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高考经典课时作业2-3 受力分析、共点力的平衡（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1．如图所示，在恒力F 的作用下，a 、b 两物体一起匀加速向上运动，则关于它们的受力情况说法正确的是( )A ．a 一定受到四个力B ．b 可能受到四个力C ．a 与墙壁之间一定有弹力和摩擦力D ．a 与b 之间一定有摩擦力2．(高考安徽卷)一质量为m 的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上．现对物块施加一个竖直向下的恒力F ，如图所示．则物块( )A ．仍处于静止状态B ．沿斜面加速下滑C ．受到的摩擦力不变D ．受到的合外力增大3．(2013·银川一中一模)如图所示，斜劈静止在水平地面上，有一物体沿斜劈表面向下运动，重力做的功与克服力F 做的功相等．则下列判断中正确的是( ) A ．物体可能加速下滑 B ．物体可能受三个力作用，且合力为零 C ．斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左D ．撤去F 后斜劈一定受到地面的摩擦力4．(2012·陕西五校三模)如图所示，A 、B 两物体叠放在水平地面上，A 物体质量m ＝20 kg ，B 物体质量M ＝30 kg.处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A 物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m ，A 与B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5.现有一水平推力F 作用于物体B 上缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m 时，水平推力F 的大小为(g 取10 m/s 2)( )A ．350 NB ．300 NC ．250 ND ．200 N5．(2013·山西部分重点高中联考)如图所示，左侧是倾角为60°的斜面、右侧是14圆弧面的物体固定在水平地面上，圆弧面底端的切线水平，一根两端分别系有质量为m 1、m 2小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮．当它们处于平衡状态时，连接m 2小球的轻绳与水平线的夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点．两小球的质量之比m 1∶m 2等于( )A ．1∶1B ．2∶3C ．3∶2D ．3∶46．(2012·高考浙江卷)如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m ＝1.0 kg 的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N ．关于物体受力的判断(取g ＝9.8 m/s 2)，下列说法正确的是( )A ．斜面对物体的摩擦力大小为零B ．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N ，方向沿斜面向上C ．斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N ，方向竖直向上D ．斜面对物体的支持力大小为4.9 N ，方向垂直斜面向上 7．(2012·高考山东卷)如图所示，两相同轻质硬杆OO 1、OO 2可绕其两端垂直纸面的水平轴O 、O 1、O 2转动，在O 点悬挂一重物M ，将两相同木块m 紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．F f 表示木块与挡板间摩擦力的大小，F N 表示木块与挡板间正压力的大小．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O 1、O 2始终等高，则( )A ．F f 变小B ．F f 不变C ．F N 变小D ．F N 变大8．如右图所示，桌面上固定一个光滑的竖直挡板，现将一个质量一定的重球A 与截面为三角形的垫块B 叠放在一起，用水平外力F 可以缓缓向左推动B ，使球慢慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中( )A ．A 和B 均受三个力作用而平衡B ．B 对桌面的压力越来越大C ．A 对B 的压力越来越小D ．推力F 的大小恒定不变9．如图所示，三根长度均为l 的轻绳分别连接于C 、D 两点，A 、B 两端被悬挂在水平天花板上，相距2l .现在C 点上悬挂一个质量为m 的重物，为使CD 绳保持水平，在D 点上可施加力的最小值为( )A ．mgB.33mg C.12mg D.14mg10．如右图所示，重为G 的均匀链条挂在等高的两钩上，链条悬挂处与水平方向成θ角，试求：(1)链条两端的张力大小；](2)链条最低处的张力大小．11．如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小．12．(2012·高考新课标全国卷)拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)．设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ.(1)若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小．(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动．求这一临界角的正切tan θ0.标准答案及解析：1．解析：将a、b看成整体，其受力示意图如图甲所示，说明a与墙壁之间没有弹力和摩擦力作用；对b进行受力分析，如图乙所示，其受到3个力作用，则A、D正确，B、C错误．答案：AD2．解析：物块恰好静止在斜面上，沿斜面方向有：mg sin θ＝μmg cos θ，得μ＝tan θ，摩擦力f＝mg sin θ.施加一个竖直向下的恒力F后，沿斜面向下的力(mg＋F)sin θ与沿斜面向上的力μ(mg＋F)cos θ仍然相等，所以物块仍处于静止状态，合外力不变，仍为零，故A正确，B、D错误．受到的摩擦力f′＝(mg＋F)sin θ，变大，故C错误．答案：A3．解析：对物体受力分析如图，由重力做的功与克服力F做的功相等可知，重力的分力G1＝F1，若斜劈表面光滑，则物体匀速运动，若斜劈表面粗糙，则减速运动，故A错误、B正确．若F N与f的合力方向竖直向上，则斜劈与地面间无摩擦力，C错误．撤去F后，若F N与f的合力方向竖直向上，则斜劈与地面间无摩擦力，故D错误．答案：B4．解析：由题意可知f A max＝μmg＝100 N．当A向左移动0.2 m时，F弹＝kΔx＝50 N，F弹<f A max，即A、B间未出现相对滑动，对整体受力分析可知，F＝f B＋F弹＝μ(m＋M)g＋kΔx＝300 N，B选项正确．答案：B5．解析：m1、m2静止，由平衡条件，m1g sin 60°＝F T1，m2g＝2F T2cos 30°，又F T1＝F T2，则m1∶m2＝2∶3.答案：B6．解析：因物体的重力沿斜面方向的分力大小为mg sin 30°＝1×9.8×0.5 N＝4.9 N，与弹簧秤的示数相等，故斜面对物体的摩擦力大小为0，则A正确、B错误；斜面对物体的支持力大小为mg cos 30°＝1×9.8×32N＝4.9 3 N，方向垂直斜面向上，则C、D错误．答案：A7．解析：将两木块与重物视为整体，竖直方向上平衡，则2F f＝(2m＋M)g，故F f不变，A 错误、B正确；设硬杆对转轴的弹力大小均为F N1，对轴点O进行受力分析可知，竖直方向上：2F N1cos θ＝Mg ，对木块m 进行受力分析可知，水平方向上：F N ＝F N1sin θ，两式联立解得F N ＝12Mg tan θ，当两板间距离增大时，θ增大，F N 增大，C 错误、D 正确． 答案：BD8．解析：分析A 、B 整体受力如图甲所示，由平衡条件可得：N B ＝(m A ＋m B )g ，不随球的升高而改变，故B 错误；分析球A 受力如图乙所示，由平衡条件可得：N AB ＝mg /cos θ，N A ＝mg tan θ，并不随球的升高而改变，故缓慢推动B 的过程中F 也不变，C 错误、D 正确；垫块B 受支持力、压力、重力、推力F 四个力作用，A 错误．答案：D9．解析：对C 点进行受力分析，由平衡条件可知，绳CD 对C 点的拉力F CD ＝mg tan 30°，对D 点进行受力分析，绳CD 对D 点的拉力F 2＝F CD ＝mg tan 30°，F 1方向一定，则当F 3垂直于绳BD 时，F 3最小，由几何关系可知，F 3＝F CD sin 60°＝12mg . 答案：C10．解析：(1)在求链条两端的张力时，可把链条当做一个质点处理，两边受力具有对称性使两端点的张力F 大小相等，受力分析如图甲所示．取链条整体为研究对象．由平衡条件得竖直方向2F sin θ＝G ，所以链条两端的张力为F ＝G 2sin θ. (2)在求链条最低处张力时，可将链条一分为二，取一半链条为研究对象．受力分析如图乙所示，由平衡条件得水平方向所受力为F ′＝F cos θ＝G 2sin θcos θ＝G 2cot θ. 答案：(1)G 2sin θ (2)G cot θ211．解析：(1)因匀速提起重物，则T ＝mg ，且绳对人的拉力大小为mg ，所以地面对人的支持力为：N ＝Mg －mg ＝(50－30)×10 N ＝200 N ，方向竖直向上．(2)定滑轮对B 点的拉力方向竖直向下，大小为2mg ，杆对B 点的弹力方向沿杆的方向，如图所示，由共点力平衡条件得：F AB ＝2mg tan 30°＝2×30×10×33 N ＝200 3 NF BC ＝2mg cos 30°＝2×30×1032N ＝400 3 N. 答案：(1)200 N (2)400 3 N (3)200 3 N12．解析：(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F 的力推拖把，将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有F cos θ＋mg ＝N ① F sin θ＝f ②式中N 和f 分别为拖把对地板的正压力和摩擦力．由摩擦力公式f ＝μN ③联立①②③式得F ＝μsin θ－μcos θmg ④ (2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应有F sin θ≤λN ⑤这时，①式仍满足，联立①⑤式解得sin θ－λcos θ≤λmg F现考察使上式成立的θ角的取值范围．注意到上式右边总是大于零，且当F 无限大时极限为零，有sin θ－λcos θ≤0使上式成立的θ角满足θ≤θ0，这里θ0是题中所定义的临界角，即当θ≤θ0时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把．临界角的正切为tan θ0＝λ答案：(1)μmg sin θ－μcos θ(2)tan θ0＝λ。
