高考物理一轮复习 考点大通关 专题2.4 受力分析 共点力的平衡学案

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1、专题2.4 受力分析 共点力的平衡考点精讲一、受力分析1受力分析的定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图，这个过程就是受力分析2受力分析的一般步骤二、平衡状态物体处于静止或匀速直线运动状态叫做平衡状态物体的加速度和速度都为零的状态叫做静止状态物体的加速度为零，而速度不为零，且保持不变的状态是匀速直线运动状态说明：（1）静止的物体速度一定为零，但速度为零的物体不一定静止因此，静止的物体一定处于平衡状态，但速度为零的物体不一定处于静止状态（2）共点力作用下的物体只要物体的加速度为零，它一定处于平衡状态，只要物体的加速度不为零，它一定处于非平衡状态三、

2、共点力作用下物体的平衡（1）共点力的平衡条件：物体所受合外力零，即F合= 0在正交分解形式下的表达式为Fx = 0，Fy = 0（2）平衡条件的推论二力平衡：物体受两个力作用而处于平衡状态时，则这两个力大小一定相等，方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零，这两个力叫做一对平衡力 三力平衡：物体受到三个力作用而处于平衡状态时，则任意两个力的合力必与第三个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线若这三个力是非平行力，则三个力一定是共点力，简称为不平行必共点如果将三个力的矢量平移，则一定可以得到一个首尾相接的封闭三角形多力平衡：物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，则其中的一个力与其余力的合力大小相

3、等，方向相反，将这些力的矢量平移，则一定可以得到一个首尾相接的封闭多边形（3）三力汇交原理：物体在三个不平行力的作用下平衡时，这三个力作用线必在同一平面内且相交于一点考点精练1. 如图所示，质量mAmB的两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上让它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是() 【答案】A.2. 壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列图示中正确的是 ()【答案】A【解析】 壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，受力平衡，故受到的摩擦力一定和重力等大、反向，即方向竖直向上，A正确3如图所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F拉物体乙，它们

4、保持静止状态，甲、乙间接触面也为水平，则乙物体受力的个数为()A3个B4个C5个D6个【答案】C 【解析】先隔离甲，分析甲的受力，假设甲受乙对甲的摩擦力，那么甲在竖直方向上受重力和支持力，水平方向只受摩擦力，甲将不能保持静止状态，故甲、乙之间无摩擦力。再隔离乙，分析乙的受力物体乙一定受到重力G，地面的支持力FN1，甲对乙的压力FN2，乙受水平向右的外力F，由平衡力的条件可知，地面对乙有水平向左的静摩擦力，所以物体乙共受到5个力的作用，故选C。4. (多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是()AA一定受到四

5、个力BB可能受到四个力CB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【答案】AD5如图所示，质量为m的硬质面字典A对称跨放在硬质面的书本B上将书本B的一端缓慢抬高至字典刚要滑动，此时书脊与水平面的夹角为.下列说法中正确的是()AA受到三个力的作用BB对A的最大静摩擦力的合力为mgsin CB的一个侧面对A的弹力为mgcos DB对A的作用力为零【答案】B6. 如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点，设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为.下列关系正确的是()AFBFmgtan CFN DFNmgtan 【答案】A【解

6、析】法一：合成法滑块受力如图甲，由平衡条件知：tan ，sin F，FN.法二：效果分解法将重力按产生的效果分解，如图乙所示，FG2，FNG1.法三：正交分解法将滑块受的力水平、竖直分解，如图丙所示，mgFNsin ，FFNcos ，联立解得：F，FN.法四：封闭三角形法如图丁所示，滑块受的三个力组成封闭三角形，解直角三角形得：F，FN.7如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与B的质量之比为()A. B.C. D.【答案】B方法突

7、破方法1 受力分析 诠释：把指定物体（研究对象）在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力图，这个过程就是受力分析。（1）整体法：在研究连接体或叠体的问题时，常把几个相互作用的物体作为一个整体看成一个研究对象。（2）隔离法：将研究对象从相互作用的物体中隔离出来，进行受力分析。题组3 受力分析法1如图所示，物块a、b质量分别为2m、m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F作用下，两物块均处于静止状态，则 ()A物块b受四个力作用B物块b受到的摩擦力大小等于2mgC物块b对地面的压力大小等于mgD物块a受到物块b的作用力水平向右【答案】B 2如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，

8、A、B之间的接触面倾斜。A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是()AA、B之间一定存在摩擦力作用 B木块A可能受三个力作用C木块A一定受四个力作用 D木块B受到地面的摩擦力作用方向向右【答案】B【解析】由于AB间接触面情况未知，若AB接触面光滑，则AB间没有摩擦力，此时A受重力、B对A的支持力和墙壁对A的弹力而平衡，故A、C错误，B正确；木块B受推力F、A对B的压力，若压力向右的分力等于F，则地面对B没有摩擦力，故D错误。3如图所示，水平横梁的一端A插在竖直墙内，与墙相垂直，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙上，另一端跨过滑轮后悬挂一重物m。则下述说法中正确

9、的是()A轻绳对横梁作用力的方向沿横梁指向竖直墙B绳对横梁的作用力一定大于重物对绳的拉力C所挂重物m的质量越大，绳对横梁的作用力也越大D若使绳的C端位置升高，则绳BC段的作用力会减小【答案】C 【解析】滑轮两边细绳的拉力均为mg，轻绳对横梁作用力是竖直向下的mg与沿BC斜向上的mg的合力，所以其方向不沿横梁指向竖直墙；其大小也不一定大于重物对绳的拉力mg；所挂重物m的质量越大，则竖直向下的mg与沿BC斜向上的mg的合力越大，绳对横梁的作用力也越大；若使绳的C端位置升高，则绳BC段的作用力仍等于mg.选项C正确。4如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上，现用大小相等、方向相反的水

10、平力F分别推A和B，它们均静止不动，重力加速度为g，则（ ）AA与B之间一定存在摩擦力BB与地面之间一定存在摩擦力CB对A的支持力一定小于mgD地面对B的支持力的大小一定等于(Mm)g【答案】D 5如图所示，两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中，两球的质量mamb，对于图中的两种放置方式，下列说法正确的是 ()A两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C两种情况对于容器底部的弹力大小相同D两种情况两球之间的弹力大小相同【答案】C【解析】由几何知识可知，两种情况下两球球心的连线互相平行，也就是说，下面小球对上面小球弹力的方向相同上面小球受到的弹力的竖直方向上的分力

11、大小等于重力，水平方向上的分力等于对左壁的弹力，显然a球在上面时对左壁的弹力大，两球之间的弹力也大，A、D两项错误；将两球看做整体分析可知，在同一容器里对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力，所以是b球在下面时对右壁作用力大，而对底部的作用力大小相同，B项错误、C项正确。点评：若不涉及物体间内部相互作用，一般用整体法，即以整体为对象；反之，若研究物体间内部的相互作用，则要用隔离法，选对象的原则是受力较少的隔离体。方法2 处理平衡问题常用的方法 诠释：处理平衡问题常用的方法：（1）合成法（2）分解法（3）正交分解法（4）力的三角形法题组4 处理平衡问题常用的方法1自卸式运输车是车厢配有自动倾卸装置的汽

12、车，又称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构、取力装置和货厢组成。如图所示，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，有关货物所受车厢的支持力N和摩擦力f，下列说法中正确的是()A摩擦力f逐渐增大 B摩擦力f先增大后不变C支持力N逐渐减小D支持力N先减小后不变【答案】C2(多选)如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2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。Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN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O1、O2始终等高，则（ ）AFf变小BFf不变 CFN变

13、小 DFN变大 【答案】BD3如图所示，一个教学用的直角三角板的边长分别为a、b、c，被沿两直角边的细绳A、B悬吊在天花板上，且斜边c恰好平行天花板，过直角的竖直线为MN。设A、B两绳对三角形薄板的拉力分别为Fa和Fb，已知Fa和Fb及薄板的重力为在同一平面的共点力，则下列判断正确的是()A薄板的重心在MN线上B薄板的重心不在MN线上CD【答案】AC【解析】因为Fa和Fb的作用线的反向延长线的交点为直角顶点，Fa和Fb及薄板的重力为共点力，故重力必过直角顶点，故A正确；如图所示，故C正确。4如图所示，将两根劲度系数均为k、原长均为L的轻弹簧一端固定于水平天花板上相距为2L的两点，另一端共同连接

14、一质量为m的物体，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为37，若将物体的质量变为M，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为53(sin 370.6)，则等于 ()ABCD【答案】A 5如图所示，质量为m15 kg的滑块，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推滑块，滑块沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m210 kg，且始终静止，取g10 m/s2，)斜面对滑块的摩擦力大小为 N；地面对斜面体的摩擦力大小为 N，支持力大小为 N。【答案】5 N15 N135 N 【解析】用隔离法：对滑块作受力分析，如图甲所示，在平行斜面的方向上，Fm1gsin 30Ff，FfFm1gsin 30(305100.5)

15、 N5 N。用整体法：因两个物体均处于平衡状态，故可以将滑块与斜面体当做一个整体来研究，其受力如图乙所示，由图乙可知：在水平方向上有F地Fcos 3015 N；在竖直方向上有FN地(m1m2)gFsin 30135 N。6如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的内表面光滑一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别是m1、m2。当它们静止时，m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60、30角，则两小球质量m1与m2的比值是 ()A12 B.1 C21 D.2【答案】B方法3 处理动态平衡问题常用的方法 诠释：处理动态平衡问题常用的方法：（1）图解法（2）解析法（3）定性结论法：

16、物体在三个力作用下处于动态平衡时，一个力一定，其他两个力大小随着二者所夹角的度数的增大，而增大；两个力大小一定，另一个力的大小随着二者所夹角的度数的增大，而减小。题组5 处理动态平衡问题常用的方法1如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图中O为轻绳之间连接的结点，图中光滑的滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图中的B滑轮或图中的端点B沿虚线稍稍上移一些，则关于角的变化说法正确的是()A图、图中的角均增大B图、图中角均不变C图中角增大、图中角不变化D图中角不变、图中角变大【答案】B 题图中，当B点稍上移时，角仍然不变，所以只有B项正确。2质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上用水平

17、向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()AF逐渐变大，T逐渐变大BF逐渐变大，T逐渐变小CF逐渐变小，T逐渐变大DF逐渐变小，T逐渐变小【答案】A【解析】法一：解析法设绳OA段与竖直方向的夹角为，对O点进行受力分析，列平衡方程得Fmgtan ，T，则随的逐渐增大，F逐渐增大，T逐渐增大，A正确法二：图解法由题意知，系统处于动态平衡状态，分析O点的受力情况如图甲所示，其中TG恒定不变，F方向不变，T大小方向均改变，在O点向左移动的过程中，角逐渐变大，由动态矢量三角形(图乙)可知F、T均逐渐变大，故A项正确3如图所示，A、B两物体的质量分别为mA

18、、mB，且mAmB，整个系统处于静止状态。滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角的变化情况是()A物体A的高度升高，角变大B物体A的高度降低，角变小C物体A的高度升高，角不变D物体A的高度不变，角变小【答案】C【解析】最终平衡时，绳的拉力F大小仍为mAg，由二力平衡可得：2Fsin=mBg,故角不变，但因悬点由Q移到P，左侧部分绳子变长，故A应升高，所以C正确。4如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面体上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时

19、细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()AFN保持不变，FT不断增大BFN不断增大，FT不断减小CFN保持不变，FT先增大后减小DFN不断增大，FT先减小后增大【答案】D.【解析】选小球为研究对象，其受力情况如图所示，用平行四边形定则作出相应的“力三角形OAB”，其中OA的大小、方向均不变，AB的方向不变，推动斜面时，FT逐渐趋于水平，B点向下移动，根据动态平衡，FT先减小后增大，FN不断增大，选项D正确5如图所示，横截面为直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的竖直墙面上，力F通过球心水平作用在光滑球 B上，系统处于静止状态。当力F增大时，系统还保持静止，

20、则下列说法正确的是()AA所受合外力增大 BA对竖直墙壁的压力增大CB对地面的压力一定增大 D墙面对A的摩擦力可能变为零【答案】BCD 点评：对力分解的动态问题，首先要明确合力与分力，其次要明确哪些力是不变量，哪些力是变化量，即明确哪些力的大小或者方向变化，哪些力的大小和方向都变化，此类问题常用图解法分析，其一般程序为：(1)根据实际情况分解力，并作出合力与分力的平行四边形或三角形。(2)根据分力方向的变化，由图示的平行四边形或三角形的边角关系，推断分力的变化情况。6如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F

21、1和球对斜面的压力F2的变化情况是()AF1先增大后减小，F2一直减小BF1先减小后增大，F2一直减小CF1和F2都一直减小DF1和F2都一直增大【答案】B7. 如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A点正上方，B端吊一重物G，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓缦上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化，判断正确的是()AF变大 BF变小CFN变大 DFN变小【答案】B【解析】设物体的重力为G。以B点为研究对象，分析受力情况，作出受力分析图，如图所示：作出力FN与F的合力F2，根据平衡条件得知，F2F

22、1G。由F2FNBABO得，解得FNG，式中，BO、AO、G不变，则FN保持不变，C、D错误；由F2FNBABO得，AB减小，则F一直减小，A错误，B正确。8. (多选) 如图所示，质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，当小球B平衡时，绳子所受的拉力为T1，弹簧的弹力为F1；现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为T2，弹簧的弹力为F2，则下列关于T1与T2、F1与F2大小之间的关系，正确的是()AT1T2 BT1T2 CF1F2 DF1F2【答案】BC我国经济发展进入新常态，需要转变经济发展方式，改变粗放式增长模式，不断优化经济结构，实现经济健康可持续发展进区域协调发展，推进新型城镇化，推动城乡发展一体化因：我国经济发展还面临区域发展不平衡、城镇化水平不高、城乡发展不平衡不协调等现实挑战。