斜面向上

D．不可以为零

9．[2021·八省联考广东卷]某同学参加“筷子夹玻璃珠”游戏．如图所示，夹起玻璃珠后，左侧筷子与竖直方向的夹角θ为锐角，右侧筷子竖直，且两筷子始终在同一竖直平面内．保持玻璃珠静止，忽略筷子与玻璃珠间的摩擦．下列说法正确的是(　　)

A．两侧筷子对玻璃珠的合力比重力大

B．两侧筷子对玻璃珠的合力比重力小

C．左侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

D．右侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大

10.

(多选)中国传统的石拱桥是力与美的完美结合，如图所示是科技馆中小朋友搭建的拱桥模型，1、2与4、5分别是左右对称的塑料构件，构件1、5紧贴在支撑底座上，构件1、2、3的左侧面与竖直面夹角分别为α、β、γ，且α＞β＞γ.小朋友重力为G，构件质量不计，小朋友站在构件3的正中间保持静止，可近似认为5块构件表面光滑．下列说法正确的是(　　)

A．底座与构件1间的弹力等于

B．底座与构件1间的弹力等于

C．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大

D．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变小

综合性题组

11．如图所示，质量为m＝10 kg的木箱置于水平地面上，它与地面间的动摩擦因数μ＝，受到一个与水平方向成θ角斜向上的拉力F.为使木箱做匀速直线运动，拉力F的最小值以及此时θ分别是(g取10 m/s2)(　　)

A．50 N和30°      B．50 N和60°

C． N和30°      D． N和60°

12．[2022·河北省唐山市高三一模]某同学用拇指和食指掐住质量为500 g的玻璃瓶上同高度的A、B位置处于静止状态，且瓶相对于手指恰好不下滑．该位置侧壁与竖直方向夹角为30°，其截面如图所示．若玻璃瓶与手指之间的动摩擦因数为μ＝0.2，手指可视为形状不变的圆柱体，重力加速度g＝10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则拇指与玻璃瓶之间的摩擦力为(　　)

A．1.25 N      B．2.5 N

C． N     D． N

13．[2022·四川省成都市高三三诊]如图，光滑球A与粗糙半球B放在倾角为30°的斜面C上，C放在水平地面上，均处于静止状态．若A与B的半径相等，A的质量为2m，B的质量为m，重力加速度大小为g，则(　　)

A．C对A的支持力大小为mg

B．C对B的摩擦力大小为mg

C．B对A的支持力大小为mg

D．地面对C的摩擦力大小为mg

14.

如图所示，质量为m2的物体Q通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与另一质量为m1的物体P相连，P与水平地面之间的动摩擦因数μ＝0.3，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，轻绳OA能承受的最大拉力为300 N.欲使Q、P均保持静止，且轻绳OA不断裂，则P、Q的质量可能为(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　)

A．m1＝80 kg，m2＝30 kg

B．m1＝70 kg，m2＝30 kg

C．m1＝65 kg，m2＝20 kg

D．m1＝45 kg，m2＝20 kg

课时分层作业(六)　受力分析　共点力的平衡

1．解析：小车受重力、支持力和木板对小车的摩擦力，A错误；木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力，根据平行四边形定则可知合力方向一定不在水平方向，B错误；根据牛顿第三定律可知，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，C错误，D正确．

答案：D

2．解析：如果物块受到重力、支持力和摩擦力作用处于平衡状态，则绳a、b对物块没有作用力，故A、B错误．如果绳子a的拉力大小等于物块的重力，则斜面对物块没有作用力，故C错误．如果b绳的拉力等于0，a的拉力小于物块的重力，则物块受到重力、a绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力4个力作用；也可能是a的拉力为零，受到重力、b绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力4个力作用，故D正确．

答案：D

3．解析：

小球受竖直向下的重力mg和沿细线斜向上的拉力T以及拉力F，三力平衡，则力F必在mg和T夹角的对角范围内，即在图中的Ⅱ区域，当力F与T垂直时，F最小，最小值为Fmin＝mg sin θ.

答案：B

4．解析：

小球受到重力、杆的弹力、水平拉力作用，F与FN的变化情况如图所示，由图可知，在小球向上移动的过程中，FN与竖直方向的夹角变大，F逐渐变大，FN逐渐变大．故选项C 正确．

答案：C

5．解析：对P和Q进行受力分析可知，P受重力、绳子的拉力、Q对P的弹力、Q对P的摩擦力，Q受重力、墙壁的弹力、P对Q的弹力、P对Q的摩擦力，因此A错误，B正确；分析Q的受力情况可知，若O点下移，Q处于静止状态，其受到的静摩擦力等于重力不变，C错误；对P进行受力分析可知，若O点上移，绳子的拉力将变小，D正确．

答案：BD

6.

解析：如图在沿杆和垂直杆方向建立直角坐标系，F在y轴上的分力Fy＝F sin 53°＝4 N，F与重力在y轴上的合力刚好为0，所以杆与小球只接触不挤压，无弹力和摩擦力，A对，B错；当F＝10 N时，F′y＝8 N，它与重力沿垂直杆方向的合力为4 N，垂直于杆向上，此时杆对小球的弹力垂直于杆向下，且F在水平方向上有分力，因此杆对小球还有摩擦力，小球一共受四个力，C对，D错．

答案：AC

7.

解析：设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示．同一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等，设为α，则根据几何关系可知∠NQM＝∠NMQ＝α，故NQ＝MN，即PM等于绳长；根据几何关系可得：sin α＝＝＝0.6，则cos α＝0.8，根据平衡条件可得：2FTcos α＝G，解得：FT＝5 N，故D正确．

答案：D

8．解析：将重力按照作用效果分解：平行斜面的下滑分力为mg sin 30°＝10 N，垂直斜面的垂直分力为mg cos 30°＝10 N；当最大静摩擦力平行斜面向下时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N，弹簧弹力为拉力，等于22 N；当最大静摩擦力平行斜面向上时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N，弹簧弹力为推力，等于2 N；故弹簧弹力可以是不大于2 N推力或者不大于22 N的拉力，也可以没有弹力；故A、B、C均正确．

答案：ABC

9．解析：

对玻璃珠受力分析如图所示，受到重力G、左侧筷子对玻璃珠的弹力F1、右侧筷子对玻璃珠的弹力F2，玻璃珠在三个力的作用下处于平衡状态．根据平衡条件可知，两侧筷子对玻璃珠的合力与重力等大反向，故A、B错误；根据平衡条件，竖直方向有F1sin θ＝G，水平方向有F2＝F1cos θ，联立得F1＝，F2＝G cot θ，由于θ小于90°，则一定有F1>G，而F2不一定大于G，故C正确，D错误．

答案：C

10．解析：

对5块构件与小朋友整体的受力分析如图所示．有F1sin α＋F5sin α＝G，由对称性可知，支撑底座对构件1、5的弹力大小相等，有F1＝F5，可得F1＝，选项A正确，B错误．同理，对构件2、3、4与小朋友整体分析，可得构件1、2间的弹力F2＝，对构件3与小朋友整体分析，可得构件2、3间的弹力F3＝，可知底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大，选项C正确，D错误．

答案：AC

11．解析：木箱受到重力mg，拉力F、地面的支持力和滑动摩擦力作用，根据平衡条件得F cos θ＝Ff，F sin θ＋FN＝mg，又Ff＝μFN，联立解得F＝＝，其中tan α＝＝，α＝60°.由数学知识知，当θ＋α＝90°，即θ＝30° 时，F有最小值，且最小值为Fmin＝＝ N＝50 N．选项A正确．

答案：A

12．解析：对玻璃瓶受力分析，并正交分解，如图所示，根据平衡条件有2f cos θ＋2N sin θ＝mg，又f＝μN，联立并代入数据得f＝ N，故C正确，A、B、D错误．

答案：C

13．解析：

对球A进行受力分析，如图所示，由几何关系可知，C对A的支持力、B对A的支持力与A的重力的反向延长线的夹角都是30°，由平衡条件可知FBA＝FCA＝＝.故C正确，A错误；以A、B整体为研究对象，沿斜面方向的静摩擦力与重力的分力平衡，所以C对B的摩擦力大小为Ff＝(GA＋GB)sin 30°＝，故B错误；以A、B、C整体为研究对象，在水平方向不受力，所以地面对C的摩擦力大小为0，故D错误．

答案：C

14．解析：

对结点O受力分析，如图所示，结点O平衡，故有FT＝，F＝m2g tan θ，结合题意，P、Q需满足FT≤300 N，且F≤μm1g，可得m2≤24 kg，m1≥60 kg，故A、B、D错误，C正确．

答案：C