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专练3受力分析物体的平衡一、单项选择题1．(2014·惠州市高三第三次调研考试)如图1所示，三根相同的绳子末端连接于O点，A、B端固定，C端受一水平力F，当F逐渐增大时(O点位置保持不变)，最先断的绳子是()图1A．OA绳B．OB绳C．OC绳D．三绳同时断解析对结点O受力分析，受三个绳的拉力，根据平衡条件的推论得，水平和竖直两绳拉力的合力与OA绳的拉力等大反向，作出平行四边形，解得三个绳中OA绳的拉力最大，在水平拉力逐渐增大的过程中，OA绳先达到最大值，故OA绳先断，A项正确．答案A2．(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FN，在运动过程中()A．F增大，FN减小B．F减小，FN减小C．F增大，FN增大D．F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：FN＝mgcosθ和F＝mgsinθ，其中θ为支持力FN与竖直方向的夹角；当物体向上移动时，θ变大，故FN变小，F变大；故A正确，BCD错误．答案A图23．(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B．B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、B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．3B．4C．5D．6解析利用隔离法对A受力分析，如图所示．A受到重力GA，地面给A的支持力N地，B给A的压力NB→A，B给A的摩擦力fB→A，则A、C、D错误，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可能受三个力作用图3图4图5C．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FA∶FB为()A．1∶3B.3∶1C．2∶1D．1∶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tan30°＝FB′FA′，根据牛顿第三定律可知FB＝FB′、FA＝FA′，解得FA∶FB＝3∶1，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()图7A.33mgB.233mgC.3mgD．2mg解析以其中一小球为研究对象，受力情况如图所示．根据题意可知θ＝30°，根据平衡条件可知：FN1＝mgcosθ＝233mg，选项B正确．图6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θ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μ，为使滑块能“自锁”应满足的条件是()A．μ≥tanθB．μ≥cotθC．μ≥sinθD．μ≥cosθ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FN＝mg＋Fsinθ，水平方向有Fcosθ＝Ff≤μFN.由以上两式解得Fcosθ≤μmg＋μFsinθ.因为力F很大，所以上式可以写成Fcosθ≤μFsinθ故应满足的条件为μ≥cotθ，B对．答案B二、双项选择题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()图8图9A．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F1、F2，如图10所示，则()A．F1、F2的合力是GB．F1、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F2，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F1、F2共同作用产生的效果相同．F1和F2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；F1和F2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F1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．答案BC图1011．(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θ，由于F与细线垂直，将重力分解可得F＝mgsinθ，θ逐渐增大，F逐渐增大，A正确．细线的拉力FT＝mgcosθ，θ逐渐增大，cosθ逐渐减小，C正确．答案AC12.倾角为α、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mgcosαB．木块对斜面体的压力大小是mgcosαC．桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosαD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g解析以木块为研究对象有：Ff＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，所以A错、B对；以整体为研究对象有：FN′＝(M＋m)g，Ff′＝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()A．O点处的电场强度的大小为3kq3L2B．A在B处产生的电场强度为kqL2图11图12图13C．细线上的拉力为3kq2L2D．B球所受A球的库仑力和线的拉力的合力方向竖直向上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E1＝kqL2，O点处的电场为A、B分别在O处产生的电场的叠加，即E2＝2E1cos30°＝3kqL2，则A错，B正确；对B球，由平衡条件得，B球所受A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＝kq2L2，则D正确，C错误．答案BD14.如图14所示，倾角为α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，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Ff1，c受到横杆的摩擦力大小为Ff2，若将c向右移动少许，a始终静止，系统仍静止，则()A．Ff1由沿斜面向下改为沿斜面向上，Ff2始终沿横杆向右B．细线对a和c的拉力都将变大C．Ff1和Ff2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β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Ff2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．答案BD图1415．如图15甲、乙所示，倾角为θ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．