2020-2021年高考物理一轮复习核心考点专题6 受力分析 共点力的平衡

2020-2021年高考物理一轮复习核心考点专题6 受力分析 共点力的平衡

‎2020-2021年高考物理一轮复习核心考点专题6 受力分析 共点力的平衡 知识一 受力分析 ‎1．把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程．‎ ‎2．一般步骤 受力分析口诀：地球周围有重力，绕物一周找弹力．看看是否有摩擦，其他外力细分析．分力合力不重复，只画受力弃施力．‎ 知识二 共点力的平衡 ‎1．平衡状态 物体处于静止状态或匀速直线运动状态．‎ ‎2．平衡条件 F合＝0或者 如图甲和乙所示，小球静止不动，物块匀速运动．‎ 则小球F合＝0；‎ 物块Fx＝0，Fy＝0.‎ ‎3．平衡条件的推论 ‎(1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反．‎ ‎(2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形．‎ ‎(3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等，方向相反．‎ ‎(4)处理平衡问题的常用方法 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 效果分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力分别平衡 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力沿两个相互垂直的方向分解，物体在任一方向上的合力都为0‎ 合成法　　　　　　　　　　↓‎ 效果分解法 正交分解法 对点练习 1. 如图所示，物块a、b质量分别为2m、m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F作用下，两物块均处于静止状态，则 (　　)‎ A．物块b受四个力作用 B．物块b受到的摩擦力大小等于2mg C．物块b对地面的压力大小等于mg D．物块a受到物块b的作用力水平向右 ‎【答案】B ‎【解析】物块a受重力、墙壁的弹力、物块b的水平弹力和物块b的竖直向上的摩擦力作用而静止，所以物块a受到物块b的作用力是斜向右上方的，D错误；物块b受重力、地面的支持力、物块a的水平弹力、物块a的竖直向下的摩擦力及外力F作用而静止，A错误；物块a竖直方向上受重力和摩擦力保持平衡，所以物块a受到的摩擦力大小等于2mg，故物块b受到的摩擦力大小也为2mg, B正确；由整体法可知物块b对地面的压力大小等于3mg，C错误．‎ 2. 如图所示，一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演．已知独轮车和演员的总质量为60 kg，两侧钢索的夹角为120°，钢索所能承受的最大拉力为2 000 N，g取10 m/s2.当独轮车和演员在图示位置静止不动时，钢索对独轮车的作用力大小为(　　)‎ A．600 N B．1 200 N C．2 000 N D．4 000 N ‎【答案】A ‎【解析】选独轮车和演员整体为研究对象，进行受力分析，受重力G和钢索的作用力F，由平衡条件可知，F＝G＝600 N，所以选项A正确．‎ ‎3.　如图所示，在粗糙水平面上放一斜面体a，有一物体b在斜面上刚好匀速下滑，现在b上施加沿斜面向下的力F，使b沿斜面加速下滑，则(　　)‎ A．a保持静止，且没有相对水平面运动的趋势 B．a保持静止，但有相对水平面向右运动的趋势 C．a保持静止，但有相对水平面向左运动的趋势 D．因未给出所需数据，无法判断a是否运动或有无运动趋势 ‎【答案】A ‎【解析】未施加力F时，若以b为研究对象，由平衡条件知，b所受支持力和摩擦力的合力方向竖直向上，大小等于b的重力，因此b对a的压力和摩擦力的合力方向竖直向下，a没有相对水平面运动的趋势．施加沿斜面向下的力F后，斜面体所受各力均未发生变化，故a仍保持静止状态，且没有相对水平面运动的趋势，即选A.‎ ‎4. 如图，小球系在细绳的一端，放在倾角为α的光滑斜面上，用力将斜面在水平桌面上缓慢向左移动，使小球缓慢上升(最高点足够高)，那么在斜面运动的过程中，细绳的拉力将(　　)‎ A．先增大后减小 B．先减小后增大 C．一直增大 D．一直减小 ‎【答案】B ‎【解析】将斜面在水平桌面上缓慢地向左推移，小球始终处于平衡状态，受力分析并合成如图所示，由平衡条件得合力F′＝G，即支持力FN和拉力FT的合力大小和方向均不发生变化，当斜面在水平桌面上缓慢地向左推移时，细线与竖直方向的夹角逐渐变大，FT的方向发生变化，画出平行四边形如图所示，由图可看出，拉力先减小后增大，支持力一直在增大，选项B正确．‎ 5. 如图所示，物体A和B叠放在固定光滑斜面上，A、B的接触面与斜面平行，当A、B以相同的速度沿斜面向上运动时，关于物体A的受力个数，正确的 是 (　　)‎ A.2　　　 B.3　 C.4　　　 D.5‎ ‎【答案】B ‎【解析】由于A、B一起运动，加速度相同，没有相对运动趋势，故没有摩擦力。物体A受到重力、支持力、压力共3个力，选项B正确。‎ 6. ‎“阶下儿童仰面时，清明妆点正堪宜。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 (　　)‎ ‎【答案】A ‎【解析】在B、C、D三个受力图中，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。‎ 7. 如图所示，乙烷球棍模型是由6个氢原子球和2个碳原子球组成，其中，下层的3个氢原子与碳原子之间用铰链轻杆连接，碳氢键与碳碳键间的夹角为120°，各层碳氢键间的夹角为120°‎ ‎，已知，每个氢原子模型球的质量为m0，每个碳原子模型球的质量为3m0，共价键的质量不计。若假设碳碳键的张力和底层碳氢键的张力分别为F1、F2，则关于F1、F2的值正确的是 (　　)‎ A.F1=6m0g，F2=9m0g B.F1=9m0g，F2=4m0g C.F1=6m0g，F2=6m0g D.F1=4m0g，F2=9m0g ‎【答案】C ‎【解析】将上层看作一个整体，整体受到重力和碳碳键的张力，故F1=6m0g，对下层碳原子分析，根据力的平衡条件可得3F2cos 60°=9m0g，解得F2=6m0g，选项C正确。‎ 5. 如图所示，一只松鼠沿着较粗均匀的树枝从右向左缓慢爬行，在松鼠从A运动到B的过程中，下列说法正确的是 (　　)‎ A.松鼠对树枝的弹力保持不变 B.松鼠对树枝的弹力先减小后增大 C.松鼠对树枝的摩擦力先减小后增大 D.树枝对松鼠的作用力先减小后增大 ‎【答案】C ‎【解析】设树枝的切线与水平方向的夹角为θ，松鼠所受的弹力N=mgcosθ，从A到B的过程中，θ先减小后增大，则弹力先增大后减小，选项A、B错误；松鼠所受的摩擦力f=mgsinθ，从A到B的过程中，θ 先减小后增大，则摩擦力先减小后增大，选项C正确；树枝对松鼠的作用力与松鼠的重力等大反向，所以树枝对松鼠的作用力大小不变，选项D错误。‎ 5. 如图所示，A、B、C三个物块重力均为100 N，小球P重40 N，作用在物块B上的水平力F=20 N，整个系统静止，不计绳子质量，下列说法正确的是(　　)‎ A.物块C受6个力作用 B.A和B之间的摩擦力是20 N C.B和C之间的摩擦力是20 N D.C与桌面间的摩擦力是40 N ‎【答案】AC ‎【解析】水平绳子对C的拉力F1=GP=40 N；A与B之间没有摩擦力，C对B的摩擦力向右，大小为20 N，则B对C的摩擦力大小为20 N，向左，那么桌面对C的摩擦力大小也为20 N，向左，C受重力、B对C的压力、桌面对C的支持力、绳子的拉力、桌面对C的摩擦力、B对C的摩擦力，共受6个力，故本题选A、C。‎ 6. 如图所示，物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环B套在与竖直方向成θ=37°的粗细均匀的固定杆上，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环B恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数μ=0.4，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A和滑环B的质量之比为 (　　)‎ A.‎7‎‎5‎　　　 B.‎5‎‎7‎　　　 C.‎13‎‎5‎　　　　 D.‎5‎‎13‎ ‎【答案】C ‎【解析】设物块A和滑环B的质量分别为m1、m2，若杆对B的弹力垂直于杆向下，因滑环B恰好不能下滑，则由平衡条件有m2gcos θ=μ(m1g-m2gsin θ)，解得m‎1‎m‎2‎=‎13‎‎5‎；若杆对B的弹力垂直于杆向上，因滑环B恰好不能下滑，则由平衡条件有m2gcos θ=μ(m2gsin θ-m1g)，解得m‎1‎m‎2‎=-‎7‎‎5‎(舍去)。综上选项C正确。‎ 5. 如图所示，质量M=1 kg 的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m=0.5 kg的小球相连，今用跟水平方向成60°角的力F=5‎3‎ N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中木块、小球的相对位置保持不变，取g=10 m/s2。在运动过程中，求： ‎ ‎(1)轻绳与水平方向的夹角θ。‎ ‎(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。‎ ‎【答案】(1)30°　(2)‎3‎‎3‎ ‎【解析】(1)小球处于平衡状态，其所受合力为零。以小球为研究对象分析受力如图甲所示，由平衡条件得，水平方向Fcos60°-Tcosθ=0，竖直方向Fsin60°-Tsinθ-mg=0，解得θ=30°。‎ ‎(2)以木块和小球整体为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件得，水平方向有Fcos 60°-μN=0，竖直方向有Fsin 60°+N-mg-Mg=0，解得μ=‎3‎‎3‎。‎