高考物理共点力平衡

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(多选)如图所示,物体B靠在水平天花板上,在竖直向上的力F作用下,A、B保持静止,A与B间的动摩擦因数为μ1,B与天花板间的动摩擦因数为μ2,则关于μ1、μ2的值下列判断可能正确的是( )

A.μ1=0,μ2≠0

B.μ1≠0,μ2=0

C.μ1=0,μ2=0

D.μ1≠0,μ2≠0

答案BD解析选A、B组成的整体为研究对象,水平方向不受力作用,故水平方向的滑动摩擦力为零,故μ2可以为零,也可以不为零,再以B为研究对象,可分析出A、B之间有摩擦力作用,故μ1一定不为零,故B、D项正确.(单选)如图所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( )

A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用

B.若地面粗糙,则小车一定受三个力作用

C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用

D.若小车做加速运动,则小车一定受三个力作用

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,因此地面可能对物体无弹力作用,选项A错误;F的竖直分力可能小于重力,地面对物体有弹力作用,若地面粗糙,小车受摩擦力作用,共四个力作用,选项B错误;若小车匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力与F的分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用,选项C正确;若小车做加速运动,当地面光滑时,小车受重力和力F作用或受重力、力F、地面弹力作用,选项D错误。答案 C

力的合成、分解

(单选)三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法中正确的是( ) A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3

B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大

C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零

D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零

答案C解析合力不一定大于分力,B项错误;三个共点力的合力的最小值能否为零,取决于任何一个力是否都在其余两个力的合力范围内,由于三个力大小未知,所以三个力的合力的最小值不一定为零,A项错误;当三个力的大小分别为3a、6a、8a,其中任何一个力都在其余两个力的合力范围内,故C项正确;当三个力的大小分别为3a、6a、2a时,不满足上述情况,故D项错误.

(单选)在研究共点力的合成实验中,得到如图所示的合力与两分力夹角θ的关系曲线,关于合成F的范围及两个分力的大小,下列说法中正确的是( )

A.2 N≤F≤14 N

B.2 N≤F≤10 N

C.两力大小分别为2 N 、8 N

D.两力大小分别为6 N 、10 N

解析 由图可知,当θ=12

π,即两分力F 1、F 2垂直时,合力为10 N ,即F 21+F 2

2=10 N ,当θ=π,即两分力F 1、

F 2方向相反时,合力为|F 1-F 2|=2 N ,联立两方程解得:F 1=8 N ,F 2=6 N(或F 1=6 N ,F 2=8 N),则两力的合力范

围为|F 1-F 2|≤F ≤F 1+F 2,即2 N ≤F ≤14 N ,故A 正确,B 、C 、D 错误。答案 A

(单选)一体操运动员倒立并静止在水平地面上,下列图示姿势中,沿手臂的力F 最大的是( )

答案 D 解析 将人所受的重力按照效果进行分解,由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时,合力在分力的角平分线上,且两分力的夹角越大,分力越大,因而D 图中人最费力,A 、B 两图中人最省力.

(单选)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θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为G

2

B.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为G

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

解析 运动员处于静止状态,运动员受到的合力为零,C 错误;运动员的每只手都承受自身重力的一半,和角度无关,所以A 正确,B 错误;由牛顿第三定律知,两物体间的相互作用力大小相等,故D 错误。答案 A

(单选)如图所示,在粗糙水平面上放置A 、B 、C 、D 四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接,正好组成一个菱形,∠BAD =120°,整个系统保持静止状态.已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ,则D 物块所受的摩擦力大小为( ) A.

3

2

F f B .F f C.3F f D .2F f

答案 C 解析 假设弹簧处于拉伸状态,设弹簧的弹力为F ,以A 物块为研究对象,受力如图甲所示,根据平衡条件可得F =F f ;再以D 物块为研究对象,受力如图乙所示,F f ′=2F ′cos30°=2Fcos30°=3F f ,C 项正确.

(单选)如图所示,作用于O 点的三个力F 1、F 2、F 3合力为零.F 1沿-y 方向,大小已知.F 2与+x 方向夹角为θ(θ<90°),大小未知.下列说法正确的是( ) A .F 3一定指向第二象限 B .F 3一定指向第三象限

C .F 3与F 2的夹角越小,则F 3与F 2的合力越小

D .F 3的最小可能值为F 1cos θ

答案 D 解析 因F 1、F 2、F 3的合力为零,故F 3应与F 2、F 1的合力等大反向,故F 3可能在第二象限,也可能在第三象限,A 、B 两项错误;F 3、F 2的合力与F 1等大反向,而F 1大小、方向均已知,故F 3与F 2的合力与其夹角大小无关,C 项错误;当F 3与F 2垂直时,F 3最小,其最小值为F 1cos θ,D 项正确.

(单选)如图所示,物体静止于光滑水平面M 上,水平恒力F 1作用于物体,现要使物体沿着OO ′方向做直线运动(F 1和OO ′都在M 平面内).那么必须同时再加一个力F 2,则F 2的最小值是( ) A .F 1cos θ B .F 1 sin θ C .F 1tan θ

D.F 1

tan θ

答案 B 解析 要使物体沿OO ′方向做直线运动,则物体受到的合力F 沿OO ′方向,如图,由三角形定则知,当F 2方向垂直OO ′时,F 2有最小值,为F 2=F 1 sin θ,故B 项正确,A 、C 、D 三项错误.

(单选)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°,如图所示。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为( ) A.12 B.

32

C.33

D. 3

解析 如图所示,对第1个石块进行受力分析,由几何关系知:θ=60°,所以有F N21∶F N31=sin 60°=

3

2

。答案 B (单选)如图所示,墙上有两个钉子a 和b ,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量为m 1的重物.在绳子距a 端l/2的c 点有 一固定绳圈.若绳圈上悬挂质量为m 2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比m 1/ m 2为( ) A. 5 B .2 C.5

D. 2

答案 C 解析 如下图所示.平衡后设绳的bc 段与水平方向成θ角,则tan θ=2,sin θ=

25,

选择结点c 作为研究对象,对结点分析三力平衡,在竖直方向上,有m 2g =m 1gsin θ,得m 1m 2=

1sin θ=

5

2

,选C 项. (单选)某压榨机的结构示意图如图所示,其中B 为固定铰链,若在A 铰链处作用一垂直于墙壁的力F ,则由于力F 的作用,使滑块C 压紧物体D ,设C 与D 光滑接触,杆的重力及滑块C 的重力不计,图中a =0.5 m ,b =0.05 m ,则物体D 所受压力的大小与力F 的比值为( )