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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（七）受力分析 共點(diǎn)力的平衡 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：受力分析 1.(xx南京調(diào)研)如圖1所示，在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)通過(guò)輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體，在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過(guò)程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向。則(　　) 圖1 A．環(huán)只受三個(gè)力作用 B．環(huán)一定受四個(gè)力作用 C．物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D．懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力 2．(多選)(xx銅陵模擬)如圖2所示，甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為θ的粗糙斜面體上，斜面體始終保持靜止，則下列判斷正確的是(　　) 圖2 A．物體甲一定受到4個(gè)力的作用 B．物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下 C．物體乙所受的摩擦力不可能為零 D．水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：平衡條件及其應(yīng)用 3．(xx重慶高考)如圖3所示，某人靜躺在椅子上，椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ。若此人所受重力為G，則椅子各部分對(duì)他的作用力的合力大小為(　　) 圖3 A．G　　　　　　　　　　 B．Gsin θ C．Gcos θ D．Gtan θ 4.如圖4所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的。一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球。當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為α＝90，質(zhì)量為m2的小球位于水平地面上，設(shè)此時(shí)質(zhì)量為m2的小球?qū)Φ孛鎵毫Υ笮镕N，細(xì)線的拉力大小為FT，則(　　) 圖4 A．FN＝(m2－m1)g B．FN＝m2g C．FT＝m1g D．FT＝(m2－m1)g 5．(xx海南高考)如圖5，一不可伸長(zhǎng)的光滑輕繩，其左端固定于O點(diǎn)，右端跨過(guò)位于O′點(diǎn)的固定光滑軸懸掛一質(zhì)量為M的物體；OO′段水平，長(zhǎng)度為L(zhǎng)；繩上套一可沿繩滑動(dòng)的輕環(huán)?，F(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼，平衡后，物體上升L。則鉤碼的質(zhì)量為(　　) 圖5 A.M B.M C.M D.M 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：整體法與隔離法 6．(xx杭州七校聯(lián)考)如圖6所示，a、b兩個(gè)質(zhì)量相同的球用線連接，a球用線掛在天花板上，b球放在光滑斜面上，系統(tǒng)保持靜止(線的質(zhì)量不計(jì))，以下圖示哪個(gè)是正確的(　　) 圖6 7．(多選)(xx青島期中)如圖7所示，質(zhì)量為m的木塊靜止地放在半徑為R的半球體上，半球體與木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知木塊與半球體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，木塊與球心的連線與水平地面的夾角為θ，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A．地面對(duì)半球體的摩擦力方向水平向左 B．木塊對(duì)半球體的壓力大小為mgsin θ C．木塊所受摩擦力大小為mgcos θ D．木塊所受摩擦力大小為μmgcos θ 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 8．(xx上海高考)如圖8，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切。穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對(duì)球的彈力為N。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(　　) 圖8 A．F增大，N減小 B．F減小，N減小 C．F增大，N增大 D．F減小，N增大 9．(xx山東高考)如圖9，用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡(jiǎn)易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后(　　) 圖9 A．F1不變，F(xiàn)2變大　　　　 B．F1不變，F(xiàn)2變小 C．F1變大，F(xiàn)2變大 D．F1變小，F(xiàn)2變小 10．如圖10所示，一光滑水球靜置在光滑半球面上，被豎直放置的光滑擋板擋住，現(xiàn)水平向右緩慢地移動(dòng)擋板，則在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(該過(guò)程小球未脫離球面且球面始終靜止)，擋板對(duì)小球的推力F、半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況是(　　) 圖10 A．F增大，F(xiàn)N減小 B．F增大，F(xiàn)N增大 C．F減小，F(xiàn)N減小 D．F減小，F(xiàn)N增大 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：平衡中的極值問(wèn)題 11．(xx山東桓臺(tái)期中)如圖11所示，在傾角為θ的粗糙斜面上，一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tan θ，求力F的取值范圍。 圖11 12．(xx全國(guó)卷Ⅱ)xx年10月，奧地利極限運(yùn)動(dòng)員菲利克斯鮑姆加特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下，經(jīng)過(guò)4分20秒到達(dá)距地面約1.5 km高度處，打開(kāi)降落傘并成功落地，打破了跳傘運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。 圖12 (1)若忽略空氣阻力，求該運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始下落至1.5 km高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大??； (2)實(shí)際上，物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到空氣的阻力，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的大小可近似表示為f＝kv2，其中v為速率，k為阻力系數(shù)，其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)。已知該運(yùn)動(dòng)員在某段時(shí)間內(nèi)高速下落的v t圖像如圖12所示。若該運(yùn)動(dòng)員和所帶裝備的總質(zhì)量m＝100 kg，試估算該運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到最大速度時(shí)所受阻力的阻力系數(shù)。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字) 答案 1．選B　分析物體M可知，其受兩個(gè)力作用，重力和輕繩拉力，因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向，故二力平衡，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤；再對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知，環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力，A錯(cuò)誤，B正確。 2．選CD　若壓縮的彈簧對(duì)甲向上的彈力大小恰好等于m甲gsin θ，則甲只受三個(gè)力作用，A、B錯(cuò)誤；因彈簧對(duì)乙有沿斜面向下的彈力，乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用，C正確；取甲、乙和斜面為一整體分析受力，由水平方向合力為零可得，水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用，D正確。 3．選A　人靜躺在椅子上，所受合力F合＝0，所以椅子各部分對(duì)人的作用力的合力與人的重力等大反向，故A選項(xiàng)正確。 4．選B　分析小球m1的受力情況，由物體的平衡條件可得，繩的拉力FT＝0，故C、D均錯(cuò)誤；分析m2受力，由平衡條件可得：FN＝m2g，故A錯(cuò)誤，B正確。 5．選D　平衡后，物體上升L，說(shuō)明環(huán)下移后將繩子拉過(guò)來(lái)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，取環(huán)重新平衡的位置為A點(diǎn)，則OA＝O′A＝L，由圖可得mg＝Mg，選項(xiàng)D正確。 6．選B　把a(bǔ)、b兩個(gè)質(zhì)量相同的球看作整體，所受重力豎直向下，所受斜面支持力垂直斜面向上，根據(jù)平衡條件，要使系統(tǒng)保持靜止，懸掛在天花板上的細(xì)線應(yīng)斜向右上方，但A圖中小球a、b不可能處于平衡狀態(tài)，故只有B圖示正確。 7．選BC　以木塊和球體整體為研究對(duì)象，整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，而水平方向不受外力，故半球體不受地面的摩擦力，故A錯(cuò)誤；對(duì)木塊受力分析，木塊受到重力、支持力及摩擦力，三力作用下木塊處于平衡狀態(tài)，則合力為零，木塊對(duì)球面的壓力為mgsin θ，故B正確；木塊受到的摩擦力沿切線方向，沿切線方向重力的分力與摩擦力大小相等，即：f＝mgcos θ，故D錯(cuò)誤，C正確。 8．選A　小球一直受到重力、支持力、拉力作用，根據(jù)共點(diǎn)力平衡，有：F＝mgsin α，N＝mgcos α(α是小球轉(zhuǎn)過(guò)的角度)，隨著夾角的增大，支持力逐漸減小，拉力逐漸增大，A項(xiàng)正確。 9．選A　根據(jù)平衡條件可知，靜止時(shí)木板受到的合外力始終為零，因此木板所受合力的大小F1始終不變；在剪短輕繩后，由于懸點(diǎn)不變，使兩繩之間的夾角變大，而合力不變，由平行四邊形定則可知兩繩上的分力F2變大，所以答案為A。 10.選B　某時(shí)刻小球的受力如圖所示，設(shè)小球與半球面的球心連線跟豎直方向的夾角為α，則F＝mgtan α，F(xiàn)N＝，隨著擋板向右移動(dòng)，α角越來(lái)越大，則F和FN都要增大。 11．解析：因?yàn)棣蹋紅an θ，所以當(dāng)F＝0時(shí)，物體不能靜止。若物體在力F的作用下剛好不下滑，則物體受沿斜面向上的最大靜摩擦力，且此時(shí)F最小，對(duì)物體受力分析，如圖甲所示，由平衡條件得： mgsin θ＝Fcos θ＋f① N＝mgcos θ＋Fsin θ② f＝μN(yùn)③ 由①②③解得Fmin＝mg 若物體在力F的作用下剛好不上滑，則物體受沿斜面向下的最大靜摩擦力，且此時(shí)F最大，對(duì)物體受力分析，如圖乙所示，由平衡條件得： mgsin θ＋f＝Fcos θ④ N＝mgcos θ＋Fsin θ⑤ f＝μN(yùn)⑥ 由④⑤⑥解得Fmax＝mg。 答案： mg≤F≤mg 12．解析：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和平衡條件解題。 (1)設(shè)該運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始自由下落至1.5 km高度處的時(shí)間為t，下落距離為s，在1.5 km高度處的速度大小為v。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v＝gt① s＝gt2② 根據(jù)題意有s＝3.9104 m－1.5103 m＝3.75104 m③ 聯(lián)立①②③式得t＝87 s④ v＝8.7102 m/s⑤ (2)該運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最大速度vmax時(shí)，加速度為零，根據(jù)平衡條件有mg＝kvmax2⑥ 由所給的v t圖像可讀出 vmax≈360 m/s⑦ 由⑥⑦式得k＝0.008 kg/m⑧ 答案：(1)87 s　8.7102 m/s (2)0.008 kg/m