浙江省2020高考物理二轮复习专题一第二讲受力分析与共点力平衡课后作业含解析

浙江省2020高考物理二轮复习专题一第二讲受力分析与共点力平衡课后作业含解析

受力分析与共点力平衡 ‎ (建议用时：40分钟)‎ 一、选择题 ‎1．用一枚小磁铁将一张纸压在竖直的磁性黑板上，一同学向下拉白纸使白纸和磁铁一起向下匀速运动且保持相对静止．下列说法正确的是(　　)‎ A．白纸受到磁铁向上的摩擦力 B．白纸没有受到磁铁的摩擦力 C．磁铁只受到2个作用力 D．磁铁受到4个作用力 解析：选D.如图所示，对小磁铁受力分析可知，磁铁受到四个作用力，纸对磁铁的静摩擦力竖直向上，所以白纸受到的静摩擦力竖直向下，选项D正确，A、B、C均错误．‎ ‎2．在日常生活中，力的分解有着广泛的应用，如图为用斧子把树桩劈开的图示，斧子对木桩施加一个向下的力F时，产生了大小相等的两个侧向分力F1、F2，下列关系正确的是 (　　)‎ A．F＝2F1sin　　　　　　 B．F＝2F1sin θ C．F＝2F1cos D．F＝2F1cos θ 解析：选A.把向下的力F分解，如图所示，则F＝2F1sin，即A正确．‎ ‎3.如图所示，汽车B在水平路面上以相对于地面的速度v1向右运动，车上的货物A以相对于地面的速度v2‎ - 6 -‎ 向右运动．下列判断正确的是(　　)‎ A．若v1v2，货物A受到了汽车B所施加的向左的滑动摩擦力 D．若v1>v2，汽车B受到了货物A所施加的向右的滑动摩擦力 解析：选B.若v1v2时，货物A相对汽车B向左滑动，受到汽车B所施加的向右的滑动摩擦力，汽车B受到货物A所施加的向左的滑动摩擦力，故选项C、D错误．‎ ‎4.如图所示，斜面体M静止在水平面上，滑块m恰能沿斜面体匀速下滑，现在滑块上加一竖直向下的恒力F，则与未施加恒力F时相比，下列说法错误的是(　　)‎ A．m和M间的压力变大 B．m和M间的摩擦力变大 C．水平面对M的支持力变大 D．M和水平面间的摩擦力变大 解析：选D.m能够在M斜面匀速下滑，即μ＝tan θ.现施加一个竖直向下的恒力F，则物体依然能够匀速下滑．根据整体法可以判断，地面对M的支持力变为(M＋m)g＋F，水平方向没有摩擦力，摩擦力保持不变，所以选项C正确，D错误．对m的受力分析如图．所以施加压力F之后，m、M之间的压力变大，滑动摩擦力也变大，选项A、B正确．　‎ ‎5．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点．现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面体上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是(　　)‎ A．FN保持不变，FT不断增大 B．FN不断增大，FT不断减小 C．FN保持不变，FT先增大后减小 D．FN不断增大，FT先减小后增大 解析：选D.选小球为研究对象，其受力情况如图所示，用平行四边形定则作出相应的“力三角形OAB”，其中OA的大小、方向均不变，AB的方向不变，推动斜面时，FT逐渐趋于水平，B点向下移动，根据动态平衡，FT先减小后增大，FN不断增大，选项D正确．‎ - 6 -‎ ‎6．如图所示，用三条完全相同的轻质细绳1、2、3将A、B两个质量均为m的完全相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，轻绳1与竖直方向的夹角为45°，轻绳3水平，下列分析正确的是(　　)‎ A．细绳1上的拉力大小为2mg B．细绳2上拉力大小为2mg C．不知细绳2的偏角，细绳2上拉力算不出来 D．细绳3上拉力大小为mg 解析：选A.对球A和B整体受力分析，受重力和两个拉力，根据平衡条件，有：T1cos 45°＝T3，T1sin 45°＝2mg；联立解得：T1＝2mg，T3＝2mg；再对球B受力分析，受重力和两个细线的拉力，根据平衡条件，有：T2＝＝mg，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎7．甲图中小明用60 N的水平力推木箱，没推动，此时木箱受的摩擦力为F1；乙图中小明用100 N的水平力恰好能推动木箱，此时木箱受的摩擦力为F2；丙图中小明把木箱推动了，此时木箱受的摩擦力为F3.已知木箱对地面的压力为300 N，木箱与地面间动摩擦因数为0.3，则F1、F2、F3的大小分别为 (　　)‎ A．60 N，100 N，90 N B．0 N，100 N，300 N C．60 N，100 N，300 N D．0 N，100 N，90 N 解析：选A.甲图小明用的推力F＝60 N，木箱不动，木箱在水平方向受到两个力作用处于平衡状态，木箱受的摩擦力为静摩擦力，F1＝F＝60 N；乙图小明用的推力F′＝100 N，木箱恰好能被推动，静摩擦力达到最大值，F2＝F′＝100 N；丙图小明把木箱推动了，木箱受到了滑动摩擦力的作用，F3＝μFN＝0.3×300 N＝90 N，故选项A正确，选项B、C、D错误．‎ ‎8．自卸式货车可以提高工作效率，如图所示．在车厢由水平位置缓慢地抬起到一定高度且货物还未滑离车厢的过程中，货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff都在变化．下列说法中正确的是(　　)‎ - 6 -‎ A．FN逐渐增大 B．FN先减小后不变 C．Ff逐渐增大 D．Ff先增大后不变 解析：选C.设车厢与水平面的夹角为α，FN＝mgcos α，α增大，则FN减小，A、B错误．货物滑动前Ff＝mgsin α，α增大，则Ff增大，故C正确，D错误．‎ ‎9．如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是(　　)‎ A．绳的右端上移到b′，绳子拉力变小 B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大 C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移 解析：选B.设两段绳子间的夹角为2α，由平衡条件可知，2Fcos α＝mg，所以F＝，设绳子总长为L，两杆间距离为s，由几何关系L1sin α＋L2sin α＝s，得sin α＝＝，绳子右端上移，L、s都不变，α不变，绳子张力F也不变，A错误；杆N向右移动一些，s变大，α变大，cos α变小，F变大，B正确；绳子两端高度差变化，不影响s和L，所以F不变，C错误；衣服质量增加，绳子上的拉力增加，由于α不会变化，悬挂点不会右移，D错误．‎ ‎10．如图所示，a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A、B保持静止，细绳a是水平的，现对B球施加一个水平向右的力F，将B缓缓拉到图中虚线位置，A球保持不动，此过程中三根细绳张力Fa、Fb、Fc和F的变化情况是(　　)‎ A．F不变，Fc变大 B．F变大，Fc不变 C．Fb不变，Fa变大 D．Fa、Fb都变大 解析：选C.将B球隔离开，受力分析如图甲，设c偏离竖直方向夹角为θ，所以＝tan θ - 6 -‎ ‎；＝cos θ，当缓慢拉至虚线处时，θ角增大，因此可知拉力F变大，Fc也变大，所以选项A、B错误；将A、B两球看做整体，受力分析如图乙．根据正交分解法，设b与水平方向夹角为α， 在竖直方向：Fbsin α＝(mA＋mB)g，所以Fb大小保持不变，选项D错误；在水平方向Fa＝F＋Fbcos α，因为F变大，Fb、α均不变，所以Fa变大，选项C正确．‎ ‎　　‎ 二、非选择题 ‎11．如图所示，质量为m的物体，放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑．对物体施加一大小为F的水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，试求：‎ ‎(1)物体与斜面间的动摩擦因数；‎ ‎(2)这一临界角θ0的大小．‎ 解析：(1)斜面倾角为30°时，物体恰能匀速下滑，满足 mgsin 30°＝μmgcos 30°‎ 解得μ＝.‎ ‎(2)设斜面倾角为α，受力情况如图，由匀速直线运动的条件：‎ Fcos α＝mgsin α＋Ff FN＝mgcos α＋Fsin α Ff＝μFN 解得：F＝ 当cos α－μsin α→0，即cot α→μ时，F→∞‎ 即“不论水平恒力F多大”，都不能使物体沿斜面向上滑行，此时，临界角θ0＝α＝60°.‎ 答案：(1)　(2)60°‎ ‎12.在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示．仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球．无风时，‎ - 6 -‎ 金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？‎ 解析：选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示．金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零．可用以下四种方法求解．‎ 法一：力的合成法 如图乙所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtan θ.‎ 法二：力的分解法 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtan θ.‎ 法三：正交分解法 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丁所示．由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝FTsin θ－F＝0‎ Fy合＝FTcos θ－mg＝0‎ 解得F＝mgtan θ.‎ 法四：三角形法 三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示，由三角函数可求得F＝mgtan θ.‎ 由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角θ有关．因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小．‎ 答案：见解析 - 6 -‎ - 6 -‎