受力分析及物体平衡典型例题解析.docx

学习必备 欢迎下载专练 3 受力分析 物体的平衡一、单项选择题1．如图 1 所示，质量为 2 kg 的物体 B 和质量为 1 kg 的物体C 用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上．再将一个质量为 3 kg 的物体 A 轻放在 B 上的一瞬间，弹簧的弹力大小为(取 g＝10 m/s2)( )A．30 NC．20 NB．0D．12 N答案 C2．(2014· 上海单科，9)如图 2，光滑的四分之一圆弧轨道 AB 固定在竖直平面内，A 端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力F 作用下，缓慢地由 A 向 B 运动，F 始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为 FN，在运动过程中( )A．F 增大，FN 减小C．F 增大，FN 增大B．F 减小，FN 减小D．F 减小，FN 增大解析对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据共点力平衡条件，有：FN＝mgcos θ 和 F＝mgsin θ，其中 θ 为支持力FN 与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ 变大，故 FN变小，F 变大；故 A 正确，BCD 错误．答案 A3．(2014· 贵州六校联考，15)如图 3 所示，放在粗糙水平面上的物体 A 上叠放着物体 B.A 和 B 之间有一根处于压缩状态的弹簧，物体 A、B 均处于静止状态．下列说法中正确的是( )A．B 受到向左的摩擦力C．地面对 A 的摩擦力向右B．B 对 A 的摩擦力向右D．地面对 A 没有摩擦力解析 弹簧被压缩，则弹簧给物体 B 的弹力水平向左，因此物体 B 平衡时必受到 A 对 B 水平向右的摩擦力，则 B 对 A 的摩擦力水平向左，故 A、B 均错学习必备 欢迎下载误；取 A、B 为一整体，因其水平方向不受外力，则地面对 A 没有摩擦力作用，故 D 正确，C 错误．答案 D4．(2014· 内蒙古包头测评)如图 4 所示，物体 A 置于水平地面上，力 F 竖直向下作用于物体 B 上，A、B 保持静止，则物体 A的受力个数为( )A．3C．5B．4D．6解析 利用隔离法对 A 受力分析，如图所示．BA 受到重力 GA，地面给 A 的支持力 N 地， 给 A 的压力 NB→A，B 给 A 的摩擦力 fB→A，则 A、C、D 错误，B 正确．答案 B5．(2014· 广州综合测试)如图 5 所示，两梯形木块 A、B 叠放在水平地面上，A、B 之间的接触面倾斜．A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是( )A．A、B 之间一定存在摩擦力作用B．木块 A 可能受三个力作用C．木块 A 一定受四个力作用D．木块 B 受到地面的摩擦力作用方向向右B解析 A、 之间可能不存在摩擦力作用，木块 A 可能受三个力作用，选项 A、C 错误，B 正确；木块 B 也可能不受地面的摩擦力作用，选项 D 错误．答案 B6．(2014· 佛山调研考试)如图 6 所示是人们短途出行、购物的简便双轮小车，若小车在匀速行驶的过程中支架与水平方向的夹角保持不变，不计货物与小车间的摩擦力，则货物对杆 A、B 的压力大小之比 FA∶FB 为( )A．1∶ 3 B. 3∶1 C．2∶1 D．1∶2解析 以货物为研究对象进行受力分析，如图所示，利用力的合成法可得 tan 30°＝FB′FA′，根据牛顿第三定律可知 FB＝学习必备 欢迎下载FB′、FA＝FA′，解得 FA∶FB＝ 3∶1，选项 B 正确．答案 B7．(2014· 昆明市质量检测)如图 7 所示，两个质量均为 m的小球用轻质细杆连接静止于内壁光滑的半球形碗内，杆及碗口平面均水平、碗的半径及两小球之间的距离均为 R，不计小球半径，则碗对每个小球的支持力大小为( )3 2 3A. 3 mg B. 3 mg C. 3mg D．2mg解析以其中一小球为研究对象，受力情况如图所示．根据题意可知 θ＝30°，根据mg 2 3平衡条件可知：FN1＝cos θ＝ 3 mg，选项 B 正确．答案 B8．在机械设计中常用到下面的力学原理，如图 8 所示，只要使连杆 AB 与滑块 m 所在平面间的夹角 θ 大于某个值，那么，无论连杆 AB 对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆 AB 对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称为“自锁”现象．设滑块与所在平面间的动摩擦因数为 μ，为使滑块能“自锁”应满足的条件是( )A．μ≥tan θ B．μ≥cot θ C．μ≥sin θ D．μ≥cos θ解析 滑块 m 的受力如图所示，建立直角坐标系，将力F 正交分解，由物体的平衡条件可知：竖直方向有FN＝mg＋Fsin θ，水平方向有 Fcos θ＝Ff≤μFN.由以上两式解得 Fcos θ≤μmg＋μFsin θ.因为力 F 很大，所以上式可以写成 Fcos θ≤μFsin θ 故应满足的条件为 μ≥cot θ，B 对．答案 B二、多项选择题9．如图 9 所示，小车 M 在恒力 F 的作用下，沿水平地面学习必备 欢迎下载做直线运动，由此可判断( )A．若地面光滑，则小车一定受三个力的作用B．若地面粗糙，则小车一定受四个力的作用C．若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D．若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用解析 先分析重力和已知力 F，再分析弹力．由于 F 的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对小车无弹力作用，无弹力也就无摩擦力， A、B 错误；若小车匀速运动，那么水平方向所受摩擦力和 F 的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力 F、地面的弹力、摩擦力四个力的作用，C 正确；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车可能受重力、恒力 F、地面的弹力三个力作用，D 正确．答案 CD10．一件行李重为 G，被绳 OA 和 OB 吊在空中，OA 绳和OB 绳的拉力分别为 F1、F2，如图 10 所示，则( )A．F1、F2 的合力是 GB．F1、F2 的合力是 FC．行李对绳 OA 的拉力方向与 F1 方向相反，大小相等D．行李受到重力 G、OA 绳拉力 F1、OB 的拉力 F2，还有 F 共四个力解析 合力与分力具有等效替代的关系．所谓等效是指力 F 的作用效果与其分力 F1、F2 共同作用产生的效果相同．F1 和 F2 的合力的作用效果是把行李提起来，而 G 的作用效果是使行李下落，另外产生的原因(即性质)也不相同，故 A 错误；F1 和 F2 的作用效果和 F 的作用效果相同，故 B 正确；行李对绳OA 的拉力与拉行李的力 F1 是相互作用力，等大、反向，不是一个力，故 C正确；合力 F 是为研究问题方便而假想出来的力，实际上不存在，应与实际受力区别开来，故 D 错误．答案 BC11．(2014· 湖北黄冈质检)如图 11 所示，用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上，现对小球施加一个方向始终垂直细学习必备 欢迎下载线的拉力 F 将小球缓慢拉起，在小球拉起的过程中，下列判断正确的是( )A．拉力 F 一直增大C．细线的拉力一直减小B．拉力 F 先增大后减小D．细线的拉力先增大后减小解析 小球在拉起的过程中，设线与竖直方向的夹角为 θ，由于 F 与细线垂直，将重力分解可得 F＝mgsin θ，θ 逐渐增大，F 逐渐增大，A 正确．细线的拉力 FT＝mgcos θ，θ 逐渐增大，cos θ 逐渐减小，C 正确．答案 AC12．倾角为 α、质量为 M 的斜面体静止在水平桌面上，质量为 m 的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是( )A．木块受到的摩擦力大小是 mgcos αB．木块对斜面体的压力大小是 mgcos αC．桌面对斜面体的摩擦力大小是 mgsin αcos αD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g解析 以木块为研究对象有：Ff＝mgsin θ，FN＝mgcos θ，所以 A 错、B 对；以整体为研究对象有：FN′＝(M＋m)g，Ff′＝0，所以 C 错、D 对．答案 BD13．(2014· 四川成都六校检测)如图 13 所示，两个质量均为 m，带电荷量均为＋q 的小球 A、B，一个固定在 O 点的正下方 L处，另一个用长为 L 的细线悬挂于 O 点，静止时，细线与竖直方向的夹角为 60°，以下说法正确的是( )3kqA．O 点处的电场强度的大小为 L2kqB．A 在 B 处产生的电场强度为L23kq2C．细线上的拉力为 L2D．B 球所受 A 球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上解析 由点电荷的场强公式，A 在 O 处或 B 处产生的电场强度大小均为 E1q＝kL2，O 点处的电场为 A、B 分别在 O 处产生的电场的叠加，即 E2＝2E1cosq30°＝ 3kL2，则 A、B 正确；对 B 球，由平衡条件得，B 球所受 A 球的库仑学习必备 欢迎下载kq2力和线的拉力的合力方向竖直向上，且细线上的拉力 FT＝ L2 ，则 D 正确，C错误．答案 ABD14．如图 14 所示，倾角为 α 的斜劈放置在粗糙水平面上，斜面粗糙，物体 a 放在斜面上．一根轻质细线一端固定在物体 a 上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮 1 固定在斜劈上、滑轮 2 下吊一物体 b，细线另一端固定在 c 上，c 穿在水平横杆上，物体 a 和滑轮 1 间的细线平行于斜面，系统静止．物体 a 受到斜劈的摩擦力大小为 Ff1，c 受到横杆的摩擦力大小为 Ff2，若将 c 向右移动少许，a 始终静止，系统仍静止，则( )图 14A．Ff1 由沿斜面向下改为沿斜面向上，Ff2 始终沿横杆向右B．细线对 a 和 c 的拉力都将变大C．Ff1 和 Ff2 都将变大D．斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体 c 的摩擦力都将变大解析 将 c 向右移动少许，a 位置不变，则夹角 β 将变大，根据力的合成可知细线上的张力将变大，B 正确；对 c，细线与横杆的夹角减小，又细线对 c的拉力增大，细线沿杆向左的分力增大，则 c 受到杆的摩擦力 Ff2 将增大，对a、b、c、斜劈和两个小滑轮整体，可知斜劈受到地面的摩擦力和物体 c 受到横杆的摩擦力等大反向，则斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体 c 的摩擦力都将变大，D 正确；对。