（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 專題探究二 共點(diǎn)力的平衡練習(xí)（含解析）新人教版

專題探究二共點(diǎn)力的平衡1.(2019·四川成都模擬)如圖所示,一重為10 N的球固定在支桿AB的上端,今用一段繩子水平拉球,使桿發(fā)生彎曲,已知繩的拉力為7.5 N,則AB桿對(duì)球的作用力(D)A.大小為7.5 NB.大小為10 NC.方向與水平方向成53°角斜向右下方D.方向與水平方向成53°角斜向左上方解析:對(duì)小球進(jìn)行受力分析可得,AB桿對(duì)球的作用力F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向,可得F方向斜向左上方,設(shè)AB桿對(duì)小球的作用力與水平方向夾角為,可得tan =,=53°,F=12.5 N,故只有D項(xiàng)正確.2.(2019·江西兩校聯(lián)考)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)共點(diǎn)力F1,F2,F3的作用下處于平衡狀態(tài),如圖所示.則它們的大小關(guān)系是(C)A.F1>F2>F3B.F1>F3>F2C.F3>F1>F2D.F2>F1>F3解析:因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)在三個(gè)共點(diǎn)力F1,F2,F3的作用下處于平衡狀態(tài),所以將三力首尾相連組成一封閉三角形,如圖所示,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí),三角形中大角對(duì)大邊,即得出F3>F1>F2,所以選項(xiàng)C正確.3.(2019·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市聯(lián)合調(diào)研)某人騎自行車沿平直坡道向下運(yùn)動(dòng),其車把上掛有一只水壺,若滑行過(guò)程中懸繩始終豎直,如圖所示,不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A.自行車一定做勻速運(yùn)動(dòng)B.壺內(nèi)水面一定水平C.水壺及水整體的重心一定在懸繩正下方D.壺身中軸一定與坡道垂直解析:因運(yùn)動(dòng)過(guò)程中懸繩始終豎直,則自行車勻速下行,故水壺處于平衡狀態(tài),壺內(nèi)水面一定水平;由平衡知識(shí)可知水壺及水整體的重心一定在懸繩正下方;壺身中軸一定與水平面垂直,故A,B,C正確,D錯(cuò)誤.4.(2019·浙江杭州質(zhì)檢)如圖所示,晾曬衣服的繩子兩端分別固定在兩根等高的豎直桿上,繩子的質(zhì)量及繩與衣架掛鉤間摩擦均忽略不計(jì).原來(lái)衣服保持靜止,一陣恒定的風(fēng)吹來(lái),衣服受到水平向右的恒力而發(fā)生滑動(dòng),并在新的位置保持靜止.則相比原來(lái),在新的位置時(shí)(C)A.掛鉤左右兩邊繩的拉力不再相等B.繩的拉力一定不變C.繩對(duì)掛鉤作用力變大D.繩對(duì)掛鉤作用力不變解析:由于繩與衣架掛鉤間摩擦忽略不計(jì),故掛鉤兩側(cè)的拉力一定相等,A錯(cuò)誤;衣服原來(lái)是受重力和兩個(gè)拉力而平衡,有了風(fēng)力后是四力平衡,則兩根繩子的拉力的合力與重力、風(fēng)力的合力相平衡,故兩根繩子的拉力的合力變大,即繩對(duì)掛鉤作用力變大,C正確,D錯(cuò)誤;如果衣服運(yùn)動(dòng)到最右端,顯然兩根繩子的夾角是變化的,而兩根繩子的拉力的合力變大,故兩根繩子的拉力可能變化,B錯(cuò)誤.5.(2018·山東青島期末)(多選)如圖所示,兩個(gè)小球a,b質(zhì)量為mb=2ma=2m,用細(xì)線相連并懸掛于O點(diǎn),現(xiàn)給小球a施加一個(gè)拉力F使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),且Oa與豎直方向夾角為45°,則力F的大小可能是(ACD)A.mgB.2mgC.mgD.3mg解析:以兩個(gè)小球組成的整體為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,作出F在不同方向時(shí)整體的受力圖,并作出T與F的合力,如圖所示,根據(jù)平衡條件可知F與T的合力與重力總是大小相等、方向相反,由力的合成圖可知,當(dāng)F與細(xì)線Oa垂直時(shí),F有最小值,F的最小值為Fmin=3mgsin =mg=2.12mg,故A,C,D正確.6.(2019·陜西渭南模擬)(多選)如圖所示,重物A被繞過(guò)小滑輪P的細(xì)線懸掛著,重物B放在粗糙的水平桌面上;小滑輪P被一根斜短線系于天花板上的O點(diǎn);O是三根線的結(jié)點(diǎn),bO水平拉著B物體,cO沿豎直方向拉著彈簧;彈簧、細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).若懸掛小滑輪的斜線OP的張力大小是20 N,g取10 m/s2,則下列說(shuō)法中正確的是(ABC)A.彈簧的彈力為10 NB.重物A的質(zhì)量為2 kgC.桌面對(duì)B物體的摩擦力為10 ND.OP與豎直方向的夾角為60°解析:Oa與aA兩細(xì)線拉力的合力與OP線的張力大小相等.由幾何知識(shí)可知FOa=FaA=20 N,且斜線OP與豎直方向的夾角為30°,重物A的重力GA=FaA,所以mA=2 kg,B正確,D錯(cuò)誤;桌面對(duì)B的摩擦力Ff=FOb=FOacos 30°=10 N,C正確;彈簧的彈力F彈=FOasin 30°=10 N,故A正確.7.(2019·江南名校聯(lián)考)如圖所示,一圓環(huán)套在豎直光滑的桿上,桿的直徑比環(huán)的內(nèi)徑略小,圓環(huán)通過(guò)輕彈簧與放在地面上的物塊相連,開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),由靜止釋放圓環(huán),到圓環(huán)向下的速度達(dá)到最大的過(guò)程中(此過(guò)程物塊一直保持靜止)(A)A.圓環(huán)受到的合力在減小B.桿對(duì)圓環(huán)的作用力在減小C.地面對(duì)物塊的摩擦力在減小D.地面對(duì)物塊的支持力在減小解析:圓環(huán)從靜止到速度最大的過(guò)程中,對(duì)圓環(huán)分析可知,其速度不斷增大,加速度不斷減小,所受的合力不斷減小,A項(xiàng)正確;由于環(huán)在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈簧的長(zhǎng)度不斷減小,彈力不斷增大,彈力沿水平方向的分力不斷增大,則桿對(duì)圓環(huán)的作用力不斷增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)環(huán)、彈簧和物塊整體,沿水平方向,地面對(duì)物塊的摩擦力與桿對(duì)環(huán)的作用力等大反向,因此地面對(duì)物塊的摩擦力不斷增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)環(huán)、彈簧和物塊整體研究知,由于環(huán)沿豎直方向向下的加速度不斷減小,因此整體所受合力向上且不斷增大,又因桿光滑,則知地面對(duì)物塊的支持力不斷增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤.8.(2019·湖北黃岡模擬)如圖所示,質(zhì)量均為m的A,B兩球,由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的光滑半球形碗中,彈簧水平,兩球間距為R,球的半徑遠(yuǎn)小于碗的半徑.則彈簧的原長(zhǎng)為(D)A.+R B.+RC.+RD.+R解析:以A球?yàn)檠芯繉?duì)象,小球受三個(gè)力:重力、彈力和球殼的支持力FN,如圖所示,由平衡條件,得到tan =,解得x=,根據(jù)幾何關(guān)系得cos =,則tan =,所以x=,故彈簧原長(zhǎng)x0=+R,故選項(xiàng)D正確.9.(2019·江蘇無(wú)錫模擬)如圖,在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物塊在斜面上保持靜止,F的取值應(yīng)有一定范圍,已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2>0).由此可求出(C)A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對(duì)斜面的正壓力解析:當(dāng)物塊所受外力F為最大值F1時(shí),具有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),由平衡條件可得F1=mgsin +fm;同理,當(dāng)物塊所受外力F為最小值F2時(shí),具有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),即 F2+fm=mgsin .聯(lián)立解得fm=,F1+F2=2mgsin ,由于m和斜面的傾角均未知,則無(wú)法求m, 以及物塊對(duì)斜面的正壓力,故選項(xiàng)C正確,A,B,D錯(cuò)誤.10.(2019·河南鄭州質(zhì)檢)如圖所示,a,b兩個(gè)小球穿在一根光滑的固定桿上,并且通過(guò)一條細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接.已知b球質(zhì)量為m,桿與水平面成角,不計(jì)所有摩擦,重力加速度為g.當(dāng)兩球靜止時(shí),Oa繩與桿的夾角也為,Ob繩沿豎直方向,則下列說(shuō)法正確的是(C)A.a可能受到2個(gè)力的作用B.b可能受到3個(gè)力的作用C.繩子對(duì)a的拉力等于mgD.a的重力為mgtan 解析:a球受到重力、繩子的拉力以及桿對(duì)a球的彈力,三個(gè)力的合力為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;b球受到重力和繩子的拉力,兩個(gè)力合力為零,桿對(duì)b球沒(méi)有彈力,否則b不能平衡,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于b受到重力和繩子拉力處于平衡狀態(tài),則繩子拉力T=mg,同一根繩子上的拉力相等,故繩子對(duì)a的拉力等于mg,選項(xiàng)C正確;a球受力如圖所示,根據(jù)正弦定理列式得=,解得mag=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.11.(2019·河北衡水二中月考)如圖所示,一直桿傾斜固定并與水平方向成30°的夾角;直桿上套有一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的圓環(huán),圓環(huán)與輕彈簧相連,在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F=10 N的力,圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài).已知直桿與圓環(huán)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.7,g=10 m/s2.下列說(shuō)法正確的是(D)A.圓環(huán)受到直桿的彈力,方向垂直直桿向上B.圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于2.5 NC.圓環(huán)受到直桿的摩擦力,方向沿直桿向上D.圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于2.5 N解析:因彈簧的拉力F=10 N>mg=5 N,所以圓環(huán)受到垂直直桿向下的支持力FN.同理,拉力沿直桿向上的分力 F1=Fsin 30°=5 N,大于重力沿直桿向下的分力,所以圓環(huán)受到沿直桿向下的摩擦力Ff,如圖所示.由平衡條件得出,垂直直桿方向FN+mgcos 30°=Fcos 30°,沿直桿方向Ff+mgsin 30°=Fsin 30°,解得FN= N,Ff=2.5 N,D正確.12.(2019·河南八市模擬)(多選)如圖所示,一個(gè)固定的圓弧阻擋墻PQ,其半徑OP水平,OQ豎直.在PQ和一個(gè)斜面體A之間卡著一個(gè)表面光滑的重球B.斜面體A放在光滑的地面上并用一水平向左的力F推著,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)改變推力F大小,推動(dòng)斜面體A沿著水平地面向左緩慢運(yùn)動(dòng),使球B沿斜面上升一很小高度.則在球B緩慢上升過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是(ABD)A.斜面體A與球B之間的彈力逐漸減小B.阻擋墻PQ與球B之間的彈力逐漸減小C.水平推力F逐漸增大D.水平地面對(duì)斜面體A的彈力逐漸減小解析:對(duì)球B受力分析,如圖(甲)所示,當(dāng)球B上升時(shí),角增大,FAB和FOB均減小,則A,B項(xiàng)正確.對(duì)斜面體進(jìn)行受力分析,如圖(乙)所示,因?yàn)镕AB減小,由牛頓第三定律知FAB=FBA,故FBA也減小,則推力F減小,水平地面對(duì)斜面體的彈力FN也減小,則C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.13.(2019·黑龍江牡丹江一中摸底)兩個(gè)帶同種電荷的小球A,B(可視為質(zhì)點(diǎn))通過(guò)絕緣的不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,若將輕繩的某點(diǎn)O固定在天花板上,平衡時(shí)兩個(gè)小球的連線恰好水平,且兩根懸線偏離豎直方向的夾角分別為30°和60°,如圖(甲)所示.若將輕繩跨接在豎直方向的光滑定滑輪(滑輪大小可不計(jì))兩端,調(diào)節(jié)兩球的位置能夠重新平衡,如圖(乙)所示.求:(1)兩個(gè)小球的質(zhì)量之比;(2)圖(乙)狀態(tài),滑輪兩端的繩長(zhǎng)OA,OB之比.解析:(1)圖(甲)狀態(tài)中對(duì)任一物體,由平衡條件有Tcos -mg=0,Tsin -F=0,解得mg=所以兩個(gè)小球的質(zhì)量之比=.(2)圖(乙)狀態(tài)中,設(shè)滑輪到A,B連線的豎直長(zhǎng)度為h,對(duì)小球A,受力矢量關(guān)系如圖所示,根據(jù)三角形相似關(guān)系,有=,解得L=,所以滑輪兩端的繩長(zhǎng)OA,OB之比=.答案:(1)31(2)139