2021届高考物理一轮复习-第1章-第3课时-力的合成与分解、物体的平衡练习-人教大纲版2.doc

第第 3 课时课时力的合成与分解、物体的平衡力的合成与分解、物体的平衡1.如图如图 1313 所示，所示，2009 年年 10 月月 19 日山东全运会上黑龙江选日山东全运会上黑龙江选手曹磊毫无悬念地以总成绩手曹磊毫无悬念地以总成绩 275 kg，轻取金牌赛前曹磊在一次训，轻取金牌赛前曹磊在一次训练中举起练中举起 125 kg 的杠铃时，两臂成的杠铃时，两臂成 120夹角，此时曹磊沿手臂向夹角，此时曹磊沿手臂向上撑的力上撑的力 F 及曹磊对地面的压力及曹磊对地面的压力 FN的大小分别是的大小分别是(假设他的体重假设他的体重为为 75 kg，g 取取 10 m/s2)()AF1 250 NFN2 000 NBF1 250 NFN3 250 NCF325 NFN2 000 NDF722 NFN2 194 N解析：解析：此题考查受力分析对杠铃受力分析如此题考查受力分析对杠铃受力分析如以下图以下图所示，可知所示，可知 Fmg1 250N，对曹磊和杠铃整体受力分析知，地面对曹磊的支持力，对曹磊和杠铃整体受力分析知，地面对曹磊的支持力 FN2 000 N，根据牛顿第三定律可知曹磊对地面的压力根据牛顿第三定律可知曹磊对地面的压力 FN2 000 N，所以此题应选，所以此题应选 A.答案：答案：A2 三段等长的、不可伸长的细线结于三段等长的、不可伸长的细线结于 O 点，点，A 端固定在水平杆上，端固定在水平杆上，B 端端接在套在竖直光滑杆上的轻圆环上，接在套在竖直光滑杆上的轻圆环上，C 端挂一重物，重物质量为端挂一重物，重物质量为 m.开始时开始时轻圆环固定在紧靠轻圆环固定在紧靠 D 端的位置，端的位置，AD 等于绳长等于绳长 OA，静止时如图，静止时如图 1314所示现不再固定圆环，让圆环可以在竖直光滑杆上自由滑动，再次静止所示现不再固定圆环，让圆环可以在竖直光滑杆上自由滑动，再次静止时时 OA 绳拉力为绳拉力为 FA，OB 绳拉力为绳拉力为 FB，那么，那么()图图 1314AFAmg，FBmgBFAmg，FB0CFAmg，FBmgDFAmg，FBmg解析：解析：因为圆环是轻圆环，其重力不计，轻圆环移动后，由于因为圆环是轻圆环，其重力不计，轻圆环移动后，由于 ADOAOB，因此，因此 AO 竖直向下，所以绳竖直向下，所以绳 OB 中无拉力，中无拉力，FB0，FAmg.答案：答案：B3.如图如图 1315 所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体 A、B，A 悬挂悬挂起来，起来，B 穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，绳与竖直杆间的夹角与竖直杆间的摩擦，绳与竖直杆间的夹角，那么物体，那么物体 A、B 的质的质量之比量之比 mAmB等于等于()图图 1315Acos 1B1cos Ctan 1D1sin 解析：解析：B 物受力如物受力如以下图以下图所示，所示，B 处于平衡状态，由图可知处于平衡状态，由图可知mBgmAgcos，所以，所以mAmB1cos，B 正确正确答案：答案：B4.如图如图 1316 所示，细绳跨过两个定滑轮，左端与斜面上质所示，细绳跨过两个定滑轮，左端与斜面上质量为量为 M 的物体相连，右端悬挂质量为的物体相连，右端悬挂质量为 m 的物体，质量为的物体，质量为 M 的的物体在位置物体在位置 1 处静止时，与其连接的一段绳垂直于斜面，处静止时，与其连接的一段绳垂直于斜面，M 与与斜面间的动摩擦因数为斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，斜面倾角为.假设将假设将 M 沿斜面向下缓沿斜面向下缓慢拉至位置慢拉至位置 2，它仍能保持静止状态，绳与滑轮间的摩擦不计，它仍能保持静止状态，绳与滑轮间的摩擦不计，那么以下说法正确的选项是那么以下说法正确的选项是()图图 1316AM 在位置在位置 1 时与斜面间可能无压力时与斜面间可能无压力BM 在位置在位置 1 时所受摩擦力为时所受摩擦力为mgcos CM 在位置在位置 2 时对斜面的压力比在位置时对斜面的压力比在位置 1 时大时大DM 在位置在位置 2 时所受摩擦力方向一定沿斜面向上时所受摩擦力方向一定沿斜面向上解析：解析：当物体当物体 M 在位置在位置 1 处静止时，物体处静止时，物体 M 受四个力作用：重力受四个力作用：重力 Mg、绳子拉力、绳子拉力 F、斜面弹力斜面弹力 FN1、斜面的摩擦力斜面的摩擦力 Ff1.在垂直斜面方向有在垂直斜面方向有：FFN1Mgcos，对物体对物体 m 有有：Fmg.同理当物体同理当物体 M 被拉到位置被拉到位置 2，处于静止状态时处于静止状态时，垂直斜面方向有垂直斜面方向有：Fsin FN2Mgcos(为物体为物体 M 被拉到斜面上位置被拉到斜面上位置 2 时绳子与斜面间的夹角时绳子与斜面间的夹角)，那么有：，那么有：FN2FN1.物体物体 M 在位置在位置 2 时所受摩擦力时所受摩擦力 Ff2可能沿斜面向上、也可能沿斜面向下、也可能可能沿斜面向上、也可能沿斜面向下、也可能不受摩擦力作用应选项不受摩擦力作用应选项 C 正确正确答案：答案：C5.如图如图 1317 所示，横截面为直角三角形的斜劈所示，横截面为直角三角形的斜劈 A，放在粗糙的，放在粗糙的 水平水平地面上，在劈与竖直墙壁之间放置一光滑球地面上，在劈与竖直墙壁之间放置一光滑球 B，系统处于静止状态在球，系统处于静止状态在球B 上施一通过球心的力上施一通过球心的力 F，系统仍保持静止，以下说法正确的选项是，系统仍保持静止，以下说法正确的选项是()图图 1317AB 所受合外力增大所受合外力增大BB 对竖直墙壁的压力增大对竖直墙壁的压力增大C地面对地面对 A 的摩擦力减小的摩擦力减小DA 对地面的摩擦力将小于对地面的摩擦力将小于 B 对墙壁的压力对墙壁的压力解析：解析：对对 B 球进行受力分析，其受重力、力球进行受力分析，其受重力、力 F、斜劈、斜劈 A 的支持力和墙壁对的支持力和墙壁对 B 的弹力，的弹力，这四个力平衡，斜劈这四个力平衡，斜劈 A 的支持力和墙壁对的支持力和墙壁对 B 的弹力比施加力的弹力比施加力 F 前大，所以前大，所以 B 项正确项正确；由于由于 B 球是静止的，所以球是静止的，所以 B 球所受合力为零，球所受合力为零，A 项错误；运用整体法分析，地面对项错误；运用整体法分析，地面对 A的摩擦力和墙壁对的摩擦力和墙壁对 B 的弹力平衡，所以地面对的弹力平衡，所以地面对 A 的摩擦力增大，的摩擦力增大，C、D 错误错误答案：答案：B1.100 个大小相同、质量均为个大小相同、质量均为 m 且无摩擦的球体如图且无摩擦的球体如图 1318 所所示静止放置于两相互垂直且光滑的平面上，平面示静止放置于两相互垂直且光滑的平面上，平面 AB 与水平面与水平面夹角为夹角为 30，那么第二个球对第三个球的作用力大小为，那么第二个球对第三个球的作用力大小为()图图 1318A.12mgB49mgC48mgD98mg答案：答案：B2 一个质量为一个质量为 3 kg 的物体的物体，被放置在倾角为被放置在倾角为30的固定光滑斜面上的固定光滑斜面上，在如图在如图 1319所示的甲、乙、丙三种情况下物体能处于平衡状态的是所示的甲、乙、丙三种情况下物体能处于平衡状态的是(g10 m/s2)()图图 1319A仅甲图仅甲图B仅乙图仅乙图C仅丙图仅丙图D甲、乙、丙图甲、乙、丙图解析：解析：此题考查共点力的平衡条件物体受三个力的作用，重力、支持力、拉力重此题考查共点力的平衡条件物体受三个力的作用，重力、支持力、拉力重力沿斜面向下的分力大小为力沿斜面向下的分力大小为 15 N，故只有乙图中能保持平衡故只有乙图中能保持平衡选项选项 B 正确正确此题较易此题较易答案：答案：B3 如图如图 1320 所示是骨折病人的牵引装置示意图，所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法竖直平面内为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是是()图图 1320A只增加绳的长度只增加绳的长度B只增加重物的质量只增加重物的质量C只将病人的脚向左移动只将病人的脚向左移动D只将两定滑轮的间距增大只将两定滑轮的间距增大解析：解析：假设只增加重物的质量，那么绳子拉力增大，脚所受的拉力增大，假设只增加重物的质量，那么绳子拉力增大，脚所受的拉力增大，B 选项正确选项正确；假设只将病人的脚向左移动假设只将病人的脚向左移动，那么夹角那么夹角会减小会减小，绳子拉力的合力增大绳子拉力的合力增大，脚所受的拉力脚所受的拉力增大，增大，C 选项正确；假设只增加绳的长度，拉力不变，选项正确；假设只增加绳的长度，拉力不变，A 选项错误；只将两只滑轮的选项错误；只将两只滑轮的距离增大距离增大，那么夹角那么夹角会增大会增大，绳子拉力的合力减小绳子拉力的合力减小，脚所受的拉力减小脚所受的拉力减小，D 选项错误选项错误答案：答案：BC4(2021海南单科，海南单科，3)两刚性球两刚性球 a 和和 b 的质量分别为的质量分别为 ma和和 mb、直径分别、直径分别为为 da和和 db(dadb)将将 a、b 球依次放入一竖直放置、内径为球依次放入一竖直放置、内径为 d(daddadb)的平底圆筒内，如图的平底圆筒内，如图 1321 所示设所示设 a、b 两球静止时对圆筒侧两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为面的压力大小分别为 f1和和 f2，筒底所受的压力大小为，筒底所受的压力大小为 F.重力加速度重力加速度大小为大小为 g.假设所有接触都是光滑的，那么假设所有接触都是光滑的，那么()图图 1321AF(mamb)g，f1f2BF(mamb)g，f1f2CmagF(mamb)g，f1f2DmagF(mamb)g，f1f2解析：解析：对两刚性球对两刚性球 a 和和 b 整体分析，竖直方向平衡可知整体分析，竖直方向平衡可知 F(mamb)g、水平方向平衡有水平方向平衡有 f1f2.答案：答案：A5.如图如图 1322 所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为，推力，推力 F 垂垂直天花板平面作用在木块上，使其处于静止状态，那么直天花板平面作用在木块上，使其处于静止状态，那么()图图 1322A木块一定受三个力作用木块一定受三个力作用B天花板对木块的弹力天花板对木块的弹力 FNFC木块受的静摩擦力等于木块受的静摩擦力等于 mgcos D木块受的静摩擦力等于木块受的静摩擦力等于 mg/cos 解析：解析：对木块受力分析可知木块受重力、弹力、摩擦力、推力四个力作用，对木块受力分析可知木块受重力、弹力、摩擦力、推力四个力作用，把木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解：把木块所受的力沿平行天花板平面和垂直天花板平面分解：mgcos Ff，mgsin FNF.天花板对木块的弹力天花板对木块的弹力 FNF，因此，因此 A、B、D 错误，错误，C 正正确确答案：答案：C6 如图如图 1323 中弹簧秤中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计绳和滑轮的重量均不计，绳与滑轮间绳与滑轮间、物体与圆面间的摩擦物体与圆面间的摩擦力不计，物体的重力都是力不计，物体的重力都是 G，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是 F1、F2、F3，那么，那么()图图 1323AF3F1F2BF3F1F2CF1F2F3DF1F2F3解析：解析：题图甲中由于物体处于平衡态，合力为零，即弹簧秤的读数等于物体重力的大题图甲中由于物体处于平衡态，合力为零，即弹簧秤的读数等于物体重力的大小，同理可以知道图丙中的弹簧秤的读数等于物体重力的大小，而题图乙中弹簧秤的小，同理可以知道图丙中的弹簧秤的读数等于物体重力的大小，而题图乙中弹簧秤的读数等于重力的一个沿圆面向下的分力读数等于重力的一个沿圆面向下的分力答案：答案：B7.顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上，A、B 两物体通过细绳两物体通过细绳连接，并处于静止状态连接，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)，如图，如图 1324 所示现用水平力所示现用水平力 F 作用于物体作用于物体 B 上，缓慢拉开一小角度，上，缓慢拉开一小角度，此过程中斜面体与物体此过程中斜面体与物体 A 仍然静止那么以下说法正确的选项是仍然静止那么以下说法正确的选项是()图图 1324A水平力水平力 F 不变不变B物体物体 A 所受斜面体的摩擦力一定变大所受斜面体的摩擦力一定变大C物体物体 A 所受斜面体的作用力不变所受斜面体的作用力不变D斜面体所受地面的支持力一定不变斜面体所受地面的支持力一定不变解析解析：设物体设物体 B 在在 F 作用下缓慢拉开一个小角度作用下缓慢拉开一个小角度，拉开过程中拉开过程中增大增大，此时物体此时物体 B 受受力平衡，水平力力平衡，水平力 Fmgtan 也增大，也增大，A 选项错；绳子拉力选项错；绳子拉力 FTmg/cos 也增大，由于也增大，由于原来物体原来物体 A 所受摩擦力的方向不清楚所受摩擦力的方向不清楚(可能沿斜面向上也可能沿斜面向下可能沿斜面向上也可能沿斜面向下)，所以物体所以物体 A所受斜面体的摩擦力的大小不一定增大，所受斜面体的摩擦力的大小不一定增大，B 选项错误；物体选项错误；物体 A 受到斜面体的弹力和摩受到斜面体的弹力和摩擦力，这两个力的合力大小等于物体擦力，这两个力的合力大小等于物体 A 受到的重力和绳子拉力受到的重力和绳子拉力 FT的合力，拉力的合力，拉力 FT发发生变化，所以物体生变化，所以物体 A 受斜面体的作用力也发生变化，受斜面体的作用力也发生变化，C 选项错误；将两个物体选项错误；将两个物体 A、B和斜面看成一个整体，在和斜面看成一个整体，在 F 作用过程中，整体在竖直方向的受力情况不变，故斜面体作用过程中，整体在竖直方向的受力情况不变，故斜面体所受地面的支持力不变，所受地面的支持力不变，D 选项正确选项正确答案：答案：D8.如图如图 1325 所示所示，ACB 是一光滑的是一光滑的、足够长的足够长的、固定在竖直平面内的固定在竖直平面内的“形框架形框架，其中其中 CA、CB 边与竖直方向的夹角均为边与竖直方向的夹角均为.P、Q 两个轻质小环分别套在两个轻质小环分别套在 CA、CB 上上，两两根细绳的一端分别系在根细绳的一端分别系在 P、Q 环上，另一端和一绳套系环上，另一端和一绳套系在一起，结点为在一起，结点为 O.将质量将质量为为 m 的钩码挂在绳套上的钩码挂在绳套上，OP、OQ 两根细绳拉直后的长度分别用两根细绳拉直后的长度分别用 l1、l2表示表示，假设假设 l1l223，那么两绳受到的拉力之比，那么两绳受到的拉力之比 F1F2等于等于()图图 1325A11B23C32D49解析：解析：由于杆是光滑的，因此静止时连接环的绳与杆垂直，如由于杆是光滑的，因此静止时连接环的绳与杆垂直，如以下图以下图所所示，根据几何关系可知，示，根据几何关系可知，OP、OQ 与竖直方向的夹角相等，都为与竖直方向的夹角相等，都为 90，根据物体的平衡条件可知，两段绳上的拉力相等，根据物体的平衡条件可知，两段绳上的拉力相等，A 项正确项正确答案：答案：A9.如图如图 1326 甲所示，在圆柱体上放一物块甲所示，在圆柱体上放一物块 P 圆柱体绕水平圆柱体绕水平轴轴 O 缓慢转动，从缓慢转动，从 A 转至转至 A的过程，物块与圆柱体保持相对的过程，物块与圆柱体保持相对静止，那么图静止，那么图 1326 乙反映的是该过程中乙反映的是该过程中()图图 1326A重力随时间变化的规律重力随时间变化的规律B支持力随时间变化的规律支持力随时间变化的规律C摩擦力随时间变化的规律摩擦力随时间变化的规律D合外力随时间变化的规律合外力随时间变化的规律解析解析：在圆柱体缓慢转动的过程中在圆柱体缓慢转动的过程中，物块物块 P 的重力是定值的重力是定值，不随时间发生变化不随时间发生变化，A 错错；物块物块 P 受三个力的作用受三个力的作用，竖直向下的重力竖直向下的重力 G，沿半径指向外的支持力沿半径指向外的支持力 FN，沿切线方向沿切线方向的静摩擦力的静摩擦力 Ff，因圆柱体缓慢移动，所以物块，因圆柱体缓慢移动，所以物块 P 在任意位置所受合力为零，在任意位置所受合力为零，D 错；对错；对三力正交分解三力正交分解，设重力设重力 G 与支持力与支持力 FN方向所夹锐角为方向所夹锐角为，那么那么 FNmgcos，Ffmgsin，从从 A 转至转至 A的过程中的过程中，先减小后增大先减小后增大，所以所以 FN先增大后减小先增大后减小，B 对对；而而 Ff先减先减小后增大，小后增大，C 错错答案：答案：B10.如图如图 1327 所示，所示，A、B 为竖直墙面上等高的两点，为竖直墙面上等高的两点，AO、BO 为长为长度相等的两根轻绳，度相等的两根轻绳，CO 为一根轻杆为一根轻杆(即：杆在即：杆在 O 端所受的力沿杆端所受的力沿杆 OC 方方向向)转轴转轴 C 在在 AB 中点中点 D 的正下方，的正下方，AOB 在同一水平面内在同一水平面内AOB90，COD60.假设在假设在 O 点处悬挂一个质量为点处悬挂一个质量为 m 的物体，那么平衡后绳的物体，那么平衡后绳AO 所受的拉力为所受的拉力为()图图 1327AmgB.33mgC.16mgD.66mg解析：解析：如如以下图以下图(1)，对，对 O 点，绳点，绳 AO、BO 对对 O 点的拉力的合力为点的拉力的合力为 FT2，那么，那么FT233mg；如图；如图(2)，那么绳，那么绳 AO 所受的拉力为所受的拉力为66mg.答案：答案：D11如图如图 1328 所示为一攀岩运发动，正在竖直岩壁上攀登，由于所示为一攀岩运发动，正在竖直岩壁上攀登，由于身背很重的行装，重心上移至肩部的身背很重的行装，重心上移至肩部的 O 点，总质量为点，总质量为 75 kg.此时手臂此时手臂与身体垂直手臂与岩壁夹角与身体垂直手臂与岩壁夹角为为 60，求此时手受到的拉力和脚受到，求此时手受到的拉力和脚受到的作用力的作用力(设手受到的拉力和脚受到的作用力均通过重心设手受到的拉力和脚受到的作用力均通过重心 O，g 取取 10m/s2)图图 1328解析：解析：对运发动进行受力分析如下图，根据平衡条件正交分解得：对运发动进行受力分析如下图，根据平衡条件正交分解得：Fsin 60FNsin 30Fcos 60FNcos 30mg.解得解得 F12mg375 N，FN375 3 N.答案答案：375 N375 3 N12.如图如图 1329 所示所示，有一重力为有一重力为 G 的圆柱体放置在水平桌面上的圆柱体放置在水平桌面上，用一夹角为用一夹角为 60、两两夹边完全相同的人字夹水平将其夹住夹边完全相同的人字夹水平将其夹住(夹角保持不变夹角保持不变)，圆柱体始终静止，试问：，圆柱体始终静止，试问：(1)假设人字夹内侧光滑，其任一侧与圆柱体间的弹力大小也等于假设人字夹内侧光滑，其任一侧与圆柱体间的弹力大小也等于 G，那么桌面对圆柱，那么桌面对圆柱体的摩擦力的大小为多少？体的摩擦力的大小为多少？(2)假设人字夹内侧粗糙，其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于假设人字夹内侧粗糙，其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于 G，欲使圆柱体对桌，欲使圆柱体对桌面的压力为零，那么整个人字夹对圆柱体摩擦力的大小为多少？方向如何？面的压力为零，那么整个人字夹对圆柱体摩擦力的大小为多少？方向如何？图图 1329解析：解析：(1)两夹边对圆柱体弹力的合力大小为两夹边对圆柱体弹力的合力大小为 G，方向沿夹角的角平分线方向，圆柱体，方向沿夹角的角平分线方向，圆柱体处于静止状态，水平面内受的合力为零，所以桌面对圆柱体的摩擦力的大小为处于静止状态，水平面内受的合力为零，所以桌面对圆柱体的摩擦力的大小为 G.(2)圆柱体对桌面的压力为零，又处于静止状态，所以圆柱体所受的摩擦圆柱体对桌面的压力为零，又处于静止状态，所以圆柱体所受的摩擦力与夹对圆柱体的弹力和圆柱体的重力的合力平衡力与夹对圆柱体的弹力和圆柱体的重力的合力平衡(圆柱体的受力如图所圆柱体的受力如图所示示)，即摩擦力的大小为即摩擦力的大小为 Ff2G，方向与竖直向上方向成，方向与竖直向上方向成 45角且偏向夹角一侧角且偏向夹角一侧答案：(1)G(2)2G方向与竖直向上方向成 45角且偏向夹角一侧