2021高考物理一轮复习-第2章-相互作用-专题二-共点力的平衡条件和应用课时作业.doc

2021高考物理一轮复习 第2章 相互作用 专题二 共点力的平衡条件和应用课时作业

2021高考物理一轮复习 第2章 相互作用 专题二 共点力的平衡条件和应用课时作业

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专题二　共点力的平衡条件和应用

1.

(多选)如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是(　　)
A．物体A可能只受到三个力的作用
B．物体A一定受到四个力的作用
C．物体A受到的滑动摩擦力大小为Fcos θ
D．物体A对水平面的压力大小一定为Fsin θ
BC
2．如图所示，斜面的倾角为30°，物块A、B通过轻绳连接在弹簧测力计的两端，A、B重力分别为10 N、6 N，整个装置处于静止状态，不计一切摩擦，则弹簧测力计的读数为(　　)

A．1 N　　　　　　　　　 B.5 N
C．6 N D.11 N
B　[对物体A由共点力平衡条件有FT－GAsin 30°＝0，由牛顿第三定律可知，弹簧测力计的读数为FT＝5 N。选项B正确。]
3.

如图所示，静止在水平地面上的木箱，受到一个方向不变的斜向上的拉力F作用。F从零开始逐渐增大，木箱离开地面前，受到的摩擦力将(　　)
A．逐渐增大 B.逐渐减小
C．先逐渐增大，后又减小 D.先逐渐减小，后又增大
C　[设F与水平方向的夹角为α。木箱处于静止状态时，根据平衡条件得，木箱所受的静摩擦力为Ff＝Fcos α，F增大时，Ff增大；木箱运动时，所受的支持力FN＝G－Fsin α，F增大时， FN减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为Ff′＝μFN，FN减小，则Ff′小。故C正确。]
4．(2020·湖北恩施质检)如图所示，倾角为θ＝37°的斜面体放在水平面上，斜面上的一个质量为m的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．mg B.mg
C.mg D.2mg
C　[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＝mg，故选C。]
5.

(2020·浙江杭州模拟)如图所示，一个“房子”形状的铁制音乐盒静止在水平面上，一个塑料壳里面装有一个圆柱形强磁铁，吸附在“房子”的顶棚斜面，保持静止状态。已知顶棚斜面与水平方向的夹角为θ，塑料壳和磁铁的总质量为m，塑料壳和斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则以下说法正确的是(　　)
A．塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcos θ
B．顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小一定为μmgcos θ
C．顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mg
D．磁铁的磁性若瞬间消失，塑料壳不一定会往下滑动
D　[塑料壳和磁铁整体受到重力mg、音乐盒的吸引力F、音乐盒的支持力FN、以及静摩擦力Ff，受力平衡，则在垂直顶棚斜面方向上有FN＝mgcos θ＋F，沿顶棚斜面方向上有Ff＝mgsin θ，由于是静摩擦力，不一定等于μmgcos θ，故A、B错误；圆柱形强磁铁和塑料壳整体静止，受力平衡，则顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小等于重力和F的合力，故C错误；磁铁的磁性若瞬间消失，若mgsin θ≤μmgcos θ，则塑料壳不会往下滑动，故D正确。]
6.

(2020·山西太原调研)如图所示，轻绳OA一端固定在天花板上，另一端系一光滑的圆环，一根系着物体的轻绳穿过圆环后，另一端固定在墙上B点，且OB处于水平。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动，且OB段的轻绳始终保持水平，则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的变化情况是(　　)
A．FTA增大，FTB不变　　 B.FTA、FTB均不变
C．FTA不变，FTB增大 D.FTA、FTB均减小
B　[因为圆环光滑，则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小FTC、FTB始终相等，且等于物体的重力。又OB段轻绳始终保持水平，OC段轻绳始终保持竖直，则A点缓慢右移，圆环也随之右移，角θ不变，由平衡条件可知OA段绳上所受的拉力不变。故B项正确。]
7.

(2020·山东临沂模拟)如图所示，斜面与水平面、斜面与挡板间的夹角均为30°，一小球放置在斜面与挡板之间，挡板对小球的弹力为FN1，斜面对小球的弹力为FN2，以挡板与斜面连接点所形成的水平直线为轴，将挡板从图示位置开始缓慢地转到水平位置，不计摩擦，在此过程中(　　)
A．FN1始终减小，FN2始终增大
B．FN1始终增大，FN2始终减小
C．FN1始终减小，FN2先减小后增大
D．FN1先减小后增大，FN2始终减小
D　[对小球受力分析如图所示，将FN1与FN2合成，其合力与重力等大、反向，挡板转动时，FN2的方向不变，FN1的方向按图中a→b→c的规律变化，为满足平行四边形定则，其大小变化规律为先减小后增大，在挡板与斜面垂直时最小。与此对应，FN2的大小一直减小。故D正确。]

8.

如图所示，物体A的表面光滑，在水平方向的外力F(方向通过球心)的作用下，物体B紧靠在表面粗糙的竖直墙壁上，A、B始终处于静止状态。则下列说法中正确的是(　　)
A．物体B至少受到两个摩擦力的作用
B．缓慢增大外力F，物体B受到的摩擦力一定减小
C．缓慢增大外力F，物体A对地面的压力将增大
D．缓慢增大外力F，物体B对A的压力可能不变
C　[物体A表面光滑，所以A、B之间没有摩擦力存在，B最多受到墙壁施加的一个摩擦力作用，选项A错误。隔离A，对A进行受力分析，根据平衡条件可知，B对A的压力的水平分力与外力F平衡，因为B对A的压力的方向不变，所以随着F的增大，B对A的压力增大，选项D错误。在竖直方向上，随着F的增大，B对A的压力的竖直分力增大，故物体A对地面的压力增大，选项C正确。把A、B视为一个整体来进行受力分析，由于B受到的摩擦力的大小和方向无法确定，所以其变化情况也无法确定，选项B错误。]
9．(2020·山西吕梁一模)如图所示，倾角为θ的斜面上有质量为m的木块，它们之间的动摩擦因数为μ，现用水平力F推动木块，使木块恰好沿斜面向上做匀速直线运动，斜面始终保持静止。斜面对木块的支持力为FN，斜面对木块的摩擦力为Ff，下列说法错误的是(　　)

A．斜面对木块的支持力FN＝mgcos θ
B．斜面对木块的支持力FN＝mgcos θ＋Fsin θ
C．斜面对木块的摩擦力平行于斜面向下
D．斜面对木块的摩擦力Ff＝μFN
A　[对木块受力分析，如图所示，则斜面对木块的支持力FN＝mgcos θ＋Fsin θ，所以A错，B对。木块沿斜面向上做匀速直线运动，所以斜面对木块的摩擦力平行于斜面向下，所以C对。Ff＝μFN，所以D对。本题选A。]

10.

(多选)如图所示，将一根不可伸长、柔软的轻绳两端分别系于A、B两点，一物体用动滑轮悬挂在绳子上，达到平衡时，两段绳子间夹角为θ1，绳子张力为F1；将绳子B端移至C点，等整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ2，绳子张力为F2；将绳子B端移至D点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ3，绳子张力为F3，不计摩擦，则(　　)
A．θ1＝θ2＝θ3 B.θ1＝θ2<θ3
C．F1>F2>F3 D.F1＝F2<F3
BD　[

当绳子系于A、B时设绳子结点为O，对其受力分析，如图，根据几何关系，有AOsin ＋OBsin ＝AC。
同理，当绳子右端从B移动到C点时，有AO′sin ＋O′Bsin ＝AC，绳子长度不变，有AO＋OB＝AO′＋O′B，所以sin ＝sin ，故θ1＝θ2。绳子的结点受重力和两个绳子的拉力，由于绳子夹角不变，根据三力平衡可知，绳子拉力不变，即F1＝F2；绳子右端从B移动到D点时，绳子间夹角显然变大，绳子的结点受重力和两个绳子的拉力，再次根据共点力平衡条件可得F1<F3，故θ1＝θ2<θ3，F1＝F2<F3。]

11.

(2020·河南省濮阳市模拟)(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，m1在地面，m2在空中。此时，力F与水平方向成θ角，弹簧中弹力大小为F1，弹簧轴线与水平方向的夹角为α，m1受地面的摩擦力大小为Ff，则下列正确的是(　　)
A．θ一定大于α B.θ可能等于α
C．F一定大于F1 D.F一定大于Ff
ACD　[m2受三力平衡：m2g、F、F1，
根据平衡条件知，F的水平分力与F1的水平分力大小相等，
即：Fx＝Fcos θ＝F1cos α＝Fx1，
F的竖直分力比F1的竖直分力大，
即：Fy＝Fsin θ＝F1sin α＋m2g＝Fy1＋m2g，
根据F合＝，Fx＝Fx1，Fy>Fy1，所以F>F1，
根据tan θ＝，tan α＝，所以θ>α，
根据整体法得：Fcos θ＝Ff，
所以F>Ff
故A、C、D正确，B错误。]
12．如图所示，小球A、B通过一条细绳跨过定滑轮连接，它们都套在一根竖直杆上。当两球平衡时，连接两球的细绳与水平方向的夹角分别为θ和2θ。假设装置中的各处摩擦均不计，则A、B球的质量之比为(　　)

A．2cos θ∶1　　　　　　 B.1∶2cos θ
C．tan θ∶1 D.1∶2sin θ
B　[对A、B两球受力分析如图所示，由力的平衡条件可知，FT′sin θ＝mAg、FTsin 2θ＝mBg，FT′＝FT，解得mA∶mB＝sin θ∶sin 2θ＝1∶2cos θ，B正确。]

13.

(多选)如图，若半圆弧轨道的半径为R，上端固定在轻环A，下端分别固定在M、N点的两根轻弹簧a、b，两弹簧的原长均为，环A静止时弹簧a长度为R，与MN的夹角θ＝30°，则下列说法正确的是(　　)
A．弹簧a、b的弹力大小之比为∶1
B．弹簧a、b的弹力大小之比为1∶
C．弹簧a、b的劲度系数之比为(6－)∶1
D．弹簧a、b的劲度系数之比为(6＋)∶11
AD　[

作受力分析图如图所示，环A静止时弹簧a的长度La＝R，则弹簧b的长度Lb＝R，由于La>，Lb>，说明两弹簧的弹力均表现为拉力。弹簧b的拉力Fb＝FN2＝FN1tan α，弹簧a的拉力Fa＝FN1，由几何关系知α＝θ＝30°，解得＝，选项A正确，B错误；弹簧a的伸长量xa＝La－＝R，弹簧b的伸长量xb＝Lb－＝R，根据胡克定律有Fa＝kaxa，Fb＝kbxb，解得＝，选项D正确，C错误。]
14.

如图所示，质量为m(可以看成质点)的小球P，用两根轻绳OP和O′P在P点拴结后再分别系于竖直墙上相距0.4 m的O、O′两点上，绳OP长0.5 m，绳O′P长0.3 m，今在小球上施加一方向与水平成θ＝37°角的拉力F，将小球缓慢拉起。绳O′P刚拉直时，OP绳拉力为FT1，绳OP刚松弛时，O′P绳拉力为FT2，则FT1∶FT2为(sin 37°＝0.6；cos 37°＝0.8)(　　)
A．3∶4 B.4∶3
C．3∶5 D.4∶5
C　[绳O′P刚拉直时，由几何关系可知此时OP绳与竖直方向夹角为37°，小球受力如图甲，则FT1＝mg。绳OP刚松弛时，小球受力如图乙，则FT2＝mg。则FT1∶FT2＝3∶5，选项C正确。]