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1、2013 高考物理 常见难题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 1 / 9 20132013 高考物理常见难题大盘点:共点力作用下的物体的平衡高考物理常见难题大盘点:共点力作用下的物体的平衡 1如图 1-14 所示,用两根长度相等的轻绳,下端悬挂一个质量 为m的物体,上端分别固定在水平天花板上的M、N点,MN间距 为s,已知两绳所能承受的最大拉力为T,则每根绳的长度不得短 于_ 解答 假设两绳的拉力都为T,受力分析如图 1- 15 所示。设 绳与天花板的夹角为,根据平衡条件得 mg=2Tsin, 设绳子长为L,根据几何关系可得 , cos 2 s L 根据式得 L=。 22 4() Ts Tmg
2、 本题的正确答案为“” 。 22 4() Ts Tmg 2如图 1-16 所示,A、B两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花 板上,下端搁在水平地面上,处于静止状态,悬挂A杆的绳倾斜, 悬挂B杆的绳恰好竖直则关于两杆的受力情况,下列说法中正 确的有( ) 。 (A)A、B都受三个力作用 (B)A、B都受四个力作用 (C)A受三个力,B受四个力 (D)A受四个力,B受三个力 解答对A、B杆进行受力分析可知,它们都受到重力、弹力和绳子拉力的作用。对 B来说这三个力都是在竖直方向上,所以能保持平衡,地面没有摩擦力作用。对A来说重 力和弹力在竖直方向上,而绳子拉力是倾斜的,它有水平分量,要使A也能平衡,地
3、面对 A一定有摩擦力的作用,因此A受四个力。 本题的正确选项为(D) 。 3如图 1-17 所示,质量为M的大圆环,用轻绳悬挂于天花板上, 两个质量均为m的小环同时从等高处由静止滑下,当两小圆环滑至 与圆心等高时所受到的摩擦力均为f,则此时大环对绳的拉力大小是 ( ) 。 (A)Mg (B)(M2m)g (C)Mg2f (D)(M2m)g2f 解答大圆环的受力分析如图 1- 18 所示,根据平衡条件可 得 TMg+2f , 本题的正确选项为(C) 。 图 1-17 MN s 图 1-14 图 1-18 Mg f f T T T G 图 1-15 A B 图 1-16 2013 高考物理 常见难
4、题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 2 / 9 4如图 1-19 所示,A、B两物体用细绳相连跨过光滑轻小滑轮悬 挂起来,B物体放在水平地面上,A、B两物体均静止,现将B物体 稍向左移一点,A、B两物体仍静止,则此时与原来相比( ) 。 (A)绳子拉力变大 (B)地面对物体B的支持力变大 (C)地面对物体B的摩擦力变大 (D)物体B受的合力变大 解答由于A始终处于平衡状态,所以绳子拉力T不变,始终为GA。B物体的受力如 图 1-20 所示,根据平衡条件可得 , sin B TNG , cosTf 由题意变小,由式可得N变大,由式可知f变 大。 本题的正确选项为(B) (C) 。 5如图 1-2
5、1 所示,斜面的倾角37,斜面上的物体A重 10N物体A和斜面间的动摩擦因数为0.2,为使物体A在斜 面上做匀速运动,定滑轮所吊的物体B的重力大小应为多大? 解答由于A物体的运动方向不知道,所以应分情况讨论: (1)当A物体沿斜面向上匀速运动时,受力分析如图 1- 22 所示,根据平衡条件可得 T=f +GAsin , N= GAcos , f =N , T = GB , 由以上式可解得。cossin7.6N BA GG (2)当A物体沿斜面向下匀速运动时,同理可得 T+f=GAsin , N= GAcos , f=N , T = GB , 由式可得 。sincos4.4N B A GG 所以
6、物体B的重力大小应为 7.6N 或 4.4N。 6如图 1-23 所示,A、B两长方体木块放在水平面上,它们高度相等,长木板C放在它们 上面,用水平力F拉木块A,使A、B、C一起沿水平面向右匀速运动,则( ) 。 A B 图 1-19 A B 图 1-21 f A B 图 1-20 N T GB A B 图 1-22 N T f GA 2013 高考物理 常见难题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 3 / 9 (A)A对C的摩擦力向右 (B)C对A的摩擦力向右 (C)B对C的摩擦力向右 (D)C对B的摩擦力向右 解答 由于C靠A对它的摩擦力作用使其向右运动,所以A对C摩擦力向右。同理B 靠C对它
7、的摩擦力作为动力使其向右运动,所以C对B的摩擦力也向右,C对A和B对C 的摩擦力方向可根据牛顿第三定律得到。 本题的正确选项为(A) (D) 。 7如图 1-24 所示,质量为m5kg 的物体,置于倾角为30的粗糙斜面块上,用一平 行于斜面的大小为 30N 的力推物体,使其沿斜面向上匀速运动求地面对斜面块M的静摩 擦力是多少? 解答 把M、m作为一个整体进行受力分析,如图 1- 25 所示,根据水平方向的平衡条件可得 f=Fcos, 其中F=30N,=30,代入可得f=15N。 3 所以地面对斜面M的静摩擦力为 15N。 3 8如图 1-26 所示,物体A、B叠放在倾角为37的斜 面上,并通过
8、细线跨过光滑滑轮相连,细线与斜面平行,两物 体质量分别为mA5kg,mB10kg,A、B间动摩擦因数为 0.1,B 与斜面间的动摩擦因数为20.2,现对A施一 平行于斜面向下的拉力F,使A平行于斜面向下匀速运动,求 F的大小。 解答 A、B的受力分析如图 1- 27 所示,对于A根据平衡 条件可得 F+ mAgsinaT+ f1 , N1=mAgcosa , f1=1N1 , 对于B有 f1 + f2 + mBgsina=T , N2= N1 + mBgcosa , f2=2 N2 , 由以上各式可解得 , 12 2coscossin AABBA Fm gmmgmmg 代入数据可得F=62N。
9、 所以沿斜面向下拉力F 的大小为 62N。 9如图 1-28 所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块 1 和 2,中间用一 AB C F 图 1-23 B A F 图 1-26 f 图 1-25 F m M (M+m)g N F N1 mAg f1 T A f1 N1 N2 f2 mBg T 图 1-27 B 2013 高考物理 常见难题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 4 / 9 原长为 、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与地面间的滑动摩擦因数为现用一l 水平力向右拉木块 2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是( ) 。 (A) (B) gm k l 1 gmm k
10、l) 21 ( (C) (D) gm k l 2 g mm mm k l)( 21 21 解答 对木块 1 进行受力分析,它在水平方向受弹簧拉力和滑动摩擦力的作用,这两 力平衡有 , 1 k xm g 可得 , 1 xm g k 所以此时弹簧的总长度为。gm k l 1 本题的正确选项为(A) 。 10S1和 S2表示劲度系数分别为和的两根弹簧,;和表示质 1 k 2 k 1 k 2 kab 量分别为和的两个小物体,将弹簧与物块按图 1-29 方式悬 a m b m a m b m 挂起来,现要求两根弹簧的总长度最大,则应使( )。 (A)S1在上,在上a (B)S1在上,在上b (C)S2在
11、上,在上a (D)S2在上,在上b 解答 先讨论a、b的悬挂位置。对于上面弹簧而言,无论a、b怎么放,它的伸长量 不变。对于下面弹簧,下面所挂物体越重,其伸长量越大。所以应该重一点的物体在下面, 即b在上、a在下。 再讨论两根弹簧的位置,可比较两种情况的伸长量 若S1在上: , 1 12 aba m gm gm g x kk 若S2在上: 。 2 21 aba m gm gm g x kk 由于,所以 x1x2,应选择S2在上。 1 k 2 k 本题的正确选项为(D) 。 11如图 1-30 所示,物体G用两根绳子悬挂,开始时绳OA水平, 21 图 1-28 图 1-29 A B O G 图
12、1-30 2013 高考物理 常见难题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 5 / 9 现将两绳同时顺时针转过 90,且保持两绳之间的夹角不变(90) ,物体保持静止 状态,在旋转过程中,设绳OA的拉力为T1,绳OB的拉力为T2,则( ) 。 (A)T1先减小后增大 (B)T1先增大后减小 (C)T2逐渐减小 (D)T2最终变为零 解答 刚开始时O点受到绳OA、OB的作用力如图 1-31 实线所示,假设转过角度的受力如图中虚线所示,当转 过 90时,T1=mg, T2=0。 经过比较可得:T1先增大后减小,T2逐渐减小。 本题的正确选项为(B) (C) (D) 。 12质量为 0.8kg 的物块静
13、止在倾角为 30的斜面上,若用平 行于斜面沿水平方向大小等于 3N 的力推物块,物块仍保持静 止,如图 1-32 所示,则物块所受的摩擦力大小等于( )。 (A)5N (B)4N (C)3N (D)N33 解答 在斜面平面内物体的受力分析如图 1-33 所示,根据平 衡条件得 , 2 2 sinfFmg 其中F3N,m0.8kg, =30,代入得 f=5N。 本题的正确选项为(A) 。 13如图 1-34 所示,水平放置的两固定光滑硬杆OA、OB成 角,在两杆上各套一轻环P、Q,两环用细绳相连,现用 一大小为F的恒力沿OB方向拉圆环Q,当两环处于平衡状态 时,绳子的拉力大小为_ 。 解答当两环
14、平衡时,如图 1- 35 所示,P所受弹力 方向必垂直OA,否则P无法平衡。Q受三力作用处于平衡 状态,由平衡条件得 ,sinTF 得 。 sin F T 本题的正确 答案为“” 。 sin F 14如图 1-36 所示,相距 4m 的两根柱子上拴着一根 5m 长的细绳,细绳上有一光滑的小滑 F 图 1-32 A B P Q O 图 1-34 f F mgsin 图 1-33 T2 T2 T1 T1 图 1-31 A B P O 图 1-35 N F T 2013 高考物理 常见难题大盘点 共点力作用下的物体的平衡 6 / 9 轮,吊着 180N 的重物,静止时AO,BO绳所受的拉力各是多少?
15、 解答 同一条绳子拉力处处相等,所以T1=T2=T,且与竖直线夹角 均为,如图 1- 37 所示,根据平衡条件得 , 2cosTmg 延长BO至墙于C点,过C作水平线交右墙于D点,根据几何关系 得AO=OC,而AO+BO=5m,所以BC=OB+OC=5m,在 BCD中,有 , 3 cos 5 由式得, 5 150N 6 Tmg 所以静止时AO、BO绳子所受拉力各是“150N,150N” 。 15如图 1-38 所示,A、B两小球固定在水平放置的细杆上,相 距为l,两小球各用一根长也是l的细绳连接小球C,三个小球 的质量都是m求杆对小球A的作用力的大小和方向 解答 C球受力如图 1- 39 所示,根据平衡条件有 ,2 cos30Tmg 得 T=mg, 3 3 A球受力如图 1- 40 所示,根据平衡条件有 , sin60Tm