下載地址

資源介紹

2012~2021十年高考匯編·專題02 平衡態下物體的受力分析及解題方法（解析版）.doc
----------------------------------
專題02 平衡態下物體的受力分析及解題方法
目錄
題型一、力學基礎、力的合成與分解 1
題型二、受力分析之黃金三角形的典型應用 6
題型三、受力分析之正交分解的應用 11

題型一、受力分析—力的合成與分解
1.（2021浙江）2021年5月15日，天問一號著陸器在成功著陸火星表面的過程中，經大氣層 的減速，速度從 減為 ；打開降落傘后，經過 速度進一步減為 ；與降落傘分離，打開發動機減速后處于懸停狀態；經過對著陸點的探測后平穩著陸。若打開降落傘至分離前的運動可視為豎直向下運動，則著陸器（　　）

A. 打開降落傘前，只受到氣體阻力的作用
B. 打開降落傘至分離前，受到的合力方向豎直向上
C. 打開降落傘至分離前，只受到浮力和氣體阻力的作用
D. 懸停狀態中，發動機噴火的反作用力與氣體阻力是平衡力
【答案】B
【解析】A．打開降落傘前，在大氣層中做減速運動，則著陸器受大氣的阻力作用以及火星的引力作用，選項A錯誤；
B．打開降落傘至分離前做減速運動，則其加速度方向與運動方向相反，加速度方向向上，則合力方向豎直向上，B正確；
C．打開降落傘至分離前，受到浮力和氣體的阻力以及火星的吸引力作用，選項C錯誤；
D．懸停狀態中，發動機噴火的反作用力是氣體對發動機的作用力，由于還受到火星的吸引力，則與氣體的阻力不是平衡力，選項D錯誤。故選B。
2.（2021湖南） 質量為 的凹槽靜止在水平地面上，內壁為半圓柱面，截面如圖所示， 為半圓的最低點， 為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內有一質量為 的小滑塊。用推力 推動小滑塊由A點向 點緩慢移動，力 的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是（　　）

A. 推力 先增大后減小
B. 凹槽對滑塊的支持力先減小后增大
C. 墻面對凹槽的壓力先增大后減小
D. 水平地面對凹槽的支持力先減小后增大
【答案】C
【解析】AB ．對滑塊受力分析，由平衡條件有


滑塊從A緩慢移動B點時， 越來越大，則推力F越來越大，支持力N越來越小，所以AB錯誤；
C．對凹槽與滑塊整體分析，有墻面對凹槽的壓力為

則 越來越大時，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；
D．水平地面對凹槽的支持力為

則 越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小，所以D錯誤；故選C。
3.（2020山東）如圖所示，一輕質光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數均為μ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為（　　）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】當木板與水平面的夾角為 時，兩物塊剛好滑動，對A物塊受力分析如圖

沿斜面方向，A、B之間的滑動摩擦力

根據平衡條件可知

對B物塊受力分析如圖

沿斜面方向，B與斜面之間的滑動摩擦力

根據平衡條件可知

兩式相加，可得

解得

故選C。
4.（2020海南）如圖，上網課時小明把手機放在斜面上，手機處于靜止狀態。則斜面對手機的（ ）

A. 支持力豎直向上
B. 支持力小于手機所受的重力
C. 摩擦力沿斜面向下
D. 摩擦力大于手機所受 重力沿斜面向下的分力
【答案】B
【解析】設手機的質量為m，斜面傾角為θ。對手機進行受力分析，如圖所示

由圖可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根據平衡條件則有
，
因 ，故 ，且摩擦力等于手機所受的重力沿斜面向下的分力故選B。
5.（2020年浙江-1月）如圖所示，一對父子掰手腕，父親讓兒子獲勝。若父親對兒子的力記為 ，兒子對父親的力記為 ，則（ ）

A.
B. 和 大小相等
C. 先于 產生
D. 后于 產生
【答案】B
【解析】父親對兒子的力 和兒子對父親的力 是一對相互作用力，根據牛頓第三定律可知這兩個力等大反向，同時產生同時消失，故B正確。
6.（2020年浙江-7月）矢量發動機是噴口可向不同方向偏轉以產生不同方向推力的一種發動機。當殲20隱形戰斗機以速度v斜向上飛行時，其矢量發動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、發動機推力 、與速度方向垂直的升力 和與速度方向相反的空氣阻力 。下列受力分析示意圖可能正確的是（ ）


A B C D
【答案】A
【解析】由題意可知，戰斗機受豎直向下的重力，空氣阻力與其速度方向相反，升力F2與速度的方向垂直，發動機推力F1的方向沿噴口的反方向。故A選項正確。
7.（2020全國3）如圖，懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質細繩上O點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質量相等。系統平衡時，O點兩側繩與豎直方向的夾角分別為α和β。若α=70°，則β等于（　　）

A. 45° B. 55° C. 60° D. 70°
【答案】B
【解析】甲物體是拴牢在O點，且甲、乙兩物體的質量相等，則甲、乙繩的拉力大小相等，O點處于平衡狀態，則左側繩子拉力的方向在甲、乙繩子的角平分線上，如圖所示

根據幾何關系有：: ，解得 。故選B。
8．（2018天津）明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之，曰：無煩也，我能正之。”游僧每天將木楔從塔身傾斜一側的磚縫間敲進去，經月余扶正了塔身。假設所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為θ，現在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側產生推力FN，則（ ）

A．若F一定，θ大時FN大
B．若F一定，θ小時FN大
C．若θ一定，F大時FN大
D．若θ一定，F小時FN大
【答案】BC
【解析】：假設兩推力之間的夾角為 ，由幾何關系可知θ、與 互補，所以當θ增大時， 減小，根據合力與分力之間的關系 式中 為兩分力之間的夾角；F1、F2為兩分力的大小；
故本題的正確選項為BC
9.（2019天津）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是（ ）

A．增加鋼索的數量可減小索塔受到的向下的壓力
B．為了減小鋼索承受的拉力，可以適當降低索塔的高度
C．索塔兩側鋼索對稱且拉力大小相同時，鋼索對索塔的合力豎直向下
D．為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側的鋼索必須對稱分布
【答案】：C
【解析】：A 索塔所受的向下的力與鋼索的數量無關，但是從大小上來講應該與橋梁的所受重力等大反向；故A 錯誤
B 對橋梁受力分析可得：兩側鋼索沿豎直向上的分力之和與橋梁所受重力等大反向，鋼繩與豎直方向的夾角為θ，則； 當索塔降低則θ增大，所以拉力T 在增大；故B 錯誤
C、索塔兩側鋼索對稱且拉力大小相同時，水平方向的分量等大反向、鋼索對索塔的合力豎直向下
D、只要鋼索水平方向的合力為0，此時鋼索不一定對稱；
10.（2015廣東）如圖所示，三條繩子的一端都系在細直桿頂端，另一端都固定在水平面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長度不同，下列說法正確的有（ ）


A.三條繩中的張力都相等
B.桿對地面的壓力大于自身重力
C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零
D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力
【答案】BC
【解析】本題考查了受力平衡和力學相關知識．選繩子和桿的結點為研究對象，由受力平衡，三條繩子張力在水平面上分力的合力為零．由于三條繩子長度不同．繩子方向也不確定．所以不能確定三條繩子中的張力是否相同．選項A錯誤； 選擇桿為研究對象，桿受到自己所重力、繩子的拉力和地面向上的支持力，根據平衡條件有地面對桿的支持力等于重力G 加上繩子拉力在豎直向下分力之和，大于桿的重力，根據牛頓第三定律，桿對地面的壓力等于地面對桿的支持力，選項B、C正確；繩子拉力的合力和桿的重力方向均豎直向下，不可能是平衡力，選項D錯誤。
11.（2012山東）如圖所示，兩相同輕質硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉動，O點懸掛一重物Ｍ，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統保持靜止。Ｆf表示木塊與擋板間摩擦力的大小，ＦＮ表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后，系統仍靜止且O1、O2始終等高，則（　　　　）
Ａ、Ff 變小　　　Ｂ、Ff 不變
Ｃ、FＮ　變小　　　Ｄ、FＮ 變大

【答案】：BD
【解析】：對A、B：將重物重力Mg按效果分解如圖所示，應有2Fcosθ=Mg，即F= ，再對其中一個物體m受力分析如圖所示，受到的摩擦力f=mg+Fcosθ，聯立解得 ，即木塊與擋板間摩擦力大小與兩板間距離無關，所以B正確，A錯誤；對C、D： ，由于擋板距離增大θ隨之增大，故 增大增大，所以D正確C錯誤．故選BD．

題型二、受力分析之黃金三角形的典型應用
12.（2019全國3）用卡車運輸質量為m的勻質圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示。兩斜面I、Ⅱ固定在車上，傾角分別為30°和60°。重力加速度為g。當卡車沿平直公路勻速行駛時，圓筒對斜面I、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】：對圓筒受力分析，圓筒受到重力、以及兩斜面其支持力，如圖所示；


結合矢量三角形法，將物體所受的三個力通過平移延長等手段放在一個封閉的三角形中，如圖所示；

在紅色的三角形中：


根據牛三定律： ,故D選項正確；
13.（2019 年全國1）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統處于靜止狀態。現用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程中（ ）

A. 水平拉力的大小可能保持不變
B. M所受細繩的拉力大小一定一直增加
C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加
【答案】BD
【解析】：假設經過一定時間后N 物體與豎直方向的夾角為θ，對N 受力分析如左圖所示：

結合矢量三角形法，將物體所受的力放在一個封閉的力三角形中，當θ從0-45增大時，由幾何關系得：


故：A錯B對；
開始時，因為不確定靜摩擦力的大小與方向，即開始時靜摩擦力的大小可能沿斜面向上也可能沿斜面向下；所以對M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，則隨著繩子拉力T的增加，則摩擦力f也逐漸增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，則隨著繩子拉力T的增加，摩擦力f可能先減小后增加。故本題選BD。
14.（2017年全國1）如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。
初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為 （ ）。現將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角 不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中（ ）

A．MN上的張力逐漸增大
B．MN上的張力先增大后減小
C．OM上的張力逐漸增大
D．OM上的張力先增大后減小
【答案】AD
【解析】設OM上的張力為F1, MN上的張力為F2初始位置， ，F2=0，當運動到某一位置時，可能為

在OM被拉到水平位置時，三力關系如下：

發表評論