《2020年中考物理重难点专练29 运用力的平衡求解力学问题(解析版)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2020年中考物理重难点专练29 运用力的平衡求解力学问题(解析版)(12页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、特殊方法巧练运用力的平衡求解力学问题【解题思路】力学问题的求解,离不开对物体进行受力分析。但在实际解题过程中,更多的是利用平衡力间的关系建立等量关系求解。所以,我们说“解决力学问题,就是寻找力的平衡”。下面主要以三类题型为例,介绍运用力的平衡求解力学问题的思路。一、 二力平衡类问题若果两个力作用在同一物体上,二者大小相等,方向相反,作用在一条直线上,则这两个力是一对平衡力,它们的合力为0。例1. (2019泸州市)一遥控小电动车在平直的路面上做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图所示。已知在4s8s内小车受到的牵引力恒为10N,则在4s8s内小车受到的合力为_N,运动的路程为_m;在04s
2、内小车受到的摩擦力_10N(选填“大于”“等于”或“小于”)。【答案】0 16 等于【简析】由图像可知:在4s8s内小车以V=4m/s的速度做匀速直线运动,处于平衡状态,所受合力为0N。运动的路程s=vt=4m/s4s=16m。在04s内小车对地面的压力和接触面的粗糙程度与4s8s内一样,所以受到的摩擦力也一样,已知在4s8s内小车受到的牵引力和摩擦力是一对平衡力,所以摩擦力等于牵引力10N,因此在04s内小车受到的摩擦力也为10N。二、 浮沉条件类问题根据力的平衡判断物体的浮沉时,当物体浸没在液体中时受到的浮力F浮等于自身重力时,处于悬浮状态,一部分浸入液体中时受到的浮力F浮等于自身重力时,
3、处于漂浮浮状态。运用这两种情形下的二力平衡(浮力和重力),可以求解一类物理力学问题。例2.(2019鄂州市)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )A. 物体受到的浮力大小关系为FAFBFCB. 三个物体的密度大小关系为ABCC. 容器底部受到水的压力大小关系为F甲F乙F丙D. 容器对桌面的压强大小关系为P甲=P乙=P丙【答案】D【简析】由A、B、C三个体积相同的正方体在甲乙丙液体中的浮沉情况图可知:V排甲V排乙V排丙。根据F浮=gv排,可知三者受到的浮力大小关系
4、为FAFBFC,A错。由于AB漂浮在水面,所以它们的密度小于水的密度,丙悬浮在水中,密度等于水的密度,所以BC ,B错。由于“三个容器内水面高度相同”,由p=gh可知,它们对容器底部的压强相等,底部受到的压力F=ps,容器完全相同,所以底面积相等,因此,容器底部受到水的压强相等,C错。容器对桌面的压强等于p=F/S=G/S,容器相同,所以G器、S相同,由阿基米德可知,物体受到的浮力等于它排开液体的重力,三个物体受到的浮力相等,所以它们排开的水的重力相等,而水对容器底部的压强也相等,因此甲乙丙容器中水和物体的重力之和也相等,容器对桌面的压强大小相等。三、 滑轮绳子受力分析在用滑轮组提起重物或拖动
5、重物时,每股绳子承担的力的大小,也可以运用力的平衡来分析。当它们处于平衡状态时,所受之力为平衡力。例3.(2019益阳市)在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如下图所示,有关力的分析正确的是( )A车对地面的压力与车的重力是一对平衡力B车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力C脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为1200ND脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为800N【答案】C【简析】车对地面的压力作用点在相互接触的面上,垂直于地面,指向地面,而车的重力的作用点在车的重心上,方向竖直向下,可见二力没有作用在一个物体,方向也不相反,不是一对平衡力,A错。车拉滑轮组的
6、力作用点在滑轮组上,滑轮组对车的拉力作用点在车上,二者未作用在同一物体上,不是一对平衡力,B错。由图可知,与车相连的滑轮才是动画轮,绕过它的绳子的股数为2,即车受到的阻力被绳子分成相等的2份,要克服这个阻力,拉力要与这2股绳子所受的合力构成三力平衡。所以拉力等于每根绳子所承受的力,即F拉=F绳子=F阻力/2=2400N/2=1200N。C正确,D错。【真题再现】1. (2019广安市)如图所示,用6N的水平拉力F拉动物体A在水平地面上向右匀速运动,物体B静止不动,弹簧测力计示数为2N,下列说法正确的是()AA对B的摩擦力大小为4N,方向水平向右BB对A的摩擦力大小为2N,方向水平向右C地面对A
7、的摩擦力大小为4N,方向水平向左D地面对A的摩擦力大小为6N,方向水平向左【答案】C【简析】由图分析可知,物体A受到三力作用:AB间的摩擦力FA、A与地面间的摩擦力F地、拉力F拉,物体A在水平地面上向右匀速运动,所以这三力平衡,有F拉=FA+F地=6N。B受到AB间的摩擦力,弹簧测力计的拉力,B处于静止状态,所以这二力平衡,有FB=F示=2N。A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力,所以FA=FB。F地=F拉-FA=6N-2N=4N。地面对A的摩擦力阻碍A向右运动,所以方向向左,C正确。2.(2019连云港市)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图像如图甲时,受到的水平推
8、力为F1;当物体运动的速度和时间图像如图乙时,受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是( )A. F1=F2 P1P2B. F1=F2 P1F2 P1P2D. F1P2【答案】B【简析】由图甲可知:物体此时做匀速直线运动,受到的水平推力为F1,速度v1=s1/t1=4m/2s=2m/s。由图乙可知:物体此时做匀速直线运动,受到的水平推力为F2,速度为v2=4m/s。物体在甲乙情形中都做匀速直线运动,所以推力都等于摩擦力。物体在同样的平面上,对地面的压力等于自身的重力不变,所以受到的摩擦力不变。因此F1=F2。由P=Fv可知,当F 相等时,v越大,P越大,因为V1
9、=2m/sv2=4m/s,所以P1P2,B正确。3(2019成都市)将一枚重为0.5N的鸡蛋放入一杯均匀盐水中,静止时如图所示。然后向杯子里加入一些清水,则( )A.鸡蛋会下沉 B.鸡蛋的重力增加 C.鸡蛋所受浮力变大 D.鸡蛋所受浮力为0.5N【答案】A【简析】由图可知,未加入清水前,鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,F浮=G蛋,V排=V蛋。当加入一些清水后,盐水的密度减小了,由F浮=gv排可得:在V排不变时,变小,F浮也变小,此时F浮G蛋,鸡蛋将下沉。4.(2019山西省)网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入
10、水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置50天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )A鸡蛋两次所受的浮力一样大 B甲图中鸡蛋排开水的重力大C乙图中鸡蛋所受浮力大于重力 D放置50天后的鸡蛋密度变大【答案】B【简析】由图可知:甲中鸡蛋沉底,V排=V蛋,乙中鸡蛋漂浮,V排V蛋,由F浮=gv排可得:在不变时,V排越大,F浮越大,所以F浮甲F浮乙,A错。由阿基米德原理可知:物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,所以G排甲G排乙,B正确。乙中鸡蛋处于漂浮状态,所以有F浮=G蛋,C错。甲中鸡蛋沉底,甲蛋水,乙中鸡蛋处于漂浮状态,乙蛋水,所以甲蛋乙蛋,D错。
11、5.(2019咸宁市)如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是( )A. F1一定大于F2 B. F1一定小于F2C. F1不可能大于F2 D. F1不可能小于F2【答案】D【简析】由图可知,乙液体的体积比甲液体的大,但是二者质量相等,由=m/V可知:甲乙。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中时,如果球的密度小于甲乙液体的密度时,都处于漂浮状态,受到的浮力等于小球的重力,F1=F2,所以A、B错。若果小球的密度大于乙液体,小于甲液体时,F1
12、=G球,F2G球;F1F2,C错。若果若果小球的密度大于甲液体,则也必然大于乙液体时,此时都浸没在液体中,V排相等,由F浮=gV排可得:F1F2,综合分析可得:F1不可能小于F2,D正确。6.(2019临沂市)将两个完全相同的小球分别放入装有不同液体的甲、乙两烧杯中,球静止时两烧杯液面相平,如图所示。下列判断正确的是( )A两小球所受浮力大小相等 B乙烧杯中液体的密度大C乙烧杯中小球排开的液体质量大 D甲烧杯底部受到液体的压强小【答案】A【简析】由图可知:小球在甲中漂浮,F浮=G球;在乙中悬浮,F浮=G球,所以两小球所受浮力大小相等,A正确。小球在甲中漂浮,所以甲球;在乙中悬浮,所以乙=球,因
13、此甲乙,B错。根据阿基米德原理可知:物体受到的重力等于物体排开的液体的重力,小球在甲乙中受到的浮力相等,所以排开的液体重力也相等,质量相等,C错。由p=gh可知:此时h相等,但甲乙,所以p甲p乙,D错。7.(2019广东省)两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球轻轻放入两杯液体,最后处于如图9所示状态。甲、乙排开的液体的重力相等。甲乙所受浮力相比( )A甲所受浮力更大 B乙所受浮力更大C甲、乙所受浮力一样大 D不知道液体密度无法比较浮力大小【答案】C【简析】由于甲、乙在液体中排开液体的重力相等,所以根据阿基米德原理得,甲、乙在液体中受到的浮力是相等的。故应选C。8.(2019北京
14、市)如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法中正确的是()AM上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力BM上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小CM上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力DM上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力是一对平衡力【答案】B【简析】正方体物块M悬浮在水中,有F浮G物,其上表面与水面平行,由浮力产生的原因可知,M上、下表面受到水压力的合力大小F合F浮,所以F合F下表面F上表面F浮G物,A错错,B正确。由图知,M上表面所处的深度较小,由pgh可知,M上表面受到水的压强小于M下表面受到水的压强,而上下表面的面积相同,由FpS可知,上表面受到水的压力小于M下表面受到水的压力,所以,M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力不是一对平衡力,C、D错。9. (2019自贡市)如图所示,物体A、B的重分别为20N、10N,滑轮和绳子的重忽略不计,此时物体A在水平面上向右作匀速直线运动,若用力F向左拉物体A,使物体A向左作匀速直线运动,则( )AF20NBF10NCF5NDF30N【答案】B【简析】由图可知,B是一个动滑轮,