届高三高考物理二轮专题练习试题受力分析 物体的平衡.docx

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届高三高考物理二轮专题练习试题受力分析物体的平衡

受力分析　物体的平衡

一、选择题

1.如图所示，A、B、C、D是四个完全相同的木块，在图甲中，水平力F作用于B上，A、B处于静止状态，图乙中，竖直弹簧作用于D上，C、D处于静止状态，则关于A、B、C、D的受力情况，下列说法正确的是（  ）

A. 图甲中A受五个力，图乙中C受三个力                 

B. 图乙中墙对C可能有摩擦力

C. 图甲中墙对A一定没有摩擦力                              

D. 图乙中D对C一定有向右上方的摩擦力

2.如图所示，用长为L的细线拴一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向间的夹角为0，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（  ）

A. 小球受到重力、线的拉力和向心力三个力           

B. 向心力是线的拉力和小球所受重力的合力

C. 向心力等于细线对小球拉力的水平分量               

D. 向心力的大小等于Mgtanθ

3.如图所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为m，A、B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮置于倾角为θ的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态，斜面放置在水平地面上．现在向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中（　　）

A. A对斜面的压力逐渐增大                                     

B. 绳子拉力逐渐增大

C. 地面对斜面的摩擦力始终为零                             

D. A所受的摩擦力逐渐增大

4.科技的发展正在不断的改变着我们的生活,如图甲是一款手机支架,其表面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整光滑的硬性物体时,会牢牢吸附在物体上,如图乙是手机静止吸附在支架上的侧视图,若手机的重力为G,则下列说法正确的是（）

A. 手机受到的支持力大小为Gcosθ                         

B. 手机受到的支持力大于Gcosθ

C. 纳米材料对手机的作用力大小为Gsinθ                

D. 纳米材料对手机的作用力竖直向上

5.如图，在一段平坦的地面上等间距分布着一排等高的输电线杆，挂在线杆上的电线粗细均匀且呈对称性．由于热胀冷缩，冬季两相邻线杆之间的导线长度会有所减少．对B线杆及两侧的电线，冬季与夏季相比（　　）

A. 电s线最高点处的张力变大      

B. 电线最低处的张力不变

C. 线杆对地面的压力变小              D. 线杆两侧电线对线杆拉力的合力不变

6.如图所示，竖直墙面上有一只壁虎从A点沿水平直线加速运动到B点，此过程中壁虎受到摩擦力的方向是（  ）

A. 斜向右上方                         

B. 斜向左上方                       C. 水平向左                         

D. 竖直向上

7.如图所示，两轻弹簧a、b悬挂一小球处于平衡状态，a弹簧与竖直方向成30°角，b弹簧水平，a、b的劲度系数分别为k1、k2，则a、b的伸长量之比为（　　）

A. 

           B. 

C. 

D. 

8.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则（ ）

A. 当

时，运动员单手对地面的正压力大小为

B. 当

时，运动员单手对地面的正压力大小为

C. 当θ不同时，运动员受到的合力不同   

D. 当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等

9.如图所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑，如图乙所示，则F大小应为（　　）

A. 

mg                              

B. 

mg                              

C. 

mg                              

D. 

mg

10.如图所示，两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ，OP竖直放置，小球a、b固定在轻弹簧的两端，并斜靠在OP、OQ挡板上。

现有一个水平向左的推力F作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态．现保证b球不动，使竖直挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则（　 　）

A. b对挡板OQ的压力变大          

B. 挡板OP对a的弹力不变          

C. 推力F变大          

D. 弹簧长度变长

二、实验探究题

11.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，某同学采用的实验装置如图1所示，弹簧弹力的大小等于所挂钩码的重力大小．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度L，总共获得了6组实验数据．

（1）该同学把6组数据对应的点标在图象中，请你根据这些数据点在图2中作出F﹣L图线；

（2）由此图线可以得出该弹簧的自然长度L0=________cm，劲度系数k=________N/m（计算结果保留两位有效数字）；

（3）该同学实验时把弹簧水平放置，与弹簧竖直悬挂相比较：

优点是________；缺点是________

12.一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则．

①如图（a），在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F；

②如图（b），将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、________和电子秤的示数F1；

③如图（c），将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着②中L2的方向拉开细线L2，使________和三根细线的方向与②中重合，记录电子秤的示数F2；

④在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若________，则平行四边形定则得到验证．

三、综合题

13.如图所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，且弹簧B分别与地面和物体A相连接．现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变．已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦．将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B的弹力的大小变为原来的

，求：

（1）弹簧C在a点时，弹簧B的压缩量x1

（2）a、b两点间的距离L．

14.在水平路面上一个重力为G=200N的木箱，用一大小为18N水平向右拉力拉重物，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木箱与路面间的动摩擦因数μ=0.10．

（1）求上述情景地面受到木箱的摩擦力？

（2）若将水平拉力的方向变为与水平路面的夹角θ=37°，如图所示．要使木箱能在水平路面上匀速移动，则该拉力F应为多大？

（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

15.如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O．轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°，物体甲、乙均处于静止状态．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：

（1）轻绳OA、OB受到的拉力是多大？

（2）乙受到的摩擦力是多大？

方向如何？

（3）若物体乙的质量m2=4kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？

16.如图所示，物块的质量m=30kg，细绳一端与物块相连，另一端绕过光滑的轻质定滑轮，当人用100N的力斜向下拉绳子时，滑轮两侧细绳与水平方向的夹角均为30°，物体在水平面上保持静止，滑轮上端的悬绳竖直（取g=10m/s2）．

求：

（1）地面对物体的弹力大小和摩擦力大小；

（2）滑轮上方竖直悬绳的拉力大小．

答案解析部分

一、选择题

1.A,D

解析:

A、图甲中整体受重力、支持力、压力和摩擦力而处于静止；对A分析可知，A受重力、支持力B对A的弹力；AB间一定有摩擦力；共5个力；而乙中CD受重力、弹力的作用即可以平衡；故C与墙之间可以没有摩擦力；则C只受重力、D的支持力及D对C的摩擦力的作用，共受三个力；故A正确，C错误；

B、若图乙整体分析，重力与弹力平衡，则墙对C一定没有摩擦力；故B错误；

D、因C有向下的运动趋势，DC间一定有压力，故D对C一定有向右上方的摩擦力；故D正确；

故选：

AD．

【分析】分别对甲乙两图中进行受力分析，根据整体法和隔离法明确两物体的受力情况，再根据共点力的平衡条件分析摩擦力大小．

2.B,C,D

解析:

A、B小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图

小球受重力、和绳子的拉力三个力，由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动，故在物理学上，将这个合力就叫做向心力，即向心力是按照力的效果命名的，这里是重力和拉力的合力！

故A错误，B正确；

C、根据正交分解法可知，向心力等于细线对小球拉力的水平分量，故C正确．

D、根据几何关系可知：

F向=Gtanθ=Mgtanθ，故D正确．

故选：

BCD．

【分析】先对小球进行运动分析，做匀速圆周运动，合外力提供向心力，对小球受力分析，根据牛顿第二定律进行解答．

3.A,C

解析:

A、A对斜面的压力等于A及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力，随着沙子质量的增加，A对斜面的压力逐渐增大．A符合题意．

   B、绳子拉力等于B的重力，保持不变．B不符合题意．

　　C、整个系统始终保持静止，所受的合力为零，则地面对斜面没有摩擦力，C符合题意；

   D、由于不知道A的重力沿着斜面方向的分力与细线拉力的大小关系，故不能确定静摩擦力的方向，故随着沙子质量的增加，静摩擦力可能增加、减小．D不符合题意．

故答案为：

AC

【分析】以A和整体为研究对象进行研究利用平衡条件进行分析。

4.B,D

解析:

手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有：

FN=Gcosθ+F吸，大于Gcosθ，A不符合题意、B符合题意；手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，C不符合题意，D符合题意。

故答案为：

BD。

【分析】手机处于静止状态，即受力平衡，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力与物体所受重力等大反向，垂直支架方向支持力和材料的吸力的合力等于重力沿垂直支架方向的分力。

5.A,D

解析:

以整条电线为研究对象，受力分析如下图所示，由共点力的平衡条件知，两电线杆对电线的弹力的合力与其重力平衡，

由几何关系得：

Fcosθ=

，即：

F=

，由于夏天气温较高，电线的体积会膨胀，两杆正中部位电线下坠的距离h变大，则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角θ变小，故

变小，所以两电线杆处的电线拉力冬天与夏天相比是变大．电线杆上的电线的质量一定，受力平衡，夏季、冬季杆对地面的压力相等，不变．所以选项BC错误，AD正确．

故答案为：

AD

【分析】两电线杆对电线的弹力的合力与其重力平衡，由于夏天气温较高，电线的体积会膨胀，两杆正中部位电线下坠的距离h变大，则电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角θ变小，根据几何关系导出拉力F与重力和角度之间的关系，可以判断。

6.B

解析:

由于壁虎从A到B做匀加速直线运动，即壁虎所受合力水平向左，在竖直平面内壁虎受重力、摩擦力，由平行四边形定则可知，摩擦力方向斜向左上方，B符合题意。

故答案为：

B。

【分析】利用合力的方向可以判别壁虎受到的摩擦力方向。

7.C

解析:

对小球受力分析，受到重力和两个弹簧的弹力，如图

根据平衡条件，有：

根据胡克定律，有：

F1=k1x1

F2=k2x2

解得：

故选：

C

【分析】对小球受力分析，受到重力和两个弹簧的弹力，根据平衡条件并运用合成法得到两个弹力之比，再结合胡克定律求解出伸长量之比．

8A

解析:

运动员处于静止状态，即平衡状态.每只手都承受自身重力的一半.和角度无关，所以A正确,BC错误:

由牛顿第三定律知两物体间的相互作用力大小永远相等.故D错误。

9.A

解析:

小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑，则mgsin30°=μmgcos30°

可知小物块与斜劈表面间的动摩擦因数μ=tan30°，

由小物块能沿着斜劈表面匀速上滑，受力分析如图：

根据平衡条件：

Fcos30°﹣f﹣mgsin30°=0

N=mgcos30°+Fsin30°

又f=μN，

联立可得F=

mg，B、C、D不符合题意，A符合题意．

故答案为：

A．

【分析】以小物块为研究对象，进行受力分析根据平衡方程列式求解。

10.D

解析:

设弹簧与竖直方向的夹角为α，现保证b球不动，使挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则α减小，以a球为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件得：

F弹= 

，α减小，cosα增大，则F弹减小，弹簧变长；挡板对a的弹力N=mgtanα，α减小，N减小。

B不符合题意，D符合题意；

对整体研究：

水平方向：

F=N，则作用力F将减小，C不符合题意；竖直方向：

地面对b的支持力FN=（ma+mb）g，不变，根据牛顿第三定律可知，b对地面的压力不变，A不符合题意。

故答案为：

D。

【分析】正确进行受力分析，不少力，不多力，方向正确，整体法和隔离法分析物体受力；正交分解法。

二、实验探究题

11.

（1）解：

实验中采用描点法，作出F﹣L的关系图线如图所示

（2）5.0

；20

（3）避免弹簧自身所受重力对实验的影响

；弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差

解析:

（1）实验中采用描点法，作出F﹣L的关系图线如图所示．

（2）当弹力为零时，弹簧的形变量为零，此时弹簧的长度等于弹簧的原长，由图读出：

弹簧的自然长度L0=5.0cm；

根据胡克定律知，k=

=

，可知图线的斜率表示劲度系数，则

 k=

=20N/m（3）优点：

避免弹簧自身所受重力对实验的影响；

缺点：

弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．

故答案为：

（1）作出F﹣L的关系图线如图所示．

（2）5.0，20（3）避免弹簧自身所受重力对实验的影响；弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．

【分析】

（1）实验中采用描点法，作出F﹣L的关系图线．

（2）当弹簧弹力为零时，弹簧处于原长，结合图线得出弹簧的原长，根据图线的斜率求出劲度系数的大小．（3）该同学实验时把弹簧水平放置时能避免弹簧自身所受重力对实验的影响；但不足之处是弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．

12.静止；三细线的方向；结点O的位置；F和F′在误差范围内重合

解析:

①要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F；

②要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1；

③已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与②中重合，记录电子秤的示数F2；

④根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证．

故答案为：

①静止；②三细线的方向；③结点O的位置；④F和F′在误差范围内重合

【分析】本题考查力的平行四边形定则，要测量水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F；要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证．

三、综合题

13.

（1）解：

当弹簧C在a点时，弹簧B的压缩量为：

x1=

（2）解：

第一种情形：

拉伸弹簧C后，若弹簧B是压缩，B的压缩量为：

   x2=

=

；

此时，弹簧C的拉力为

mg，则C的伸长量为：

x3=

=

；

故此时a、b间距为：

L=x1﹣x2+x3=（

+

）

第二种情形：

拉伸弹簧C后，弹簧B是伸长的，伸长量为x2′=

此时，弹簧C的拉力为mg+

mg=

mg

C的伸长量为：

x3=

=

故此时a、b间距为：

Sab′=x1+x2′+x3′=（

+

）

解析:

（1）当弹簧C在a点时，弹簧C刚好没有发生变形时，弹簧B受到的压力等于物体A的重力mg，根据胡克定律求出弹簧B的压缩量x1．

（2）当将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点，弹簧B对物体A的弹力大小等于

mg时，弹簧C处于伸长状态，而弹簧B可能伸长也可能压缩，分两种情况，根据胡克定律求出此时B、C形变量，由几何关系求解a、b两点间的距离L．

14.

（1）解：

当拉力为水平时，支持力等于重力，则滑动摩擦力为：

f=μG=0.1×200N=20N．

根据牛顿第三定律知，地面受到木箱的摩擦力为20N

答：

上述情景地面受到木箱的摩擦力为20N

（2）解：

对物体受力分析，如图所示，

支持力为：

FN=G﹣Fsinθ，

根据平衡有：

Fcosθ=μFN，

代入数据解得：

F=23.26N

答：

拉力F为23.26N

解析:

（1）根据滑动摩擦力公式求出木箱受到的摩擦力大小，从而得出地面受到木箱的摩擦力．

（2）抓住木箱水平方向和竖直方向上平衡，结合共点力平衡求出拉力F的大小．

15.

（1）解：

对结点O，作出力图如图，由平衡条件有：

①

②

解得：

（2）解：

对于乙物体：

摩擦力

方向水平向左

（3）解：

当乙物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大值Fmax=μm2g③

                                         TBmax=Fmax④

由②③④得：

解析:

（1）以结点O为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求出轻绳OA、OB受到的拉力．

（2）乙物体水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力，由二力平衡求解乙受到的摩擦力大小和方向．（3）当乙物体刚要滑动时，物体甲的质量m1达到最大，此时乙受到的静摩擦力达到最大值Fmax=μm2g，再平衡条件求出物体甲的质量．

16.

（1）解：

如图所示，对物体受力分析并由正交分解法得

 Fsin30°+FN=mg ①

 Fcos30°=Ff②

由①②得FN=mg﹣Fsin30°=300N﹣100N×0.5=250N

N        

答：

地面对物体的弹力大小是250N，摩擦力大小是50

N．

（2）解：

如图，对滑轮上一点受力分析有

  FT=2Fcos60°

解得FT=100N

答：

滑轮上方竖直悬绳的拉力大小是100N．

解析:

（1）以物体为研究对象，对物体进行受力分析根据平衡条件，列式求解。

（2）对滑轮上一点，受力分析利用平衡条件列方程，求解。