受力分析及物体平衡典型例题解析

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1、受力分析及物体平衡典型例题解析专练 3 受力分析物体的平衡一、单项选择题1如图 1 所示，质量为 2 kg 的物体 B 和质量为 1 kg 的物体C 用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上 再将一个质量为 3 kg 的物体 A 轻放在 B 上的一瞬间， 弹簧的弹力大小为 (取 g10 m/s2)()A30 NB0C20 ND12 N答案C2(2014 上海单科， 9)如图 2，光滑的四分之一圆弧轨道AB 固定在竖直平面内， A 端与水平面相切，穿在轨道上的小球在拉力 F 作用下，缓慢地由A 向 B 运动， F 始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为F N ，在运动过程中 ()AF 增大， FN

2、减小BF 减小， FN 减小CF 增大， FN 增大DF 减小， FN 增大解析对球受力分析，受重力、支持力和拉力，根据共点力平衡条件，有： F N mgcos 和 F mgsin ，其中 为支持力 F N 与竖直方向的夹角；当物体向上移动时， 变大，故 F N 变小， F 变大；故 A 正确， BCD 错误答案 A3(2014 贵州六校联考， 15)如图 3 所示，放在粗糙水平面上的物体 A 上叠放着物体 B.A 和 B 之间有一根处于压缩状态的弹簧，物体A、B 均处于静止状态下列说法中正确的是 ()A B 受到向左的摩擦力BB 对 A 的摩擦力向右C地面对 A 的摩擦力向右D地面对 A 没

3、有摩擦力解析弹簧被压缩，则弹簧给物体B 的弹力水平向左，因此物体B 平衡时必受到 A 对 B 水平向右的摩擦力， 则 B 对 A 的摩擦力水平向左， 故 A 、2B 均错误；取 A、B 为一整体，因其水平方向不受外力，则地面对A 没有摩擦力作用，故D 正确， C 错误答案D4(2014 内蒙古包头测评 )如图 4 所示，物体 A 置于水平地面上，力 F 竖直向下作用于物体B 上，A、B 保持静止，则物体A的受力个数为 ()A 3B4C5D6解析利用隔离法对 A 受力分析，如图所示A受到重力A，地面给A 的支持力 N地，B 给 A 的压力GNBA，B 给 A 的摩擦力 fBA，则 A、C、D 错

4、误，B 正确答案B5(2014 广州综合测试 )如图 5 所示，两梯形木块 A、B 叠放在水平地面上， 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()A A、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解析A、B 之间可能不存在摩擦力作用，木块A 可能受三个力作用，选项 A 、C 错误， B 正确；木块 B 也可能不受地面的摩擦力作用，选项D错误答案B6(2014 佛山调研考试 )如图 6 所示是人们短途出行、购物的简便双轮小车，若小车在匀速行驶的过程中支架与水平方

5、向的夹角保持不变，不计货物与小车间的摩擦力，则货物对杆 A、B 的压力大小之比F AF B 为()A13B.31C21D1 2解析以货物为研究对象进行受力分析，如图所示，利用力的合成法可得3F Btan 30 F A，根据牛顿第三定律可知F B F B、F AFA，解得 FAFB31，选项 B 正确答案B7(2014 昆明市质量检测 )如图 7 所示，两个质量均为 m的小球用轻质细杆连接静止于内壁光滑的半球形碗内，杆及碗口平面均水平、 碗的半径及两小球之间的距离均为 R，不计小球半径，则碗对每个小球的支持力大小为()323A. 3 mgB. 3 mgC.3mgD2mg解析以其中一小球为研究对象

6、，受力情况如图所示根据题意可知30，根据平衡条件可知：FN1mg 23cos 3 mg，选项 B 正确答案B8在机械设计中常用到下面的力学原理，如图 8 所示，只要使连杆 AB 与滑块 m 所在平面间的夹角 大于某个值，那么，无论连杆 AB 对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动， 且连杆 AB 对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称为“自锁”现象设滑块与所在平面间的动摩擦因数为，为使滑块能“自锁”应满足的条件是 ()A tan Bcot Csin D cos解析滑块 m 的受力如图所示，建立直角坐标系，将力 F 正交分解，由物体的平衡条件可知：竖直方向有 F N mg Fsin

7、 ，水平方向有 Fcos F fFN.由以上两式解得Fcos mgFsin .因为力 F 很大，所以上式可以写成Fcos Fsin 故应满足的条件为 cot ， B4对答案B二、多项选择题9如图 9 所示，小车 M 在恒力 F 的作用下，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的作用B若地面粗糙，则小车一定受四个力的作用C若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D若小车做加速运动，则小车可能受三个力的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，因此地面可能对小车无弹力作用，无弹力也就无摩擦力，A、B 错误；若小车匀速运动，那么水

8、平方向所受摩擦力和F 的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F 、地面的弹力、摩擦力四个力的作用，C 正确；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车可能受重力、恒力F 、地面的弹力三个力作用， D 正确答案CD10一件行李重为 G，被绳 OA 和 OB 吊在空中， OA 绳和OB 绳的拉力分别为F 1、F 2，如图 10 所示，则()AF1、F2 的合力是 GBF1、F2 的合力是 FC行李对绳 OA 的拉力方向与F1 方向相反，大小相等D行李受到重力G、 OA 绳拉力 F1 、OB 的拉力 F 2，还有 F 共四个力解析合力与分力具有等效替代的关系所谓等效是指力F 的作用效果与其分力 F 1、

9、F 2 共同作用产生的效果相同 F 1 和 F 2 的合力的作用效果是把行李提起来， 而 G 的作用效果是使行李下落，另外产生的原因 (即性质 ) 也不相同，故 A 错误； F 1 和 F 2 的作用效果和 F 的作用效果相同，故 B 正确；行李对绳 OA 的拉力与拉行李的力 F 1 是相互作用力，等大、反向，不是一个力，故 C 正确；合力 F 是为研究问题方便而假想出来的力，实际上不存在，应与实际受力区别开来，故 D 错误5答案BC11(2014 湖北黄冈质检 )如图 11 所示，用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上， 现对小球施加一个方向始终垂直细线的拉力 F 将小球缓慢拉起， 在

10、小球拉起的过程中， 下列判断正确的是 ()A 拉力 F 一直增大B拉力 F 先增大后减小C细线的拉力一直减小D细线的拉力先增大后减小解析 小球在拉起的过程中， 设线与竖直方向的夹角为 ，由于 F 与细线垂直，将重力分解可得 F mgsin ，逐渐增大， F 逐渐增大， A 正确细线的拉力 F Tmgcos ，逐渐增大， cos 逐渐减小， C 正确答案 AC12倾角为 、质量为 M 的斜面体静止在水平桌面上，质量为m 的木块静止在斜面体上下列结论正确的是()A 木块受到的摩擦力大小是mgcos B木块对斜面体的压力大小是mgcos C桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos D桌面对斜面体

11、的支持力大小是(M m)g解析以木块为研究对象有：F f mgsin ，F Nmgcos ，所以 A 错、 B对；以整体为研究对象有：FN (M m)g，F f 0，所以 C 错、D 对答案BD13(2014 四川成都六校检测 )如图 13 所示，两个质量均为 m，带电荷量均为 q 的小球 A、B ，一个固定在 O 点的正下方 L 处，另一个用长为 L 的细线悬挂于 O 点，静止时，细线与竖直方向的夹角为 60，以下说法正确的是 ()3kqA O 点处的电场强度的大小为L 2kqBA 在 B 处产生的电场强度为 L 23kq2C细线上的拉力为L2DB 球所受 A 球的库仑力和线的拉力的合力方向

12、竖直向上6解析由点电荷的场强公式，A 在 O 处或 B 处产生的电场强度大小均为qE1 kL 2， O 点处的电场为 A、 B 分别在 O 处产生的电场的叠加，即E2q2E1cos 30 3kL 2，则 A 、B 正确；对 B 球，由平衡条件得， B 球所受 Akq2球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上，且细线上的拉力FT L2 ，则D正确，C错误答案ABD14如图 14 所示，倾角为 的斜劈放置在粗糙水平面上，斜面粗糙，物体a 放在斜面上一根轻质细线一端固定在物体a 上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮 1 固定在斜劈上、 滑轮 2 下吊一物体 b，细线另一端固定在c 上，c 穿在水平横杆上，

13、物体a 和滑轮 1 间的细线平行于斜面，系统静止物体a 受到斜劈的摩擦力大小为Ff 1， c 受到横杆的摩擦力大小为F f 2，若将 c 向右移动少许， a 始终静止，系统仍静止，则()图 14A F f1 由沿斜面向下改为沿斜面向上，Ff 2 始终沿横杆向右B细线对 a 和 c 的拉力都将变大CF f1 和 F f2 都将变大D斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c 的摩擦力都将变大解析 将 c 向右移动少许， a 位置不变，则夹角 将变大，根据力的合成可知细线上的张力将变大， B 正确；对 c，细线与横杆的夹角减小，又细线对 c 的拉力增大，细线沿杆向左的分力增大，则c 受到杆的摩擦力F f

14、2将增大，对 a、b、c、斜劈和两个小滑轮整体，可知斜劈受到地面的摩擦力和物体 c 受到横杆的摩擦力等大反向， 则斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体 c 的摩擦力都将变大， D 正确；对 a，不能确定重力沿斜面向下的分力和细线拉力的大小关系， 则不能确定 a 受到斜面的摩擦力的大小和方向， A、C 均错7答案BD15如图 15 甲、乙所示，倾角为 的斜面上放置一滑块 M ，在滑块 M 上放置一个质量为 m 的物块， M 和 m 相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()图 15A 图甲中物块 m 受到摩擦力B图乙中物块 m 受到摩擦力C图甲中物块 m 受到水平向左的摩擦力D图乙中物块

15、m 受到与斜面平行向上的摩擦力解析 对图甲：设 m 受到摩擦力，则物块 m 受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡若物体受摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体 m 受力将不平衡，与题中条件矛盾故假设不成立，A 、C错误对图乙：设物块m 不受摩擦力，由于 m 匀速下滑， m 必受力平衡，若 m 只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立 由受力分析知： m 受到与斜面平行向上的摩擦力， B、 D 正确答案 BD方法技巧计算推理法本专题的题目为受力分析和共点力的平衡问题， 结合平衡条件进行分析和推理，即 “ 计算推理法 ” .根据题给条件， 利用有关的物理规律、 物理公式或物理原理通过逻辑推理或计算得出正确答案，然后再与备选答案对照做出选择 .8