
一、共點(diǎn)力
如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多個(gè)力的作用,這些力共同作用在同一點(diǎn)上,或者雖不作用在同一點(diǎn)上,但是它們的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn),這樣一組力叫作共點(diǎn)力.
二、共點(diǎn)力平衡的條件
1.平衡狀態(tài):
物體受到幾個(gè)力作用時(shí),保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).
2.在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0.
即F合=0或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx合=0,Fy合=0)),其中Fx合和Fy合分別是將力進(jìn)行正交分解后,物體在x軸和y軸上所受的合力.
技巧點(diǎn)撥
一、力的正交分解法
1.力的正交分解法:把力沿著兩個(gè)選定的相互垂直的方向分解的方法.
2.兩種典型情況的力的正交分解(如圖甲、乙所示)
(1)水平面上物體斜向上的拉力的分解
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx=Fcs α,Fy=Fsin α))
(2)在斜面上物體重力的分解
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Gx=Gsin α,Gy=Gcs α))
3.正交分解法求合力
(1)建立直角坐標(biāo)系:以共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),直角坐標(biāo)系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標(biāo)軸上.
(2)正交分解各力:將每一個(gè)不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上,并求出各分力的大小,如下圖所示.
(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和,即:Fx=F1x+F2x+…,F(xiàn)y=F1y+F2y+….
(4)求共點(diǎn)力的合力:合力大小F=eq \r(F\\al(x2,)+F\\al(y2,)),設(shè)合力的方向與x軸的夾角為α,則tan α=eq \f(Fy,Fx).
二、共點(diǎn)力及共點(diǎn)力的平衡條件
1.對(duì)共點(diǎn)力的理解
(1)共點(diǎn)力作用于物體的同一點(diǎn)(如圖甲),或者力的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)(如圖乙).
(2)說(shuō)明:共點(diǎn)力的交點(diǎn)不一定在物體上,但在畫(huà)物體的受力圖時(shí),一般把共點(diǎn)力的作用點(diǎn)平移到物體的重心.
2.平衡狀態(tài)
(1)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).
(2)對(duì)靜止的理解:“靜止”要滿足兩個(gè)條件:v=0,a=0,缺一不可.“保持”某狀態(tài)與某“瞬時(shí)”狀態(tài)有區(qū)別.例如,豎直上拋的物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),這一瞬時(shí)速度為零,但這一狀態(tài)不可能保持,因而上拋物體在最高點(diǎn)不能稱(chēng)為靜止,即速度為零不等同于靜止.
3.共點(diǎn)力的平衡條件
(1)共點(diǎn)力的平衡條件是合力為0.
(2)表示為:F合=0;或?qū)⒏髁Ψ纸獾絰軸和y軸上,滿足Fx合=0,且Fy合=0.
①二力平衡:若物體在兩個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài),則這兩個(gè)力一定等大、反向.
②三力平衡:若物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),則其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向.
③多力平衡:若物體在n個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),則其中任意(n-1)個(gè)力的合力與第n個(gè)力等大、反向.
④如果物體所受合力為零,那么物體在任一方向上所受的合力都為零.
三、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用
求解共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的一般步驟
(1)根據(jù)問(wèn)題的要求,恰當(dāng)?shù)剡x取研究對(duì)象.
(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,畫(huà)出受力分析圖.
(3)通過(guò)平衡條件,找出各個(gè)力之間的關(guān)系,或由平衡條件列方程,即Fx合=0,F(xiàn)y合=0.
(4)聯(lián)立方程求解,必要時(shí)對(duì)解進(jìn)行討論.
四、物體在三個(gè)力或多個(gè)力作用下的平衡問(wèn)題的解法
1.力的合成法——一般用于受力個(gè)數(shù)為三個(gè)時(shí)
(1)確定要合成的兩個(gè)力;
(2)根據(jù)平行四邊形定則作出這兩個(gè)力的合力;
(3)根據(jù)平衡條件確定兩個(gè)力的合力與第三力的關(guān)系(等大反向);
(4)根據(jù)三角函數(shù)或勾股定理解三角形.
2.正交分解法——一般用于受力個(gè)數(shù)為三個(gè)或三個(gè)以上時(shí)
(1)建立直角坐標(biāo)系;
(2)正交分解各力;
(3)沿坐標(biāo)軸方向根據(jù)平衡條件列式求解.
五、利用正交分解法分析多力平衡問(wèn)題
1.將各個(gè)力分解到x軸和y軸上,根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件列式(Fx=0,F(xiàn)y=0)求解.
2.x、y軸的選擇原則:使盡可能多的力落在x、y軸上,需要分解的力盡可能少,被分解的力盡可能是已知力.
3.此方法多用于三個(gè)或三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體平衡,三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡一般要采用正交分解法.
例題精練
1.(寧德模擬)超市貨架陳列著四個(gè)完全相同的籃球,不計(jì)摩擦,擋板均豎直,則4球中對(duì)圓弧面壓力最小的球是( )
A.a(chǎn)球B.b球C.c球D.d球
【分析】對(duì)其中的一個(gè)小球受力分析,受重力、擋板支持力和圓弧面的支持力,根據(jù)平衡條件列式求解出圓弧面支持力表達(dá)式進(jìn)行分析即可.
【解答】解:對(duì)球受力分析,如圖所示:
設(shè)圓弧面切線與水平方向的夾角為α,根據(jù)平衡條件,有:
N=
故α越小,N越小,故支持力最小的是d球,根據(jù)牛頓第三定律,壓力最小的也是d球;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是受力分析后推導(dǎo)出彈力的表達(dá)式進(jìn)行分析,基礎(chǔ)題目.
2.(上海學(xué)業(yè)考試)“天宮一號(hào)”探測(cè)器在火星表面懸停以尋找最佳著陸點(diǎn)。當(dāng)它水平勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),不計(jì)空氣阻力,其噴氣方向?yàn)椋? )
A.豎直向上B.斜向上C.豎直向下D.斜向下
【分析】當(dāng)“天宮一號(hào)”水平勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),它處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷它的噴氣方向。
【解答】解:當(dāng)“天宮一號(hào)”水平勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),它處于平衡狀態(tài),此時(shí)它受到豎直向下的重力,根據(jù)二力平衡可判斷出通過(guò)噴氣使它受到的反作用力應(yīng)豎直向上,故“天宮一號(hào)”的噴氣方向?yàn)樨Q直向下,故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考察簡(jiǎn)單的二力平衡,只要?jiǎng)e被“水平勻速運(yùn)動(dòng)”的速度方向迷惑就能準(zhǔn)確答題,不管速度方向如何,只要是勻速就是受力平衡。
隨堂練習(xí)
1.(珠海二模)一位同學(xué)將水杯豎直握在手里,勻速走在校道上如果水杯離地的高度保持不變,則( )
A.手握得更緊,可以增大摩擦力
B.如果同學(xué)靜止,手對(duì)水杯的作用力變小
C.如果同學(xué)加速往前跑,手對(duì)水杯的作用力不變
D.無(wú)論同學(xué)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何,手對(duì)水杯的摩擦力保持不變
【分析】勻速狀態(tài)下水杯保持平衡,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件即可確定摩擦力的大?。患铀龠\(yùn)動(dòng)時(shí),手的作用力和重力的合力不為零。
【解答】解:A、由于水杯在豎直方向保持平衡,摩擦力始終等于重力,與手的握力無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;
B、同學(xué)靜止時(shí),水杯同樣受力平衡,手對(duì)水杯的作用力不變,故B錯(cuò)誤;
C、如果同學(xué)加速向前跑時(shí),由于水杯在手的作用力和重力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng),合力不為零,故手對(duì)水杯的作用力變大,故C錯(cuò)誤;
D、由于水杯在豎直方向保持靜止,故無(wú)論同學(xué)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何,手對(duì)水杯的摩擦力保持不變,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力的平衡以及摩擦力的分析和判斷,要注意水杯在豎直方向?yàn)槠胶鉅顟B(tài),合力為零,故不論水杯在水平方向如何運(yùn)動(dòng),摩擦力一直等于重力。
2.(常熟市校級(jí)三模)如圖所示,在水平地面上有一斜面,質(zhì)量均為m的A、B兩物塊放在斜面的等高處,A、B之間連接著一個(gè)輕質(zhì)彈簧,其勁度系數(shù)為k,彈簧處于壓縮狀態(tài),且物塊與斜面均能保持靜止。已知斜面的傾角為θ,兩物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。下列說(shuō)法正確的是( )
A.斜面對(duì)A、B組成系統(tǒng)的靜摩擦力的合力為0
B.斜面和水平地面間有靜摩擦力
C.若將彈簧拿掉,物塊有可能發(fā)生滑動(dòng)
D.彈簧的最大壓縮量為
【分析】一、應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件來(lái)求解A、B組成系統(tǒng)的摩擦力f=2mgsinθ和斜面所受地面摩擦力的情況:整體只在豎直方向上受重力及地面的支持力,沒(méi)有沿水平面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故斜面與水平地面間沒(méi)有摩擦力作用;二、考查胡克定律的應(yīng)用,當(dāng)壓縮量最大時(shí),滿足:fAm=umgcsθ。進(jìn)而解出最大的壓縮量。
【解答】解:
A、選A、B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,摩擦力等于重力沿斜面的分力,f=2mgsinθ。故A錯(cuò)誤;
B、以A、B兩物塊和輕質(zhì)彈簧、斜面組成的整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析知,整體只在豎直方向上受重力及地面的支持力,沒(méi)有沿水平面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故斜面與水平地面間沒(méi)有摩擦力作用,故B錯(cuò)誤;
C、以A為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析
在斜面內(nèi)的力如圖1,fA與彈力F彈和mgsinθ的合力大小相等、方向相反;當(dāng)撤去彈簧,A在
斜面內(nèi)的受力如圖2所示,則
f'A=mgsinθ
f'A<fA,所以物塊不可能發(fā)生滑動(dòng),故C錯(cuò)誤;
D、由于fAm=umgcsθ,則
整理可得:
故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,通過(guò)分析A、B系統(tǒng)的摩擦力和斜面所受地面摩擦力情況來(lái)加深對(duì)摩擦力的理解;彈簧最大壓縮量問(wèn)題的理解是D選項(xiàng)的解題關(guān)鍵。
3.(天津模擬)為方便使用,可將筆記本電腦放在傾角可調(diào)的支架上,如圖甲所示,支架可簡(jiǎn)化為圖乙所示模型,斜面AB的傾角為θ,支架底端的固定擋板AC與斜面垂直。若筆記本電腦的重力大小為G,不計(jì)一切摩擦,則( )
A.筆記本電腦對(duì)擋板AC的壓力小于G
B.筆記本電腦只受重力和斜面AB的支持力作用
C.支架對(duì)筆記本電腦的作用力大小小于G
D.筆記本電腦對(duì)斜面AB的壓力大小為Gsinθ
【分析】對(duì)筆記本電腦進(jìn)行受力分析,用力的合成分析合力,用正交分解法求分力。
【解答】解:B、如圖所示:筆記本電腦受重力G、斜面的彈力N、檔板AC的彈力F,故B錯(cuò)誤;
A、由力的合成:G=>F,故A正確;
C、支架對(duì)筆記本電腦的作用力就是斜面的彈力N和檔板AC的彈力F的合力,與筆記本電腦的重力等大反向,故C錯(cuò)誤;
D、由平衡條件得:N=Gcsθ,由牛頓第三定律知,筆記本電腦對(duì)斜面的壓力大小為N′=Gcsθ,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】力是矢量,遵循平行四邊形定則,熟練應(yīng)用正交分解法解題。
4.(山東模擬)夏末秋初是葡萄成熟的季節(jié)。果園中葡萄架上的累累果實(shí)既向人們展示了它們的美味,也在表達(dá)著自然中的平衡之美。如圖為葡萄架下葡萄平衡的簡(jiǎn)化模型圖,輕質(zhì)藤蔓在空中緊緊交織在O點(diǎn),藤蔓下三串葡萄甲、乙、丙的質(zhì)量分別為m甲、m乙和m丙,O點(diǎn)兩側(cè)藤蔓與豎直方向的夾角分別為α和β,已知β=70°,m甲=m乙=m,忽略藤蔓和葡萄架間的摩擦(不計(jì)藤蔓的質(zhì)量),則( )
A.α=70°,m丙大于mB.α=40°,m丙小于m
C.α=55°,m丙小于mD.α=65°,m丙大于m
【分析】分析O點(diǎn)受力,用力的合成法結(jié)合幾何知識(shí)求解α角,將三個(gè)力平移到一個(gè)三角形中,利用數(shù)學(xué)知識(shí)比較質(zhì)量大小。
【解答】解:O點(diǎn)受力如圖:三段繩子拉力大小分別為mg、mg、m丙g
因甲、乙的質(zhì)量相等,故二者對(duì)O點(diǎn)的拉力的合力方向一定沿二力夾角的平分線,并且與丙斜拉O點(diǎn)的力在同一條直線上,
由幾何關(guān)系可得:α=180°﹣2β=40°=180°﹣2×70°=40°;在三角形中大邊對(duì)應(yīng)大角,則有m甲g=m乙g>m丙g;即m丙小于m。故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】共點(diǎn)力平衡問(wèn)題有多種解法,本題適合用合成法,靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題,提高解題效率。
綜合練習(xí)
一.選擇題(共20小題)
1.(浙江期中)如圖所示,碗底有一顆光滑的玻璃珠,用一根始終與水平面成θ角的筷子把它從碗底以相同的速率緩慢推上來(lái)的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是( )
A.筷子對(duì)玻璃珠的作用力越來(lái)越大
B.筷子對(duì)玻璃珠的作用力大小不變
C.容器壁對(duì)玻璃珠的作用力大小不變
D.容器壁對(duì)玻璃珠的作用力越來(lái)越小
【分析】玻璃珠緩慢運(yùn)動(dòng),因此處于平衡狀態(tài),可作出受力分析圖,利用共點(diǎn)力平衡條件進(jìn)行求解
【解答】解:小球在沿碗邊沿緩慢上升過(guò)程中,受力如圖中黑色箭頭所示。
筷子的彈力FN1與筷子垂直,始終與水平面成θ角,方向不變,如圖紅色。而碗的彈力FN2的方向與碗的切線垂直,指向碗心,如圖藍(lán)色。三個(gè)力的合力為零,構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形,隨著小球的上升,碗的彈力先減小后增大,而筷子的彈力一直增大,故BCD錯(cuò)誤,A正確。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡條件,要求學(xué)生作圖并通過(guò)受力分析確定各力的大小,對(duì)學(xué)生分析綜合能力有一定要求。
2.(天津二模)如圖所示,圖甲是一款手機(jī)支架,其表面采用了納米微吸材料,用手觸碰無(wú)粘感,接觸到平整光滑的硬性物體時(shí)有吸力,會(huì)將其牢牢吸附在物體上:圖乙是手機(jī)靜止吸附在支架上的側(cè)視圖,若手機(jī)的重力為G,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.手機(jī)受到的支持力大小為Gcsθ
B.手機(jī)受到的支持力不可能大于G
C.手機(jī)支架對(duì)手機(jī)的作用力大小為Gsinθ
D.手機(jī)支架對(duì)手機(jī)的作用力豎直向上
【分析】此題需要用到力的分解來(lái)解題
【解答】解:AB、對(duì)手機(jī)進(jìn)行受力分析以及分解,如圖:
重力在垂直于吸附面上產(chǎn)生的分力為Gcsθ。手機(jī)處于平衡狀態(tài),故N=Gcsθ+F吸。由于吸引力未知,N也有可能大于G;故AB錯(cuò)誤;
CD、手機(jī)支架對(duì)手機(jī)作用力包括摩擦力與支持力,兩者合力與重力等大反向。故C錯(cuò)誤,D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】此題易錯(cuò)點(diǎn)在于容易搞混作用力與支持力的關(guān)系,誤認(rèn)為作用力就是支持力導(dǎo)致選錯(cuò)。
3.(姜堰區(qū)模擬)桿秤是生活中常見(jiàn)的測(cè)量質(zhì)量的工具,如圖所示的桿秤由三條索鏈、托盤(pán)和秤桿秤砣構(gòu)成,索鏈等長(zhǎng)且質(zhì)量不計(jì),托盤(pán)質(zhì)量為m,稱(chēng)重時(shí)桿秤處于靜止?fàn)顟B(tài),索鏈與豎直方向均成30°角。當(dāng)用此桿秤稱(chēng)量質(zhì)量為M的物體時(shí),索鏈中的拉力為( )
A.MgB.(M+m)gC.MgD.(M+m)g
【分析】根據(jù)受力分析和平衡條件即可求解。
【解答】解:對(duì)托盤(pán)和物體整體進(jìn)行受力分析,如圖所示
根據(jù)平衡條件可知:3Tcs30°=(m+M)g
解得:T=(m+M)g,故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題在解題過(guò)程中要注意把托盤(pán)和物體看作整體進(jìn)行分析。
4.(天河區(qū)校級(jí)模擬)初夏時(shí)分,在華南植物園里,經(jīng)常能見(jiàn)到大擬啄木鳥(niǎo)捕食育兒的生動(dòng)畫(huà)面。圖為大擬啄木鳥(niǎo)站在窩旁的斜樹(shù)枝上休息。若它休息時(shí)可視為保持靜止?fàn)顟B(tài),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.樹(shù)枝對(duì)大擬啄木鳥(niǎo)的作用力垂直樹(shù)枝斜向上
B.樹(shù)枝受到壓力是因?yàn)闃?shù)枝發(fā)生了形變
C.大擬啄木鳥(niǎo)把樹(shù)枝抓得更緊時(shí),它受的摩擦力將增大
D.研究大擬啄木鳥(niǎo)在大草坪上的飛行軌跡時(shí),可以將它視為質(zhì)點(diǎn)
【分析】根據(jù)二力平衡判斷樹(shù)枝作用力的方向應(yīng)該是豎直向上;樹(shù)枝受到的壓力是因?yàn)轼B(niǎo)的腳發(fā)生形變而產(chǎn)生的;大擬啄木鳥(niǎo)受到的靜摩擦力等于重力的下滑分力;大擬啄木鳥(niǎo)的形狀和大小對(duì)飛行軌跡的研究沒(méi)有影響,可以看成質(zhì)點(diǎn)。
【解答】解:A、根據(jù)二力平衡,樹(shù)枝對(duì)大擬啄木鳥(niǎo)的作用力與大擬啄木鳥(niǎo)自身的重力平衡,所以樹(shù)枝對(duì)大擬啄木鳥(niǎo)作用力的方向是豎直向上,故A錯(cuò)誤;
B、樹(shù)枝受到的壓力是因?yàn)榇髷M啄木鳥(niǎo)的腳發(fā)生了形變,故B錯(cuò)誤;
C、大擬啄木鳥(niǎo)受到的摩擦力是靜摩擦力,始終等于重力的下滑分力,與抓緊程度無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;
D、大擬啄木鳥(niǎo)的形狀、大小對(duì)飛行軌跡的研究沒(méi)有影響,可以看成質(zhì)點(diǎn),故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的理解情況,平時(shí)注意記憶和積累。
5.(煙臺(tái)模擬)無(wú)人機(jī)經(jīng)常應(yīng)用于應(yīng)急救援物資的輸送。在一次救援物資輸送的過(guò)程中,無(wú)人機(jī)與下方用輕繩懸掛的救援物資一起在空中沿水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),救援物資受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣阻力作用,當(dāng)無(wú)人機(jī)改變速度大小仍然沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),繩子與豎直方向的夾角變大,則無(wú)人機(jī)速度改變后比改變前( )
A.繩子的張力變小
B.救援物資受到的空氣阻力變小
C.無(wú)人機(jī)受到的重力和繩子拉力的合力大小變大
D.無(wú)人機(jī)受到的重力和繩子拉力的合力大小不變
【分析】對(duì)應(yīng)急救援物資受力分析,利用平行四邊形法則,建立力的等量關(guān)系,據(jù)此分析當(dāng)細(xì)繩與豎直方向夾角為θ變大時(shí),對(duì)繩子張力、空氣阻力、以及重力和繩子拉力的合力的影響。
【解答】解:AB.設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為θ,對(duì)應(yīng)急救援物資受力分析如圖所示:
則水平方向:f=Tsinθ
豎直方向:Tcsθ=mg
則當(dāng)繩子與豎直方向的夾角變大時(shí),csθ變小,則繩子的拉力T變大,sinθ變大,所以救援物資受到的空阻力變大,故AB錯(cuò)誤;
CD.由三力平衡可知,無(wú)人機(jī)受到的重力和繩子拉力的合力大小等于受到的阻力大小,則無(wú)人機(jī)受到的重力和繩子拉力的合力大小變大,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)應(yīng)急救援物資受力分析時(shí)解決本題的關(guān)鍵,注意三力平衡時(shí),其中任意兩力的合力一定跟第三個(gè)力等大反向。
6.(浙江模擬)如圖所示,鐵板AB與水平地面間的夾角為θ,一塊磁鐵吸附在鐵板下方。在緩慢抬起鐵塊的B端使θ角增加(始終小于90°)的過(guò)程中,磁鐵始終相對(duì)鐵板靜止。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.磁鐵所受合外力逐漸減小
B.磁鐵可能受到三個(gè)力的作用
C.鐵板對(duì)磁鐵的彈力逐漸減小
D.磁鐵受到的摩擦力逐漸增大
【分析】對(duì)磁鐵受力分析,受重力、磁力支持力和摩擦力,根據(jù)平衡條件列式求解出支持力和摩擦力的表達(dá)式后分析。
【解答】解:AB、對(duì)磁鐵受力分析,受重力G、磁力F、支持力N和摩擦力f,共四個(gè)力作用,如圖所示:由于磁鐵始終平衡,故合力始終為零,故AB錯(cuò)誤;
CD、根據(jù)平衡條件,有:mgsinθ﹣f=0
F﹣mgcsθ﹣N=0
聯(lián)立解得:
f=mgsinθ
N=F﹣mgcsθ
由于θ不斷變大,故摩擦力f不斷變大,彈力N不斷變大,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是對(duì)滑塊受力分析,然后根據(jù)平衡條件并運(yùn)用正交分解法列式求解,注意三力平衡通常用合成法,三力以上用正交分解法。
7.(滄州三模)如圖所示,三角形斜面體置于粗糙的水平地面上,在斜面底端固定一輕質(zhì)擋板,輕質(zhì)彈簧連接一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在擋板上,彈簧的勁度系數(shù)為k?,F(xiàn)給斜面體施加一水平向左的推力作用,斜面體和小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知斜面光滑,斜面體質(zhì)量為M,斜面體與粗糙的地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,取重力加速度大小為g,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.斜面體對(duì)小球的支持力為
B.彈簧的壓縮量為
C.地面對(duì)斜面體的摩擦力大小一定為μ(M+m)g
D.斜面體受到地面的摩擦力的方向水平向左
【分析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件可得斜面體對(duì)小球的支持力和彈簧的壓力,由此求解彈簧的壓縮量;以整體為研究對(duì)象,水平方向根據(jù)平衡條件可得斜面體受到的摩擦力大小和方向,根據(jù)牛頓第三定律分析地面受到斜面體的摩擦力的方向。
【解答】解:AB、設(shè)彈簧的形變量為x,斜面體對(duì)小球的支持力為FN,如圖所示,對(duì)小球受力分析:在斜面方向有kx﹣mgsinθ=0,在垂直斜面方向有FN﹣mgcsθ=0,解得FN=mgcsθ,x=,故A錯(cuò)誤,B正確;
C、斜面體受到地面的摩擦力是靜摩擦力,不能用滑動(dòng)摩擦力的公式計(jì)算,故C錯(cuò)誤;
D、斜面體受到地面的摩擦力的方向水平向右,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查受力分析,目的是考查學(xué)生的推理能力,對(duì)于共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,解答此類(lèi)問(wèn)題的一般步驟是:確定研究對(duì)象、進(jìn)行受力分析、利用平行四邊形法則進(jìn)行力的合成或者是正交分解法進(jìn)行力的分解,然后在坐標(biāo)軸上建立平衡方程進(jìn)行解答,注意整體法和隔離法的應(yīng)用。
8.(瀘縣校級(jí)月考)如圖,質(zhì)量mA>mB的兩個(gè)物體A、B疊放在一起,在豎直向上的力F作用下沿豎直墻面向上勻速運(yùn)動(dòng)?,F(xiàn)撤掉F,則物體A、B在沿粗糙墻面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物體B受力的個(gè)數(shù)是( )
A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)
【分析】先對(duì)整體結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況受力分析,得到只受重力,加速度為g,即做自由落體運(yùn)動(dòng),然后對(duì)B結(jié)合運(yùn)動(dòng)情況受力分析,得到受力情況。
【解答】解:A與B整體同時(shí)沿豎直墻面勻速下滑,受到重力和向上的推力F;如果墻壁對(duì)整體有彈力,則整體會(huì)向右加速運(yùn)動(dòng),所以AB不受墻面的彈力;因?yàn)闆](méi)有彈力,故也不受墻壁的摩擦力,即整體只受重力和向上的推力F;撤掉F后,AB一起做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài),故A、B間無(wú)彈力,即B只受重力,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵先對(duì)整體受力分析,得出B與墻面間沒(méi)有彈力和摩擦力,最后再對(duì)B受力分析,得到其只受重力。
9.(肇慶三模)如圖所示,A、B、C三個(gè)石塊堆疊在水平地面上保持靜止。下列說(shuō)法正確的是( )
A.石塊A對(duì)水平地面的壓力等于三個(gè)石塊的總重力
B.石塊A受到地面施加的水平向左的摩擦力
C.石塊B受到石塊A,C作用力的合力為0
D.石塊A對(duì)石塊B的支持力大于石塊B對(duì)石塊A的壓力
【分析】正確選擇研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件,依據(jù)相互作用力的內(nèi)容,及力的合成與分解方法進(jìn)行分析,從而明確各力的大小以及方向。
【解答】解:A、以三個(gè)石塊組成的整體為研究對(duì)象,整體只受到重力和地面的支持力,因此水平地面對(duì)石塊A的支持力等于3個(gè)石塊的總重力,由牛頓第三定律可得石塊A對(duì)水平地面的壓力等于3個(gè)石塊的總重力,故A正確;
B、由于整體水平方向不受外力,故A不受地面的摩擦力,故B錯(cuò)誤;
C、對(duì)石塊B受力分析,根據(jù)平衡條件,石塊B受到石塊A、C作用力的合力與自身的重力平衡,則石塊B受到石塊A、C作用力的合力大小等于石塊B的重力,故C錯(cuò)誤;
D、石塊A對(duì)石塊B的支持力與石塊B對(duì)A的壓力是一對(duì)相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律可得,石塊A對(duì)石塊B的支持力等于石塊B對(duì)石塊A的壓力,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查整體法與隔離法的運(yùn)用,掌握平衡條件的應(yīng)用,注意平衡力與相互作用力的區(qū)別。
10.(重慶模擬)如圖所示,一玩偶與塑料吸盤(pán)通過(guò)細(xì)繩AB連接,吸盤(pán)吸附在墻壁上,玩偶靜止懸掛,忽略玩偶與墻壁之間的靜摩擦力,則( )
A.細(xì)繩AB越短,玩偶對(duì)墻壁的壓力越大
B.細(xì)繩AB越長(zhǎng),吸盤(pán)受到墻壁的摩擦力越小
C.吸盤(pán)重力大于墻壁和細(xì)繩對(duì)吸盤(pán)作用力的合力
D.吸盤(pán)與墻壁之間的擠壓力越大,吸盤(pán)受到墻壁的摩擦力越大
【分析】以玩偶為研究對(duì)象,作出受力分析圖,結(jié)合選項(xiàng)所給的條件判斷對(duì)應(yīng)發(fā)生變化的是哪個(gè)力,從而確定其他力的變化。判斷吸盤(pán)受力時(shí),可將吸盤(pán)與玩偶看成整體進(jìn)行分析。
【解答】解:A、玩偶的受力分析如圖所示,玩偶對(duì)墻壁的壓力等于支持力有N=Gtanθ,細(xì)繩AB越短,θ越大,則玩偶對(duì)墻壁的壓力越大,所以A正確;
BD、對(duì)吸盤(pán)與玩偶整體分析豎直方向只受重力與靜摩擦力,所以吸盤(pán)受到墻壁的靜摩擦力總是等于重力,與細(xì)繩的長(zhǎng)短無(wú)關(guān),與吸盤(pán)與墻壁之間的擠壓力無(wú)關(guān),則BD錯(cuò)誤;
C、吸盤(pán)受到重力、大氣對(duì)其的壓力、墻壁和細(xì)繩對(duì)吸盤(pán)作用力的合力,由平衡條件可知,吸盤(pán)重力和大氣對(duì)其的壓力的合力等于墻壁和細(xì)繩對(duì)吸盤(pán)作用力的合力,所以吸盤(pán)重力小于墻壁和細(xì)繩對(duì)吸盤(pán)作用力的合力,故C錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡,畫(huà)出受力分析圖并結(jié)合題意即可求解,難度較低。
11.(潮州二模)逢年過(guò)節(jié),采購(gòu)一盆綠植放在客廳增添節(jié)日氛圍已經(jīng)成為一種越來(lái)越普遍的習(xí)俗。如圖為某次采購(gòu)的一盆綠植,部分花枝上通過(guò)輕質(zhì)短繩掛有各式各樣的小飾品。若所有飾品質(zhì)量相同,則以下說(shuō)法正確的是( )
A.不同飾品,由于懸掛樹(shù)枝彎曲程度不同,所受花枝作用力不同
B.花枝給飾品作用力方向一定垂直花枝斜向上方
C.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,花枝被飾品壓到相對(duì)較低的位置,但飾品所受花枝作用力不變
D.使飾品輕微擺動(dòng),在飾品擺動(dòng)過(guò)程中,掛繩對(duì)飾品拉力的大小和方向均不變
【分析】飾品掛在花枝上,受到自身重力與花枝對(duì)其作用力,處于受力平衡狀態(tài),因此可由共點(diǎn)力平衡條件進(jìn)行分析
【解答】解:飾品掛在花枝上,受到自身重力與花枝對(duì)其作用力,處于受力平衡狀態(tài)。
A、所有飾品質(zhì)量相同,根據(jù)平衡條件可知所受花枝作用力相同,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)平衡條件可知花枝給飾品作用力與重力大小相等,方向相反,即花枝給飾品作用力方向一定豎直向上,而不一定垂直花枝,故B錯(cuò)誤;
C、經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,花枝被飾品壓到相對(duì)較低的位置,但根據(jù)平衡條件可知飾品所受花枝作用力不變,大小仍然等于重力,故C正確;
D.在飾品擺動(dòng)過(guò)程中,受力不平衡,掛繩對(duì)飾品拉力將發(fā)生變化,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡條件,要求學(xué)生合理理解題意,分析出飾品處于受力平衡狀態(tài),結(jié)合共點(diǎn)力平衡條件對(duì)小飾品受力情況進(jìn)行定性分析,難度不大。
12.(東城區(qū)二模)如圖所示,物塊A、B均靜止于傾角為θ的斜面上,它們的質(zhì)量分別為M和m,已知Mgsinθ>mg。若斜面傾角θ變大,B仍保持靜止,則( )
A.繩子的拉力變大
B.A所受合力變大
C.斜面對(duì)A的支持力變大
D.斜面對(duì)A的靜摩擦力變大
【分析】分別對(duì)A、B兩物體受力分析,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件即可確定各力的變化情況。
【解答】解:A、繩子的拉力等于B的重力,即F=mg,它是不變的,故A錯(cuò)誤;
B、由于B保持靜止,故A也保持靜止,所以它受到的合力為0,不變,故B錯(cuò)誤;
C、斜面對(duì)A的支持力FN=mgcsθ,當(dāng)θ變大時(shí),csθ變小,故支持力變小,故C錯(cuò)誤;
D、對(duì)A受力分析得,斜面對(duì)A的靜摩擦力f=Mgsinθ﹣mg,所以當(dāng)θ變大時(shí),sinθ也變大,靜摩擦力變大,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用,注意正確選擇研究對(duì)象,知道由于B靜止繩子上的拉力大小保持不變。
13.(東莞市模擬)近代的吊環(huán)運(yùn)動(dòng)起源于法國(guó),19世紀(jì)吊環(huán)成為獨(dú)立的男子體操項(xiàng)目。圖為我國(guó)吊環(huán)運(yùn)動(dòng)員的比賽照,兩根吊帶對(duì)稱(chēng)并與豎直方向有一定夾角。不計(jì)吊帶與吊環(huán)的重力,下列判斷正確的是( )
A.兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小相等
B.手對(duì)吊環(huán)作用力方向豎直向下
C.每根吊帶受到環(huán)的拉力大小都等于人重量的一半
D.兩根吊帶受到環(huán)的拉力合力一定豎直向上
【分析】分析圖中運(yùn)動(dòng)員的受力,再根據(jù)牛頓第三定律確定吊帶的受力;明確運(yùn)動(dòng)員受繩子的拉力及重力而處于平衡狀態(tài),三力為共點(diǎn)力;兩繩索向上的分力之和應(yīng)與向下的重力大小相等、方向相反,則由共點(diǎn)力的平衡可求得吊帶的拉力。
【解答】解:A、由題意可知,兩根吊帶對(duì)稱(chēng)并與豎直方向有一定夾角,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小相等,故A正確;
B、由圖看出,吊帶對(duì)吊環(huán)的拉力斜向上,則由平衡條件知,手對(duì)吊環(huán)作用力方向斜向下,不是豎直向下,故B錯(cuò)誤;
C、當(dāng)兩根吊帶都沿豎直方向時(shí)受到環(huán)的拉力大小都等于人重量的一半,而現(xiàn)在兩根吊帶與豎直方向有一定夾角,由平衡條件得知,每根吊帶受到環(huán)的拉力大小都大于人重量的一半,故C錯(cuò)誤;
D、兩吊帶上受到環(huán)的拉力均向下,故兩根吊帶受到環(huán)的拉力的合力豎直向下,故D錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題中應(yīng)注意兩線索的拉力與重力相交于一點(diǎn),故屬于共點(diǎn)力平衡,可將兩力分解為水平向和豎直向兩分力,則在兩個(gè)方向上的合力為零,由豎直方向的平衡關(guān)系可解得拉力的大小。
14.(邢臺(tái)月考)物體A、B疊放在固定斜面上,如圖所示。當(dāng)沿斜面向上的力F作用在物體B上時(shí),可使A、B整體以共同的速度v緩慢沿斜面向上運(yùn)動(dòng),已知各接觸面均是粗糙的,在緩慢移動(dòng)過(guò)程中,關(guān)于各物體的受力個(gè)數(shù)的說(shuō)法正確的是( )
A.A受6個(gè)、B受3個(gè)B.A受5個(gè)、B受4個(gè)
C.A受6個(gè)、B受4個(gè)D.A受5個(gè)、B受3個(gè)
【分析】先以A、B整體為研究對(duì)象確定A受到斜面的摩擦力方向,再根據(jù)緩慢移動(dòng)時(shí)合力為零分別分析A和B受力的個(gè)數(shù)。
【解答】解:以A、B整體為研究對(duì)象,由于整體受拉力F作用沿斜面向上運(yùn)動(dòng),因此可以判斷物體A受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力;A受重力,斜面對(duì)它的摩擦力和支持力,B對(duì)它的壓力和摩擦力,共5個(gè)力;B受重力和A對(duì)它的支持力和摩擦力,外力F,共4個(gè)力,所以B正確;ACD錯(cuò)誤;
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生受力分析能力,首先要求學(xué)生判斷出緩慢向上過(guò)程中A、B處于受力平衡狀態(tài),從而由共點(diǎn)力平衡求解,作為高一題目,難度不大。
15.(丹東模擬)如圖所示,在水平晾衣桿上晾曬床單時(shí),為了使床單盡快晾干,可在床單間支撐輕質(zhì)小木棍。小木棍位置的不同,兩側(cè)床單間夾角θ將不同。設(shè)床單質(zhì)量為m,晾衣桿對(duì)床單的作用力大小為F,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,下列說(shuō)法正確的是( )
A.無(wú)論θ取何值,都有F=mg
B.只有當(dāng)θ=120°時(shí),才有F=mg
C.θ越小,F(xiàn)越小
D.θ越大,F(xiàn)越小
【分析】以床單和小木棍為研究對(duì)象,由平衡條件即可求解。
【解答】解:以床單和小木棍為研究對(duì)象,受重力mg和晾衣桿的作用力F,由平衡條件可得:F=mg,與θ無(wú)關(guān),故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用,解決此題的關(guān)鍵是理解改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是所受外力,與內(nèi)力無(wú)關(guān),題中θ變化只是改變了木棍上方床單的張力,不會(huì)改變晾衣桿對(duì)床單的彈力。
16.(靜安區(qū)二模)如圖,對(duì)稱(chēng)晾掛在光滑等腰三角形衣架上的衣服質(zhì)量為M,衣架頂角為120°,重力加速度為g,則衣架右側(cè)對(duì)衣服的作用力大小為( )
A.MgB.MgC.MgD.Mg
【分析】對(duì)衣服受力分析,建立等量關(guān)系即可解決。
【解答】解:因衣架光滑,則衣服受到重力和衣架的兩個(gè)支持力,根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,兩個(gè)支持力大小相等,夾角為60°,它們的合力與重力等大反向,則有2FNcs30°=mg,
解得FN=,故ABD錯(cuò)誤,C正確。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是能根據(jù)共點(diǎn)力的平衡,建立等量關(guān)系。
17.(浙江模擬)有兩個(gè)相同的梯子,其頂部用活頁(yè)連在一起,在兩梯中間某相對(duì)的位置用一輕繩系住,便形成了家用多功能折疊人字梯。如圖所示,將兩個(gè)相同的人字梯甲、乙放置于水平地面上,甲梯用的輕繩更長(zhǎng)一些。當(dāng)某人先、后站在甲、乙兩梯頂端時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.甲梯所受地面的支持力一定較大
B.甲、乙兩梯所受地面的支持力一定相等
C.輕繩完全張緊時(shí),甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的大
D.輕繩完全張緊時(shí),甲梯所受地面的摩擦力一定比乙梯的小
【分析】對(duì)整體進(jìn)行受力分析,根據(jù)力的平衡條件判斷豎直方向和水平方向力的關(guān)系。
【解答】解:AB、將人字梯和人作為整體,甲、乙兩梯所受地面的支持力等于兩梯和人的重力之和,故甲、乙兩梯所受地面的支持力相等,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、輕繩完全張緊時(shí),對(duì)整體分析可知,人形梯水平方向上不受地面的摩擦力作用,故CD錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查現(xiàn)實(shí)模型的受力分析,要注意利用整體法進(jìn)行相關(guān)的判斷。
18.(虹口區(qū)二模)如圖,飲料罐內(nèi)留有適量液體,恰能斜立在水平桌面上。則( )
A.整個(gè)罐體受重力、彈力、摩擦力
B.罐體受到桌面的彈力小于整體的重力
C.罐體受到桌面的彈力沿罐身斜向左上方
D.罐體受到桌面的彈力的作用點(diǎn)與整體的重心在同一條豎直線上
【分析】根據(jù)彈力的方向與接觸面垂直判斷彈力的方向,根據(jù)共點(diǎn)力平衡判斷彈力和重力的方向關(guān)系。
【解答】解:飲料罐受到水平面的支持力垂直于接觸面豎直向上,重力豎直向下,假設(shè)水平方向受到摩擦力,飲料罐不能處于平衡狀態(tài),所以水平方向沒(méi)有摩擦力,豎直方向上只有重力和支持力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡,罐體受到桌面的彈力的作用點(diǎn)與整體的重心在同一條豎直線上,故D正確,ABC錯(cuò)誤。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】解題的關(guān)鍵是彈力的方向和接觸面垂直,根據(jù)共點(diǎn)力平衡解決二力平衡問(wèn)題。
19.(松江區(qū)二模)如圖,在天花板下靜止不動(dòng)的小昆蟲(chóng)受到的力有( )
A.只有重力B.重力和彈力
C.重力和摩擦力D.重力、彈力和摩擦力
【分析】根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件,小昆蟲(chóng)只受重力時(shí)不可能處于平衡狀態(tài);只受重力和垂直接觸面向下的彈力時(shí)也不可能處于平衡狀態(tài);不可能只受重力和摩擦力;小昆蟲(chóng)在豎直向下的重力、垂直接觸面向下的彈力,沿接觸面向上的摩擦力的作用下可能處于平衡狀態(tài)。
注意:本題的天花板一定不可能完全水平,而應(yīng)該是凹凸不平的,否則小昆蟲(chóng)只能受到重力和豎直向下的彈力,不可能受力平衡。下圖給出一種可能的受力情況:
【解答】解:A、如果小昆蟲(chóng)只受重力作用,將無(wú)法保持平衡,故A錯(cuò)誤;
B、如果小昆蟲(chóng)只受重力和彈力作用,重力的方向?yàn)樨Q直向下,因?yàn)樾±ハx(chóng)在天花板的下方,所以彈力的方向也垂直接觸面向下,小昆蟲(chóng)將無(wú)法保持平衡,故B錯(cuò)誤;
C、小昆蟲(chóng)不可能只受到重力和摩擦力。因?yàn)槿绻±ハx(chóng)和天花板之間沒(méi)有彈力,就沒(méi)有摩擦力,故C錯(cuò)誤;
D、小昆蟲(chóng)受到豎直向下的重力,垂直接觸面向下的彈力,沿接觸面向上的摩擦力,才能處于平衡狀態(tài),故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的是共點(diǎn)力的平衡,難點(diǎn)在于不清楚小昆蟲(chóng)所處的空間位置狀態(tài),很難直接對(duì)小昆蟲(chóng)做受力分析。所以解答該題要從已知小昆蟲(chóng)處于平衡狀態(tài)出發(fā),分析小昆蟲(chóng)處于平衡狀態(tài)所需的條件。
20.(江蘇模擬)如圖所示,質(zhì)量為m=2.4kg的物體用細(xì)線懸掛處于靜止?fàn)顟B(tài)。細(xì)線AO與天花板之間的夾角為53°,細(xì)線BO水平,若三根細(xì)線能承受最大拉力均為100N,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)所有細(xì)線的重力,sin37°=0.6,cs37°=0.8。下列說(shuō)法正確的是( )
A.細(xì)線BO上的拉力大小為30N
B.細(xì)線AO上的拉力大小為18N
C.要使三根細(xì)線均不斷裂,則細(xì)線下端所能懸掛重物的最大質(zhì)量為8kg
D.若保持O點(diǎn)位置不動(dòng),沿順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)動(dòng)B端,則OB繩上拉力的最小值為19.2N
【分析】對(duì)結(jié)點(diǎn)O進(jìn)行分析,根據(jù)平衡條件列式即可求出兩繩上的線力;由幾何關(guān)系確定哪一根繩上的張力最大,則只要該繩上的力不超過(guò)100N,即可保證所有繩子不會(huì)斷,再根據(jù)平衡條件即可確定所懸掛物體的最大質(zhì)量;明確當(dāng)OB和OA垂直時(shí),OB繩上的拉力最小,由平衡條件即可求出拉力的最小值。
【解答】解:AB、以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象,受到重力、OB細(xì)線的拉力和OA細(xì)線的拉力,如圖所示,根據(jù)平衡條件結(jié)合圖中幾何關(guān)系可得細(xì)線BO上的拉力大小為FBO=mgtan37°=2.4×10×0.75N=18N,同理,可解得細(xì)線AO上的拉力大小FAO==N=30N,故AB錯(cuò)誤;
C、若三根細(xì)線能承受的最大拉力均為100N,根據(jù)圖中力的大小關(guān)系可得,只要OA不拉斷,其它兩根細(xì)線都不會(huì)拉斷,故有mmaxg=Fmaxcs37°
解得,故C正確;
D.當(dāng)OB與OA垂直時(shí),OB繩的拉力最小,根據(jù)幾何關(guān)系結(jié)合平衡條件可得Fmin=mgsin37°=2.4×10×0.6N=14.4N,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,解答此類(lèi)問(wèn)題的一般步驟是:確定研究對(duì)象、進(jìn)行受力分析、利用平行四邊形法則進(jìn)行力的合成或者是正交分解法進(jìn)行力的分解,然后在坐標(biāo)軸上建立平衡方程進(jìn)行解答;掌握臨界情況的分析方法。
二.多選題(共16小題)
21.(濟(jì)南三模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一個(gè)支架MON,MO水平且表面粗糙.ON表面光滑.OM上套有小環(huán)P,ON套有小環(huán)Q,兩環(huán)由細(xì)繩相連,處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將P環(huán)向右移一小段距離,兩環(huán)再次達(dá)到平衡,那么移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)相比較,下列說(shuō)法正確的是( )
A.MO桿對(duì)環(huán)P的支持力變大
B.NO桿對(duì)Q的支持力變大
C.細(xì)繩的拉力變大
D.MO桿對(duì)環(huán)P的摩擦力變小
【分析】先對(duì)小環(huán)Q受力分析,受到重力、支持力和拉力,跟三力平衡條件,求出拉力的表達(dá)式;再對(duì)P、Q兩個(gè)小環(huán)的整體受力分析,根據(jù)平衡條件再次列式分析即可.
【解答】解:ABC、Q受力變化前后如圖1所示,當(dāng)P環(huán)向右移一小段距離后,繩的長(zhǎng)度不變,故繩與豎直方向的夾角變大,Q受到垂直NO向上的支持力N,繩的拉力T以及重力mg,支持力N的方向不變,重力的大小方向也不變,故由矢量三角形可得繩的拉力T變小,NO給Q的支持力N變大,因?yàn)槔K的拉力T變小,夾角變大,故繩子給P向下的力變小,故MO桿對(duì)環(huán)P的支持力變小,故B正確,AC錯(cuò)誤;
D、把PQ看成一個(gè)整體,如圖2所示,因?yàn)橹С至減小,方向不變,所以在水平方向的分力減小,故摩擦力也減小,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵先對(duì)Q環(huán)受力分析后,再對(duì)整體受力分析,得出P環(huán)受到的支持力和靜摩擦力進(jìn)行分析討論.
22.(岳麓區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,A、B兩物體用一細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪相連,滑輪右端細(xì)繩與斜面平行,現(xiàn)用一方向確定的力F將B緩慢拉至與滑輪等高處,A與M間的摩擦力為Ff1,M與地面間的摩擦力為Ff2,整個(gè)過(guò)程中A、M都保持靜止,則( )
A.Ff1可能先變大后變小,F(xiàn)f2一直增大
B.Ff1可能先變大后變小再變大,F(xiàn)f2一直增大
C.Ff1可能先變小后變大,F(xiàn)f2先變大后變小
D.Ff1可能先變小后變大,F(xiàn)f2一直變小
【分析】先以B為研究對(duì)象分析繩子拉力及拉力F的變化情況;再以A為研究對(duì)象,分析討論A受到摩擦力的變化情況;再以整體為研究對(duì)象分析M所受摩擦力的變化。
【解答】解:用一方向確定的力F將B緩慢拉至與滑輪等高處的過(guò)程中,以B為研究對(duì)象,受力分析如圖1,根據(jù)平衡條件,繩子拉力T與拉力F的合力與B的重力等大反向,做出在B緩慢上升過(guò)程的幾組平行四邊形,即可看出,繩子拉力T先減小后增大。
以A為研究對(duì)象,因A的重力下滑分力與B重力大小關(guān)系未知,所以,最初狀態(tài)A受M的靜摩擦力大小及方向未知,設(shè)斜面傾角為θ,
當(dāng)mbg<mAgsinθ時(shí),最初A受M的靜摩擦力方向向上,滿足T+Ff1=mAgsinθ,因繩子拉力T先減小后增大,如果繩子拉力最大值不超過(guò)mAgsinθ,則Ff1先變大后變小,如果繩子拉力能增大到大于mAgsinθ,則Ff1先變大后變小,減小到零后再反向增大;
當(dāng)mbg=mAgsinθ時(shí),最初A受M的靜摩擦力為零,因繩子拉力T先減小后增大,則Ff1先沿斜面向上逐漸變大,然后逐漸變小,減小到零后再逐漸反向變大;
當(dāng)mbg>mAgsinθ時(shí),最初A受M的靜摩擦力方向向下,滿足T=Ff1+mAgsinθ,因繩子拉力T先減小后增大,則Ff1先減小后增大
以整體AB和M為研究對(duì)象,受力分析如圖2,用一方向確定的力F將B緩慢拉至與滑輪等高處的過(guò)程中,拉力F一直增大,則F的水平分量一直增大,由平衡條件,M所受摩擦力Ff2一直增大。
故CD錯(cuò)誤,AB正確。
故選:AB。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了共點(diǎn)力平衡中的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析,題目難點(diǎn)集中,首先根據(jù)B受力特點(diǎn)需要用平行四邊形圖解,分析各力的變化情況;然后以A為研究對(duì)象又考查了靜摩擦力的被動(dòng)性,需要分多種情況討論;最后還要以整體為研究對(duì)象分析M所受摩擦力,難度較大。
23.(平羅縣校級(jí)期末)如圖所示,半球體固定在水平地面上,細(xì)繩一端固定在天花板上,另一端拴住質(zhì)量為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的光滑小球,小球置于半球體上的A點(diǎn),細(xì)繩與半球體恰好相切,半徑OA與水平面的夾角θ=60°,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度大小為g。則關(guān)于小球的受力正確的是( )
A.半球體對(duì)小球的支持力為mg
B.半球體對(duì)小球的支持力為mg
C.細(xì)繩對(duì)小球的拉力為mg
D.細(xì)繩對(duì)小球的拉力為mg
【分析】分析小球受力,根據(jù)平衡條件求出半球體對(duì)小球的支持力大小和細(xì)繩對(duì)小球的拉力。
【解答】解:AB、對(duì)小球受力分析,如圖所示,F(xiàn)N=mgsinθ=mgsin60°=mg,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、細(xì)繩對(duì)小球的拉力FT=mgcsθ=mgcs60°=mg,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題是平衡問(wèn)題,關(guān)鍵是注意對(duì)重力的分解,建立關(guān)系求解。
24.(倉(cāng)山區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,物塊A、B、C疊放在水平桌面上,水平拉力F作用在物塊C上后,各物塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài),則以下說(shuō)法正確的是( )
A.B不受摩擦力作用
B.C對(duì)A的摩擦力大小等于F
C.A受到的各個(gè)表面的摩擦力的合力為零
D.A對(duì)地面的摩擦力水平向左
【分析】以C為研究對(duì)象,C水平方向受到平衡力;以B為研究對(duì)象,B隨A一起勻速運(yùn)動(dòng),兩者沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),B不受摩擦力;以A為研究對(duì)象,A受到C的摩擦力和地面的摩擦力。
【解答】解:A、以B為研究對(duì)象,B水平方向不受外力,AB間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以B不受摩擦力,故A正確;
B、以C為研究對(duì)象,水平方向受到拉力F與A對(duì)C靜摩擦力,是一對(duì)平衡力,則C受到的摩擦力方向水平左,大小為F;由牛頓第三定律可得,C對(duì)A的摩擦力水平向右,大小為F,故B正確;
C、以A為研究對(duì)象,A勻速運(yùn)動(dòng),水平方向受到C和地面對(duì)它摩擦力作用,是一對(duì)平衡力,合力為零,故C正確。
D、以A、B、C為整體,整體受到地面的摩擦力和水平向右的拉力是一對(duì)平衡力,所以物塊A受地面所給的摩擦力方向水平向左,由牛頓第三定律可知,A對(duì)地面的摩擦力向右,故D錯(cuò)誤。
故選:ABC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡條件應(yīng)用以及摩擦力的判斷,對(duì)于摩擦力的判斷要注意摩擦力產(chǎn)生的條件及摩擦力的種類(lèi),本題為靜摩擦力,所以根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件來(lái)分析摩擦力的性質(zhì)。
25.(仁壽縣校級(jí)月考)如圖所示,兩個(gè)完全相同的光滑小球M和N放在豎直擋板和固定斜面間,處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)擋板,在擋板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到與斜面垂直的過(guò)程中( )
A.N球?qū)π泵娴膲毫p小
B.M球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小
C.M、N兩球間的彈力不變
D.M球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大
【分析】順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)擋板至擋板與斜面垂直的過(guò)程中,兩完全相同的小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。則小球N受力不變,而小球M由于擋板對(duì)球M的彈力方向發(fā)生變化,導(dǎo)致球M對(duì)擋板及斜面作用力發(fā)生變化。
【解答】解:AC、雖然擋板在變化,但球M對(duì)球N的彈力方向沒(méi)變,球N的重力沒(méi)變,斜面對(duì)球N的支持力方向也沒(méi)變,雖然球N位置在緩慢變化,但球N所受力沒(méi)有變化,故N球?qū)π泵娴膲毫Σ蛔?,MN兩球的彈力沒(méi)有變,故A錯(cuò)誤,C正確;
BD、以整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖所示,當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)擋板至擋板與斜面垂直的過(guò)程中,斜面對(duì)整體的支持力減小,球N所受力沒(méi)有變化,M球受到的斜面的支持力減小,則M球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小;M球?qū)π泵娴膲毫χ饾u減少,故B正確,D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力平衡的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題,擋板的緩慢變化,導(dǎo)致彈力T的方向在變化,從而出現(xiàn)兩力的合力不變,而其夾角變小,可以確定這兩力大小如何變化,當(dāng)然本題也可以通過(guò)畫(huà)受力的動(dòng)態(tài)圖來(lái)一目了然。
26.(海原縣校級(jí)二模)如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個(gè)輕環(huán),系在兩環(huán)上的等長(zhǎng)細(xì)繩拴住的書(shū)本處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書(shū)本仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A.桿對(duì)A環(huán)的支持力變大
B.B環(huán)對(duì)桿的摩擦力變小
C.桿對(duì)A環(huán)的力變小
D.與B環(huán)相連的細(xì)繩對(duì)書(shū)本的拉力變大
【分析】利用整體法分析,桿對(duì)環(huán)的支持力大小總是等于書(shū)本重力,一個(gè)環(huán)各分擔(dān)一半的重力;環(huán)摩擦力和F在水平方向的分量平衡,根據(jù)平衡方程可以得到摩擦力減??;桿對(duì)A環(huán)的力為桿對(duì)A的支持力與摩擦力的合力,支持力NA不變,摩擦力f減小,所以桿對(duì)A環(huán)的力變?。粚?duì)書(shū)本進(jìn)行受力分析,兩繩子的合力和重力平衡,根據(jù)平衡條件可以求出繩子的拉力F的表達(dá)式,根據(jù)三角函數(shù)知識(shí),可得F隨θ變化的關(guān)系。
【解答】解:A、把環(huán)A、B及書(shū)本看出一個(gè)整體,桿對(duì)A環(huán)的支持力NA大小總是等于書(shū)本重力的一半,兩環(huán)距離變小的過(guò)程中,桿對(duì)A環(huán)的支持力不變,故A錯(cuò)誤;
B、對(duì)B環(huán)受力分析,桿對(duì)B環(huán)的摩擦力和細(xì)線對(duì)B的拉力F在水平方向的分量平衡,設(shè)細(xì)線拉力與豎直方向的夾角為θ,有:f=Fsinθ,因?yàn)棣葴p小,F(xiàn)減小,所以摩擦力f減小,根據(jù)牛頓第三定律可知B環(huán)對(duì)桿的摩擦力變小,故B正確;
C、桿對(duì)A環(huán)的力為桿對(duì)A環(huán)的支持力與摩擦力的合力,由于支持力NA不變,摩擦力f減小,根據(jù)力的平行四邊形定則,可知桿對(duì)A環(huán)的力變小,故C正確;
D、兩繩子拉力F大小相等,設(shè)F與豎直方向的夾角為θ,根據(jù)平衡條件,兩繩子的合力和重力大小相等,即有F=,兩環(huán)距離變小,因θ減小,故F減小,故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了共點(diǎn)力的平衡條件、力的合成與分解的運(yùn)用等知識(shí)點(diǎn)。注意整體法和隔離法的使用:通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí),用整體法;在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí),用隔離法。
27.(成都月考)如圖所示,傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體A靜止在粗糙水平地面上,質(zhì)量為m的物體B在一與斜面平行的推力F作用下沿斜面勻速上升,A始終靜止,A、B間接觸面光滑.下列說(shuō)法正確的是( )
A.F=mgtanθ
B.A、B間的作用力大小為mgcsθ
C.地面對(duì)A的支持力大小為(M+m)g
D.地面對(duì)A的摩擦力大小為Fcsθ
【分析】以B為研究對(duì)象,在沿斜面方向、垂直于斜面方向根據(jù)平衡條件求解;再以整體為研究對(duì)象,在豎直方向和水平方向根據(jù)平衡條件求解。
【解答】解:A、B物體勻速上升,故B受力平衡,對(duì)B受力分析可知,B受重力、支持力和推力F的作用,根據(jù)平衡條件可知,F(xiàn)=mgsinθ,故A錯(cuò)誤;
B、垂直于斜面方向根據(jù)平衡條件可得支持力N=mgcsθ,則A、B間的作用力為mgcsθ,故B正確;
C、以整體為研究對(duì)象,整體加速度均為零處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可得,豎直方向根據(jù)平衡條件可得地面對(duì)A的支持力大小為FN=(M+m)g﹣Fsinθ,故C錯(cuò)誤;
D、以整體為研究對(duì)象,水平方向根據(jù)平衡條件可得地面對(duì)A的摩擦力大小為f=Fcsθ,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,解答此類(lèi)問(wèn)題的一般步驟是:確定研究對(duì)象、進(jìn)行受力分析、利用平行四邊形法則進(jìn)行力的合成或者是正交分解法進(jìn)行力的分解,然后在坐標(biāo)軸上建立平衡方程進(jìn)行解答。注意整體法和隔離法的應(yīng)用。
28.(阜陽(yáng)模擬)如圖,建筑工人用磚夾豎直搬運(yùn)四塊相同的磚,每塊磚的質(zhì)量均為m,重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)磚靜止時(shí),磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力大小為mg
B.當(dāng)磚靜止時(shí),磚塊2對(duì)磚塊3的摩擦力為零
C.當(dāng)將四塊磚一起豎直向上加速提起時(shí),磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力大小為mg
D.當(dāng)將四塊磚一起豎直向上加速提起時(shí),磚塊2對(duì)磚塊3的摩擦力為零
【分析】A、以磚塊2和磚塊3為研究對(duì)象,由物體的平衡條件可知磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力大??;
B、以磚塊3為研究對(duì)象,由物體的平衡條件可知,磚塊2對(duì)磚塊3的摩擦力;
C、以磚塊2和磚塊3為研究對(duì)象,利用牛頓第二定律解得磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力大??;
D、對(duì)磚塊3,根據(jù)牛頓第二定律可以求出磚塊2對(duì)磚塊3的摩擦力。
【解答】解:A、以磚塊2和磚塊3為研究對(duì)象,四塊磚完全相同,由物體的平衡條件可知,
磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力與磚塊1對(duì)磚塊2的摩擦力都為mg,且方向均豎直向上,故A錯(cuò)誤;
B、以磚塊3為研究對(duì)象,由物體的平衡條件可知,磚塊2對(duì)磚塊3的摩擦力為零,故B正確;
C、以磚塊2和磚塊3為研究對(duì)象,利用牛頓第二定律有
2f43﹣2mg=2ma ①
解得磚塊4對(duì)磚塊3的摩擦力大小為
f43=mg+ma>mg
故C錯(cuò)誤;
D、對(duì)磚塊3,根據(jù)牛頓第二定律有
f23+f43﹣mg=ma ②
聯(lián)立①②知f23=0
故D正確;
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,在處理該類(lèi)問(wèn)題時(shí),涉及到受力分析,要注意整體法和隔離法的應(yīng)用。
29.(菏澤期末)如圖所示,甲、乙兩同學(xué)分別靜止于水平地面的臺(tái)秤P、Q上,他們用手分別豎直牽拉同一條繩索的兩端,繩索保持靜止且不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是( )
A.甲對(duì)乙的拉力與乙對(duì)甲的拉力大小相等
B.甲對(duì)乙的拉力小于乙對(duì)甲的拉力
C.如果甲同學(xué)增加牽拉繩索的力,P臺(tái)秤的示數(shù)將增大
D.如果甲同學(xué)增加牽拉繩索的力,Q臺(tái)秤的示數(shù)將增大
【分析】甲對(duì)乙的拉力與乙對(duì)甲的拉力是甲與乙間的相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律分析其大小關(guān)系;分別分析兩人的受力,根據(jù)平衡條件即可得出兩臺(tái)秤的示數(shù)變化情況。
【解答】解:AB、甲對(duì)乙的拉力與乙對(duì)甲的拉力是相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律,大小一定相等,故A正確,B錯(cuò)誤;
C、對(duì)甲受力分析,甲受重力、支持力及彈簧秤向下的拉力,則有甲受到支持力為mg+F;如果甲同學(xué)增加牽拉彈簧秤的力,則根據(jù)牛頓第三定律,乙對(duì)甲的拉力(向下)增加了,故P臺(tái)秤的示數(shù)變大,故C正確;
D、對(duì)乙分析,乙受到的拉力向上,故臺(tái)秤的示數(shù)為mg﹣F,如果甲同學(xué)增加牽拉彈簧秤的力,則Q臺(tái)秤的示數(shù)將減小,故D錯(cuò)誤;
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題要掌握整體法的應(yīng)用,注意應(yīng)用整體法時(shí),彈簧秤的拉力為內(nèi)力,不再考慮,同時(shí)明確作用力和反作用力的性質(zhì)。
30.(池州期末)如圖所示,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO'懸掛于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過(guò)滑輪,其一端懸掛沙桶a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若沙桶a中沙子逐漸緩慢漏出,下列說(shuō)法正確的是( )
A.繩OO'與豎直方向的夾角將增大
B.繩OO'的張力隨沙子漏出逐漸減小
C.桌面對(duì)物體b的支持力逐漸增大
D.桌面對(duì)物體b的摩擦力逐漸減小
【分析】整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),由a平衡可知,繩子拉力隨沙子漏出時(shí)減小,再根據(jù)平衡條件由F的大小變化求得物塊b所受各力的變化情況。
【解答】解:AB、以輕滑輪為研究對(duì)象可知,連接沙桶a的細(xì)繩張力、連接物體b的細(xì)繩張力的合力與細(xì)繩OO'的拉力等大反向,連接沙桶a和物體b的細(xì)繩張力始終等于沙桶a的重力,方向沒(méi)有變化,因而兩者合力逐漸減小,方向沿兩繩夾角的角平分線方向,故合力方向不變,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、以物體b為研究對(duì)象,由于連接物體b的細(xì)繩拉力逐漸減小,因而桌面對(duì)物體b的支持力逐漸變大,桌面對(duì)物體b的摩擦力逐漸減小,故CD正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵是抓住系統(tǒng)均處于靜止?fàn)顟B(tài),采用隔離法,由平衡條件分析,解答時(shí)要注意繩中張力減小,但繩子方向均不變。
31.(揭東區(qū)期末)如圖所示,人通過(guò)跨在光滑滑輪上的細(xì)繩拉一物體靜止。當(dāng)人向后跨了一步后,人與重物再次保持靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于跨步以后各力的大小變化,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.地面對(duì)人的摩擦力減小B.地面對(duì)人的摩擦力增大
C.人對(duì)地面的壓力減小D.人對(duì)地面的壓力增大
【分析】人拉著繩向后退一步后,人和物仍保持靜止,所以人和物始終處于平衡狀態(tài),分別對(duì)物體和人受力分析并應(yīng)用平衡條件分析即可。
【解答】解:對(duì)人受力分析并正交分解如圖:
設(shè)繩子與水平方向夾角為θ,由平衡條件得:
N+mgsinθ=Mg
f=mgcsθ
當(dāng)人拉著繩向后退一步后,θ將變?。?br>所以摩擦力f=mgcsθ會(huì)變大,人受地面的支持力N=Mg﹣mgsinθ也將變大,由牛頓第三定律可知,人對(duì)地面的壓力增大,故BD正確,AC錯(cuò)誤。
本題選錯(cuò)誤的,
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題為平衡條件得應(yīng)用:動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題,常用的方法是畫(huà)圖法和解析式法,一般物體受3個(gè)力時(shí)常用畫(huà)圖法,受4個(gè)以上的力時(shí)一般用解析式法。
32.(濟(jì)南期末)如圖所示,一燈籠懸掛于兩墻壁之間,繩OA水平。若使懸掛點(diǎn)A向上移動(dòng)并適當(dāng)將繩OA延長(zhǎng),以保持O點(diǎn)的位置不變,則A點(diǎn)向上移動(dòng)的過(guò)程中( )
A.繩OB的拉力逐漸增大
B.繩OB的拉力逐漸減小
C.繩OA的拉力可能先減小后增大
D.繩OA的拉力可能先增大后減小
【分析】本題中O點(diǎn)受到三個(gè)力作用處于平衡者狀態(tài),其中OB繩子上拉力方向不變,豎直繩子上拉力大小方向都不變,對(duì)于這類(lèi)三力平衡問(wèn)題可以利用“圖解法”進(jìn)行求解,即畫(huà)出動(dòng)態(tài)的平行四邊形求解。
【解答】解:以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象,O處于平衡狀態(tài),根據(jù)受力平衡,則AO上的力與BO上的力的合力與重力大小相等,方向相反,如圖所示;
由圖可知,在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過(guò)程中,繩子OB上的拉力逐漸減小,OA上的拉力先減小后增大,故AD錯(cuò)誤,BC正確。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,要熟練掌握各種處理動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的方法,尤其是圖解法和正交分解法。
33.(聊城期末)如圖所示,兩物體A、B疊放在一起,用力F去拉物體B,但沒(méi)有拉動(dòng),兩物體仍然靜止。則( )
A.A受兩個(gè)力B.A受三個(gè)力C.B受五個(gè)力D.B受六個(gè)力
【分析】?jī)晌矬wA、B疊放在水平桌面上,保持靜止?fàn)顟B(tài),受力均平衡,分別以B和整體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件求解A、B間,A與桌面間的摩擦力,即可求得AB受力個(gè)數(shù)。
【解答】解:對(duì)整體受力分析可知,整體受重力、支持力、拉力的作用而處于靜止,則說(shuō)明地面對(duì)B一定有向右的摩擦力,
對(duì)A分析,因A水平方向不受外力,則AB間沒(méi)有摩擦力,則A只受重力和支持力兩個(gè)力;
對(duì)B受力分析可知B受重力、支持力、壓力、拉力及地面對(duì)B的摩擦力,故B受5個(gè)力,故AC正確,BD錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題要靈活選擇研究對(duì)象,對(duì)于多個(gè)物體平衡問(wèn)題,采用隔離法和整體法交叉使用是常用的方法。
34.(海東市期末)一種簡(jiǎn)易的重物提升裝置如圖所示。當(dāng)木箱升至某高度后再緩慢向右拉動(dòng)輕繩OC(輕繩OC、OA相交于O點(diǎn)),使OA與豎直方向的夾角逐漸增大,此過(guò)程中輕繩OC始終保持水平,若木箱受到的重力為G,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.木箱緩慢向右拉動(dòng)的過(guò)程中,OA繩中的拉力增大
B.木箱緩慢向右拉動(dòng)的過(guò)程中,地面對(duì)人的摩擦力變小
C.木箱緩慢向右拉動(dòng)的過(guò)程中,OB繩中的張力大小不變
D.當(dāng)OA與豎直方向的夾角為30°時(shí),OC繩中的張力為
【分析】以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象受力分析,然后將OB的拉力進(jìn)行分解,O點(diǎn)右移則OA與豎直方向之間的夾角增大,根據(jù)圖解法判斷大小的變化。
【解答】解:AC、緩慢向右拉動(dòng)輕繩OC的過(guò)程,此過(guò)程中輕繩OC始終保持水平,O點(diǎn)受FOA、FOB、FOC三個(gè)力作用,三個(gè)力的關(guān)系如圖所示,在木箱緩慢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,木箱處于平衡狀態(tài),則OB對(duì)木箱的作用力為FOB′=G,由牛頓第三定律可知:FOB=G,保持不變,由幾何關(guān)系FOA==,OA與豎直方向的夾角θ逐漸增大,csθ變小,所以O(shè)A繩中的拉力FOA增大,故AC正確;
B、以人為研究對(duì)象,人處于平衡狀態(tài),在水平方向,地面對(duì)人的摩擦力f等于繩對(duì)人的拉力FOC′,即f=FOC′,F(xiàn)OC=FOC′=Gtanθ,所以f=Gtanθ,OA與豎直方向的夾角θ逐漸增大,tanθ變大,地面對(duì)人的摩擦力變大,故B錯(cuò)誤;
D、當(dāng)OA與豎直方向的夾角為30°時(shí),OC繩中的張力FOC=Gtan30°=G,故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,用圖解法比較直觀,還可以用函數(shù)法。
35.(寧縣校級(jí)期末)下列物體中處于平衡狀態(tài)的是( )
A.靜止在粗糙斜面上的物體
B.沿光滑斜面下滑的物體
C.在粗糙水平面上勻速滑行的物體
D.做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開(kāi)始下落的瞬間
【分析】根據(jù)平衡狀態(tài)的意義(即速度不變、物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài))進(jìn)行逐個(gè)分析即可。
【解答】解:平衡狀態(tài)的是指速度不變的狀態(tài),即靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
A、靜止在粗糙斜面上的物體受力平衡,處于平衡狀態(tài),故A正確;
B、沿光滑斜面下滑的物體,受到重力和支持力,重力沿斜面向下的分力等于物體的合力,不為零,不是平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;
C、在粗糙水平面上勻速滑行的物體,速度不變,受力平衡,是處于平衡狀態(tài),故C正確;
D、做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開(kāi)始下落的瞬間,速度為零,但是合力不為零,不是平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查平衡狀態(tài),解決本題的關(guān)鍵知道平衡狀態(tài)的特點(diǎn),即靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),注意:速度為零的物體不一定是處于平衡狀態(tài)。
36.(阜寧縣校級(jí)月考)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,衣架掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的有( )
A.繩的右端緩慢上移到b',繩子拉力變大
B.繩的右端緩慢上移到b,繩子拉力不變
C.將桿N緩慢向左移一些,繩子拉力變小
D.將桿N緩慢向左移一些,繩子拉力變大
【分析】繩子兩端上下移動(dòng)時(shí),兩桿距離不變,分析兩端繩子間夾角的變化情況,再分析拉力的變化;兩桿之間距離發(fā)生變化時(shí),分析兩段繩子之間的夾角變化,再分析拉力變化。
【解答】解:AB、因繩子上張力是相等的,合力豎直向上,根據(jù)平行四邊形定則可知,繩子兩端與豎直方向夾角是相等的,假設(shè)繩子的長(zhǎng)度為x,則xcsθ=L,繩子一端在上下移動(dòng)的時(shí)候,繩子的長(zhǎng)度不變,兩桿之間的距離不變,則θ角度不變;兩個(gè)繩子的合力豎直向上,大小等于衣服的重力,由于夾角不變,所以繩子的拉力不變,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、當(dāng)桿N向左移動(dòng)后,根據(jù)xcsθ=L可知,L變小但繩長(zhǎng)不變,所以csθ變小,角度θ變大,繩子與豎直方向的夾角變小,根據(jù)平行四邊形定則可知,繩子的拉力變小,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題在判斷繩子拉力的變化關(guān)鍵是把握兩繩子的合力的不變,再去分析繩子夾角的變化情況,而夾角的變化情況又與兩桿距離有關(guān),寫(xiě)出了距離與夾角關(guān)系即可準(zhǔn)確求解。
三.填空題(共10小題)
37.(徐匯區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,物體A靠在光滑的豎直墻面上,在力F的作用下,A、B保持靜止。
(1)若F是豎直向上的,則A受 2 個(gè)力;
(2)若F是斜向上的,則A受 4 個(gè)力。
【分析】本題對(duì)A物體受力分析,由于靜止不動(dòng),受力平衡,只受豎直方向的力。
【解答】解:(1)A受力平衡,A受到豎直向下的重力mg和B對(duì)A豎直向上的支持力FN,故A受2個(gè)力;
(2)對(duì)A受力分析,A受到豎直向下的重力mg、墻對(duì)A的支持力F、B對(duì)A豎直向上的支持力FN以及B對(duì)A的摩擦力f,故A受4個(gè)力;
故答案為:(1)2;(2)4.
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵先對(duì)A物體受力分析,由平衡條件知只受豎直方向的力.
本題易錯(cuò)點(diǎn),是第二種情況時(shí),F(xiàn)是斜向上,則對(duì)B物體受到A水平向右的摩擦力,故A受B的水平向左的摩擦力。
38.(湖南學(xué)業(yè)考試)如圖所示,兩物體A、B的質(zhì)量分別為M和m,用跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩相連,A物體靜止在水平面上.若不計(jì)摩擦,A物體對(duì)繩的作用力大小為 mg ;地面對(duì)A物體的作用力大小為 Mg﹣mg .
【分析】由物體B靜止,求出繩子的拉力.以A為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件求出地面對(duì)A的作用力的大小.
【解答】解:以B為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件繩子的拉力F=mg.
再以A為研究對(duì)象,得到F+FN=Mg,得到FN=Mg﹣F=(M﹣m)g;
故答案為:mg、Mg﹣mg.
【點(diǎn)評(píng)】本題采用的是隔離法.當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí),采用隔離都可以求解.當(dāng)幾個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)時(shí),也可以采用整體法.
39.(金臺(tái)區(qū)期末)物體所受三個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為5N、8N、13N,在這三個(gè)力作用下物體 能 (填“能”或“不能”)處于平衡狀態(tài),這三個(gè)力的合力的最大值為 26 N。
【分析】5N、8N、13N的三個(gè)力的合力的最大值等于三個(gè)力之和,依據(jù)第三個(gè)力是否在前兩個(gè)力的最大值與最小值范圍內(nèi)確定合力能否為零,從而確定能否處于平衡狀態(tài)。
【解答】解:5N和8N的合力最大值為13N,恰好與第三力大小相等,故三力的合力可以為零,物體可以處于平衡狀態(tài);
當(dāng)三個(gè)力的方向相同時(shí),合力最大,最大值等于三個(gè)力之和,即為F=5N+8N+13N=26N;
故答案為:能;26。
【點(diǎn)評(píng)】三個(gè)力的合力的最大值等于三個(gè)力之和.而最小值不一定等于兩個(gè)較小力之和與最大力之差,要看三力的合力能否為零。
40.(崇明區(qū)期末)如圖所示,一只質(zhì)量為m的小蟲(chóng)子沿弧形樹(shù)枝緩慢向上爬行,A、B兩點(diǎn)中在 點(diǎn)容易滑落;弧形樹(shù)枝某位置切線的傾角為θ,則蟲(chóng)子經(jīng)該位置時(shí)對(duì)樹(shù)枝的作用力大小為 mg 。
【分析】寫(xiě)出某點(diǎn)蟲(chóng)子的重力沿樹(shù)枝向下的分力、最大靜摩擦力的表達(dá)式,分析在A、B點(diǎn)的最大靜摩擦力的大小可判斷再哪一點(diǎn)容易滑落,由平衡條件可求得蟲(chóng)子經(jīng)該位置時(shí)對(duì)樹(shù)枝的作用力大小。
【解答】解:設(shè)弧形樹(shù)枝某點(diǎn)的切線的傾角為α,則在某點(diǎn)時(shí)重力沿樹(shù)枝向下的分力為F1=mgsinα,最大靜摩擦力fm=μmgcsα,
在B點(diǎn)是,α角較大,則F1較大,最大靜摩擦力fm較小,則小蟲(chóng)子容易滑落。
由平衡條件知,蟲(chóng)子對(duì)樹(shù)枝的作用力與重力mg等大反向,
故答案為:B mg
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了平衡條件的應(yīng)用,要知道最大靜摩擦力越小越容易滑落。
41.(金鳳區(qū)校級(jí)月考)如圖,重力為80N的物體靜止放在傾角θ=30°的斜面上,此時(shí)斜面對(duì)物體的摩擦力的大小為 40 N,物體對(duì)斜面的壓力的大小為 40 N(結(jié)果保留根號(hào))。
【分析】以物體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件求解斜面對(duì)物體的摩擦力的大小和支持力的大小,再根據(jù)牛頓第三定律求解物體對(duì)斜面的壓力的大小。
【解答】解:物體受到重力、支持力和摩擦力而靜止,如圖所示:
沿斜面方向根據(jù)平衡條件可得摩擦力的大小為:f=Gsinθ=80×sin30°N=40N;
物體受到的支持力的大小為:N=Gcsθ=80×cs30°N=40N。
根據(jù)牛頓第三定律可得物體對(duì)斜面的壓力的大小為40N。
故答案為:40;40。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題,關(guān)鍵是能夠確定研究對(duì)象、進(jìn)行受力分析、利用平行四邊形法則進(jìn)行力的合成,然后建立平衡方程進(jìn)行解答。
42.(寶山區(qū)校級(jí)期末)在水平桌面上有一質(zhì)量為1kg的長(zhǎng)方體。用4N的水平拉力向右拉,長(zhǎng)方體靜止不動(dòng),此時(shí)它所受的摩擦力為 4 N;拉力增大至6N時(shí),長(zhǎng)方體做勻速直線運(yùn)動(dòng),若拉力增大至8N時(shí),長(zhǎng)方體所受的摩擦力為 6 N。
【分析】明確長(zhǎng)方體不動(dòng)時(shí)受到的是靜摩擦力,根據(jù)二力平衡可求出摩擦力大??;而長(zhǎng)方體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力與滑動(dòng)摩擦力平衡,根據(jù)平衡條件求出滑動(dòng)摩擦力,而滑動(dòng)摩擦力大小取決于壓力和動(dòng)摩擦因數(shù)。
【解答】解:長(zhǎng)方體不動(dòng)時(shí)受力平衡,靜摩擦力大小等于拉力大小,故摩擦力為4N;
拉力為6N時(shí),長(zhǎng)方體勻速運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)方體受滑動(dòng)摩擦力與拉力相等,即滑動(dòng)摩擦力為6N;拉力增大時(shí),滑動(dòng)摩擦力不變,仍為6N。
故答案為:4,6。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查摩擦力的判斷和計(jì)算問(wèn)題,關(guān)鍵是明確物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡,根據(jù)平衡條件求解摩擦力大?。煌瑫r(shí)注意在求解摩擦力時(shí)要先明確是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。
43.(大武口區(qū)校級(jí)月考)如圖,一個(gè)箱子放在水平地面上,箱內(nèi)有一固定的豎直桿,在桿上套著一個(gè)環(huán),箱子與桿的質(zhì)量為M,環(huán)的質(zhì)量為m,如圖所示,已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí),環(huán)與桿間的摩擦力大小為f,則此時(shí)箱子對(duì)地面的壓力大小為 Mg+f 。
【分析】明確桿受到的摩擦力豎直向下,再以箱子為研究對(duì)象,分析受力情況,根據(jù)平衡條件求出地面對(duì)箱子的支持力,再根據(jù)牛頓第三定律求出箱對(duì)地面的壓力。
【解答】解:以箱子為研究對(duì)象,分析受力情況:箱子受到重力Mg、地面的支持力N和環(huán)對(duì)箱子向下的滑動(dòng)摩擦力f,
根據(jù)平衡條件得:N=Mg+f
根據(jù)牛頓第三定律得箱對(duì)地面的壓力大小:N′=N=Mg+f
故答案為:Mg+f
【點(diǎn)評(píng)】本題是平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,分析受力是關(guān)鍵,明確環(huán)受的摩擦力向上,而桿受到的摩擦力向下。
44.(茶陵縣校級(jí)月考)一個(gè)玩具小汽車(chē)在水平地板上以某一速度勻速行駛時(shí),玩具小汽車(chē)對(duì)地板的壓力大小F1 等于 (填“等于”或“不等于”)它的重力大小G
【分析】小汽車(chē)在水平地板上勻速行駛時(shí),小車(chē)受到的地板的支持力與重力二力平衡,由此分析。
【解答】解:小汽車(chē)在水平地板上勻速行駛時(shí),地板對(duì)小車(chē)的支持力與小車(chē)重力平衡,則有:F1′=G,
由牛頓第三定律得知,小汽車(chē)對(duì)地板的壓力大小F1=F1′=G。
故答案為:等于。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查共點(diǎn)力的平衡,關(guān)鍵是知道勻速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)受力平衡,分析受力情況,根據(jù)平衡條件解答。
45.(海淀區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,在水平地面上,行李箱受到繩子拉力F的作用勻速前進(jìn)。若拉力F與水平方向的夾角為θ,則拉力F沿水平方向的分力F1= Fcsθ ,拉力水平方向的分力 等于 (填“大于”、“小于”或“等于”)滑動(dòng)摩擦力。
【分析】對(duì)行李箱進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡條件,拉力水平方向的分力等于滑動(dòng)摩擦力。
【解答】解:對(duì)行李箱進(jìn)行受力分析,如圖所示:
拉力F沿水平方向的分力F1=Fcsθ
根據(jù)平衡條件,F(xiàn)1=f,即拉力水平方向的分力等于滑動(dòng)摩擦力。
故答案為:Fcsθ,等于。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了共點(diǎn)力的平衡、力的合成與分解的運(yùn)用等知識(shí)點(diǎn)。力學(xué)知識(shí)是物理學(xué)的基礎(chǔ),受力分析又是力學(xué)的基礎(chǔ),從近幾年高考出題的形式上來(lái)看,力的合成與分解問(wèn)題常與日常生活實(shí)際緊密結(jié)合,突出了對(duì)于實(shí)際物理問(wèn)題的模型抽象能力,在高考的出題方向上也體現(xiàn)了考查學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析物理問(wèn)題的能力。
46.(金山區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上,用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知斜面傾角及輕繩與豎直方向夾角均為θ=30°.不計(jì)小球與斜面間的摩擦,則斜面體與水平面間的摩擦力大小為 ,斜面體對(duì)水平面的壓力大小為 Mg+mg 。
【分析】以整體為研究對(duì)象,根據(jù)共點(diǎn)力的平衡列出關(guān)系式,再結(jié)合B的受力分析,可以求出摩擦力和斜面體對(duì)水平面的壓力。
【解答】解:由題意知,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)系統(tǒng)受力分析,有
在水平方向,有
Tsinθ=f ①
在豎直方向,有
Tcsθ+FN=(M+m)g ②
以B為研究對(duì)象,受力分析如圖,
根據(jù)共點(diǎn)力的平衡,有
Tsinθ=FN1sinθ③
Tcsθ+FN1csθ=mg ④
聯(lián)立①②③④,得
f=
FN=Mg+mg
根據(jù)牛頓第三定律,有斜面體對(duì)水平面的壓力大小為Mg+mg。
故答案為:;Mg+mg。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查共點(diǎn)力的平衡,關(guān)鍵要選取正確的受力分析,結(jié)合共點(diǎn)力的平衡條件,可以求出斜面體的受力情況。
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