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高考物理专题复习 受力分析与物体平衡


高考物理专题复习 受力分析与物体平衡
1.(2013· 江苏南京、盐城一模)如图所示,壁虎 在竖直玻璃面上斜向上匀速 爬行,关于它在此平面内的受力分析,下列图示中正确的是( )

[答案] [解析]

A 壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,根据平衡条件可知,壁虎受

到重力和静摩擦力两个力的作用,故 A 正确。

2.(2013· 重庆理综)

如右图所示, 某人静躺在椅子上, 椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角 θ。 若此人所受重力为 G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( A.G B.G sinθ )

C.G cosθ [答案] [解析] A

D.G tanθ

人只受重力和椅子对他的作用力而处于平衡状态,这两个力必然等

大反向,所以椅子各部分对人的作用力大小等于重力。 3.(2013· 山东理综)

如图所示,用完全相同的轻弹簧 A、B、C 将两个相同的小球连接并悬挂, 小球处于静止状态,弹簧 A 与竖直方向的夹角为 30° ,弹簧 C 水平,则弹簧 A、 C 的伸长量之比为( A. 3 C. [答案] [解析] D 选两个小球及弹簧 B 作为一个整体进行受力分析, 在水平方向上有
C

) 3

B. D.

xA kxAsin30° =kxC,则x =2, 选项 D 正确。 4.

(2013· 福建龙岩教学质量检查)如图所示,一个质量为 m 的滑块静止置于倾 角为 30° 的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的 P 点,另一端系在滑

块上,弹簧与竖直方向的夹角为 30° 。则( A.滑块一定受到四个力作用 B.弹簧一定处于压缩状态 C.斜面对滑块一定有支持力 D.斜面对滑块的摩擦力大小可能等于零 [答案] C [解析]

)

滑块静止 在粗糙斜面上,滑块一定受到重力、支持力和静摩擦力的

作用,弹簧对滑块可以有弹力作用,也可能没有弹力作用,故 C 正确,A、B、 D 错误。 5.

(2013· 安徽黄山联考)一个倾角为 α、质量为 M 的斜面体置于粗糙水平地面 上,斜面体与粗糙水平地面间动摩擦因数为 μ。现 施加一个垂直斜面体表面的外 力 F,斜面体依然保持静止状态,如图所示。地面对斜面体的摩擦力等于( A.Fsinα B.Fcosα D.μ(Fsinα+Mg) )

C.μ(Fcosα+Mg) [答案] [解析] A

对斜面体受力分析,斜面体受到重力、支持力、推力和静摩擦力作

用,根据平衡条件得 f=Fsinα,A 正确。 6.

(2013· 云南昆明教学质量检测)如图所示,用绳子将一质量为 m 的均质球悬 挂在光滑竖直墙壁上,已知绳子长度与球的半径相等。静止时绳子拉力大小为

FT,墙面对球的支持力大小为 FN,则下列关系式中正确的是( A.FT=mg FN= 3mg 2 3 3 B.FT= 3 mg FN= 3 mg 3 C.FT= 3 mg 2 3 FN= 3 mg

)

D.FT= 3mg FN=2mg [答案] [解析] B 以球为研究对象,球受到重力、绳的拉力、墙壁的支持力作用,设

mg 绳与墙的夹角为 θ,根据共点力的平衡条件得:FN=mgtanθ,FT=cosθ,由几何 3 2 3 关系得,θ=30° ,故 FN= 3 mg,FT= 3 mg,故 B 正确。 7.(2013· 江南十校联考)如 图所示,将两根劲度系数均为 k、原长均为 L 的 轻弹簧,一端固定于水平天花板上相距为 2L 的两点,另一端共同连接一质量为 m 的物体,平衡时弹簧与竖直方向的夹角为 37° 。若将物体的质量变为 M,平衡 M 时弹簧与竖直方向的夹角为 53° (sin37° =0.6,cos 37° = 0.8),则 等于( m )

9 A.32 C. 3 8 A

9 B.16 D. 3 4

[答案] [解析]

以重物和弹簧的结点为研究对象进行受力分析,受到重力、两个弹

L L 簧的弹力,由平衡条件得:2k(sin37° -L)cos37° =mg,2k(sin53° -L)cos53° =Mg, M 9 两式联立得 m =32,故 A 正确。

8.(2013· 大连模拟)

用一轻绳将光滑小球 P 系于粗糙墙壁上的 O 点,在墙壁和球 P 之间夹有一 矩形物块 Q,整体处于静止状态,如图所示。略微改变绳子的长度,P、Q 仍然 均处于静止状态,则下列说法正确的是( A.小球 P 受 4 个力作用 B.物块 Q 受 3 个力作用 C.若绳子变长,绳子的拉力将变小 D.若绳子变短,Q 受到的静摩擦力将增大 [答案] C [解析] 小球 P 受重力、拉力和物块 Q 的支持力 3 个力的作用,A 错。物块 )

Q 受重力、小球 P 的压力、墙面支持力和摩擦力 4 个力的作用,B 错。拉力的竖 直分力与小球 P 所受重力平衡,设拉力与竖直方向的夹角为 θ,则 Fcosθ=mPg, 绳子变长,拉力与竖直方向的夹角 θ 变小,则 F 变小,C 正确。物块 Q 所受静 摩擦力与其重力平衡,大小保持不变,D 错。 9.(2013· 课标全国Ⅱ)

如图,在固定斜面上的一物块受到一外力 F 的作用,F 平行于斜面向上。若 要物块在斜面上保持静止,F 的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别 为 F1 和 F2(F2>0)。由此可求出( A.物块的质量 )

B.斜面的倾角 C.物块与斜面间的最大静摩擦力 D.物块对斜面的正压力 [答案] C [解析] 设物块与斜面间的最大静摩擦力为 Fm,斜面的倾角为 α。结合题意 F1-F2 2 ,mgsinα

根据平衡条件得,F1=mgsinα+Fm,F2+Fm=mgsinα,解得,Fm=

F1+F2 = 2 ,则物块 与斜面间的最大静摩擦力可求,无法求得斜面的倾角和物块的 质量,也无法求得物块对斜面的压力,C 项正确。 10.(2013· 广东理综)如图,物体 P 静止于固定的斜面上,P 的上表面水平, 现把物体 Q 轻轻地叠放在 P 上,

则(

)

A.P 向下滑动 B.P 静止不动 C.P 所受的合外力增大 D.P 与斜面间的静摩擦力增大 [答案] [解析] BD 原来 P 静止不动,说明重力沿斜面向下的分力小于或等于最大静摩

擦力,即 mgsinθ≤μmgcosθ,此式与质量无关,把物体 Q 轻放在 P 上,把 PQ 看 成一体,相当于 P 的质量变大,P 仍能静止,所受合外力为零,由平衡条件可知, P 与斜面间的静摩擦力 f=m 总 gsinθ 变大,选项 B、D 正确。 11.

为了缓解紧 张的学习和生活带来的压力,感受久违 的童真、童趣,学校组 织了一 次放风筝比赛活动。只要手上牵着线拉着风筝迎风向前跑,就可以将风 筝放飞到高处。一位同学将一只重为 4N 的风筝放飞到空中后,拉着线的下端以 一定的速度匀速跑动时,线恰能与水平面成 53° 角保持不变,如图所示,这时该 同学拉住线的力为 5N。求风筝所受的拉力。 [答案] [解析] 8 8.54N,方向与水平方向成 arctan3角

风筝受到重力 G、风力 F 风和拉力 F 三个力的作用,受力分析,如图所示, 由平衡条件知: F 风 x=Fcos53° =5×0.6N=3N F 风 y=Fsin53° +G=5×0.8N+4N=8N
2 F 风= F2 32+82N=8.54N 风x+F风y=

设风力的方向与水平方向成 θ 角,则 tanθ= F风y 8 = F风x 3

8 θ=arctan3 12.

如图所示,倾角为 30° 的粗糙绝缘斜面固定在水平地面上,整个装置处在垂 直斜面向上的匀强电场之中,一质量为 m、电荷量为-q 的小滑块恰能沿斜面匀 3 速下滑,已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为 4 ,求该匀强电场场强 E 的大小。 [答案] [解析] 3mg 6q 受力分析如图所示,由题意得:

mgsinθ-Ff=0① FN-mgcosθ-F=0② F=qE③ Ff=μFN④ 由①②③④得:mgsinθ-μ(mgcosθ+qE)=0⑤ 解之得 E= mgsinθ-μmgcosθ μq

3mg 代入数据得 E= 6q 13.

(2013· 安徽黄山联考)质量为 m=0.04kg 的导电细杆 ab 置于倾角为 30° 的平行 放置的光滑导轨上,导轨宽为 d=0.4m,杆 ab 与导轨垂直,如图所示,匀强磁 场垂直导轨平面且方向向下,磁感应强度为 B=1T。已知电源电动势 E=1. 5V, 内阻 r=0.2Ω,试求当电阻 R 取值为多少时,释放细杆后杆 ab 保持静止不动。 导轨和细杆的电阻均忽略不计,g 取 10m/s2。 [答案] [解析] 2.8Ω 通电导体在磁场中受到的安培力为:F=BId,方向沿斜面向上,释

放细杆后杆 ab 保持静止不动时,分析细杆的受力可 得:BId=mgsinθ,解得:I =0.5A。 根据闭合电路欧姆定律:E=I(R+r),解得:R=2.8Ω。


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