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1、金版教程高考总复习·物理（新教材）第3讲受力分析共点力的平衡 时间：50分钟 满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中17题为单选，810题为多选)1. (2020·江西省九江市十校高三下模拟)如图所示，倾斜的滑杆上套有一个圆环(所受重力不可忽略)，圆环通过轻绳拉着一个物体，在圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直。下列说法正确的是()A物体做匀速直线运动B轻绳对物体的拉力大于物体受到的重力C圆环可能不受摩擦力的作用D圆环受三个力作用答案A解析圆环沿滑杆下滑的过程中，轻绳始终竖直，物体只受竖直方向的重力和轻绳的拉力作用，这两个力的合力不可能沿滑杆方
2、向，故这两个力为一对平衡力，物体做匀速直线运动，故A正确，B错误；若圆环不受沿滑杆向上的摩擦力作用，则圆环不可能与物体的运动情况相同(即做匀速直线运动)，故C错误；圆环受到重力、滑杆的支持力、摩擦力和轻绳的拉力四个力作用，故D错误。2. (2020·贵州省普通高等学校招生适应性测试)如图所示，质量为m的物块A叠放在物块B上无相对运动地沿固定斜面匀速下滑，已知B上表面与竖直方向的夹角为，重力加速度大小为g，则()AB对A的作用力大小为mgsinBB对A的作用力大小为mgcosCB对A的摩擦力大小为mgsinDB对A的摩擦力大小为mgcos答案D解析物块A随B沿斜面匀速下滑，则物块A受力
3、平衡，可知B对A的作用力与A的重力平衡，即B对A的作用力大小为mg，故A、B错误；由物块A沿B与A的接触面方向受力平衡可知，B对A的摩擦力大小为fmgcos，故C错误，D正确。3. (2021·八省联考广东卷)某同学参加“筷子夹玻璃珠”游戏。如图所示，夹起玻璃珠后，左侧筷子与竖直方向的夹角为锐角，右侧筷子竖直，且两筷子始终在同一竖直平面内。保持玻璃珠静止，忽略筷子与玻璃珠间的摩擦。下列说法正确的是()A两侧筷子对玻璃珠的合力比重力大B两侧筷子对玻璃珠的合力比重力小C左侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大D右侧筷子对玻璃珠的弹力一定比玻璃珠的重力大答案C解析对玻璃珠受力分析如图所示
4、，受到重力G、左侧筷子对玻璃珠的弹力F1、右侧筷子对玻璃珠的弹力F2，玻璃珠在三个力的作用下处于平衡状态。根据平衡条件可知，两侧筷子对玻璃珠的合力与重力等大反向，故A、B错误；根据平衡条件，竖直方向有F1sinG，水平方向有F2F1cos，联立得F1，F2Gcot，由于小于90°，则一定有F1>G，而F2不一定大于G，故C正确，D错误。4. 如图所示，左侧是半径为R的四分之一圆弧，右侧是半径为2R的一段圆弧。二者圆心在一条竖直线上，小球a、b通过一轻绳相连，二者恰好于等高处平衡。已知37°，不计所有摩擦，则小球a、b的质量之比为()A34 B.35 C.45 D.12
5、答案A解析设b球与右侧圆弧圆心的连线和竖直方向的夹角为，如图所示，则cos0.8，则37°。对a、b两个小球受力分析，由平衡条件有Tmagcos，Tmbgsin，联立解得，A正确。5(2020·湖北省宜昌市高三1月调研)如图所示，细绳一端固定在A点，跨过与A等高的B点的光滑定滑轮后在另一端悬挂一个沙桶Q。现有另一个沙桶P通过光滑挂钩挂在A、B之间，稳定后挂钩下降至C点，ACB120°，下列说法正确的是()A若只增加Q桶的沙子，再次平衡后C点位置不变B若只增加P桶的沙子，再次平衡后C点位置不变C若在两桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后C点位置不变D若在两桶内增加相同
6、质量的沙子，再次平衡后沙桶Q位置上升答案C解析对沙桶Q分析有FTGQ，设C点左右两段绳的夹角为，对C点分析可知，其受三力而平衡，而C点为“活结”，两侧的绳张力大小相等，有2FTcosGP，联立可知2GQcosGP，故若只增加Q桶的沙子，Q的重力增大，夹角变大，C点上升；若只增加P桶的沙子，P的重力增大，夹角变小，C点下降，故A、B错误。稳定后挂钩在C点时，由平衡条件有2GQcosGP，又120°，可得GPGQ，故若在两沙桶内增加相同质量的沙子，再次平衡后，P和Q的重力依然相同，不变，C点的位置不变，故C正确，D错误。6. (2021·八省联考重庆卷)如图所示，垂直墙脚有一个
7、截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中，细线始终保持在小球处与半圆相切。下列说法正确的是()A细线对小球的拉力先增大后减小B小球对柱体的压力先减小后增大C柱体受到水平地面的支持力逐渐减小D柱体对竖直墙面的压力先增大后减小答案D解析以小球为对象，设小球所在位置半圆切线方向与竖直方向的夹角为，沿半圆切线方向有FTmgcos，沿半圆半径方向有FNmgsin，通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中从0增大至90°，所以细线对小球的拉力FT一直减小，柱体对小球的支持力FN一直增大，小球对柱体的压力FN一直
8、增大，故A、B错误；以柱体为研究对象，竖直方向有F地MgFNsinMgmgsin2，水平方向有F墙FNcosmgsincosmgsin2，从0增大至90°，柱体受到水平地面的支持力逐渐增大，结合牛顿第三定律可知，柱体对竖直墙面的压力先增大后减小，当45°时柱体对竖直墙面的压力最大，故D正确，C错误。7. 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点上可施加的力的最小值为()Amg B.mg C.mg D.mg答案C解析对C点进行受力分析，由平衡条件可知，绳CD对C点
9、的拉力FCDmgtan30°，对D点进行受力分析，绳CD对D点的拉力F2FCDmgtan30°，故F2是恒力，F1方向一定，则F1与F3的合力与F2等值反向，如图所示，由图知当F3垂直于绳BD时，F3最小，由几何关系可知，F3FCDsin60°mg，C正确。8. 宁波诺丁汉大学的四名学生设计的“户外水杯”获得了设计界“奥斯卡”之称的红点设计大奖。户外水杯的杯子下方有一个盛了塑料球的复合材料罩，球和杯底直接接触，塑料球和罩子的重量非常轻，几乎可以忽略不计，但是作用却很大，在不是水平的接触面上可以自动调整，使水杯处于水平状态，如图所示。设此水杯放置于某一倾角的斜面上，
10、则以下说法正确的是()A上部分的杯子受到两个力：重力、球施加的支持力B整个户外杯子受到三个力：重力、摩擦力、支持力C塑料球受到的合力不一定为零D因为重力不计，所以罩子只受弹力，不受摩擦力答案AB解析上部分的杯子处于平衡状态，受重力和支持力平衡，故只受重力和球施加的支持力，A正确；整个杯子放在斜面上受重力、支持力和摩擦力的作用而处于平衡，B正确；塑料球由于处于平衡状态，故其受到的合力为零，C错误；虽然罩子重力不计，但是由于其受到上面杯子的压力，从而对斜面产生压力，并且有下滑的趋势，故一定受到摩擦力，D错误。9(2016·全国卷) 如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点；另一细绳跨过滑
11、轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()A绳OO的张力也在一定范围内变化B物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案BD解析系统处于静止状态，连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga，C项错误；以O点为研究对象，受力分析如图甲所示，T1恒定，夹角不变，由平衡条件知，绳OO的张力T2恒定不变，A项错误；以b为研究对象，受力分析如图乙所示，则FNT1cosFsinGb0fT1sinFc
12、os0FN、f均随F的变化而变化，故B、D两项正确。10. 如图所示是一个简易起吊设施的示意图，AC是质量不计的撑杆，A端与竖直墙用铰链连接，一滑轮固定在A点正上方，C端吊一重物，BC绳连接在滑轮与C端之间。现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉，在AC杆达到竖直前()ABC绳中的拉力FT越来越大BBC绳中的拉力FT越来越小CAC杆中的支撑力FN越来越大DAC杆中的支撑力FN大小不变答案BD解析作出C点的受力示意图，如图所示，由图可知力的矢量三角形与几何三角形ABC相似。根据相似三角形的性质得，解得BC绳中的拉力为FTG，AC杆中的支撑力为FNG。由于重物P向上运动时，AB、AC不变，BC变小，故F
13、T减小，FN大小不变。B、D正确，A、C错误。二、非选择题(本题共2小题，共30分)11. (14分)如图所示，质量M2 kg的木块套在水平杆上，并用轻绳与质量m kg的小球相连。今用跟水平方向成30°角的力 F10 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中木块与小球的相对位置保持不变，g取10 m/s2，求运动过程中轻绳与水平方向的夹角及木块与水平杆间的动摩擦因数。答案30°解析以木块和小球整体为研究对象，由平衡条件得水平方向：Fcos30°FN0竖直方向：FNFsin30°Mgmg0由得以小球为研究对象，由平衡条件得水平方向：Fcos30
14、6;FTcos0竖直方向：Fsin30°FTsinmg0由得30°。12. (2020·辽宁省部分重点中学协作体高三(下)模拟)(16分)如图所示，用筷子夹质量为m0.3 kg的小球，一双筷子均在竖直平面内，且筷子和竖直方向的夹角均为30°，小球与筷子之间的动摩擦因数为，为使筷子夹住小球静止不动，求每根筷子对小球的压力N的取值范围？(已知筷子与小球间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2)答案2 NN6 N解析筷子对小球的压力最小时，小球受力如图所示，小球受力平衡，由平衡条件得：2Nminsin2fmaxcosmg最大静摩擦力fmaxNmin联立并代入数据得Nmin2 N筷子对小球的压力最大时，摩擦力沿筷子向下，由平衡条件得：2Nmaxsin2fmaxcosmg最大静摩擦力fmaxNmax联立并代入数据得Nmax6 N则每根筷子对小球的压力N的取值范围为2 NN6 N。