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受力分析和共點(diǎn)力的平衡

(限時(shí)：45分鐘)

一、單項(xiàng)選擇題

1．(2022重慶1)如圖1所示，某人靜躺在椅子上，椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ.假設(shè)此人所受重力為G，那么椅子各部分對他的作用力的合力大小為(

)

圖1

A．GB．GsinθC．GcosθD．Gtanθ

答案A

解析椅子各部分對人的作用力的合力與重力G是平衡力．因此選項(xiàng)A正確．

2．如圖2所示，質(zhì)量為m的物體A在豎直向上的力F(Fmg)作用下靜止于斜面上．假設(shè)減小力F，那么(

)

圖2

A．物體A所受合力不變

B．斜面對物體A的支持力不變

C．斜面對物體A的摩擦力不變

D．斜面對物體A的摩擦力可能為零

答案A

解析質(zhì)量為m的物體A在豎直向上的力F作用下靜止于斜面上，其合力為零．由于Fmg，所以物體A受到的摩擦力和支持力的合力豎直向上，假設(shè)減小力F，物體A受到摩擦力和支持力的合力變大但仍豎直向上，故物體A所受合力仍為零，物體A受到的支持力和摩擦力都變大，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．

3．如圖3所示，鐵板AB與水平地面之間的夾角為θ，一塊磁鐵吸附在鐵板下方．在緩慢抬起鐵板的B端使θ角增大(始終小于90)的過程中，磁鐵始終相對于鐵板靜止．以下說法正確的選項(xiàng)是(

)

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圖3

A．磁鐵所受合外力漸漸減小

B．磁鐵始終受到三個(gè)力的作用

C．磁鐵受到的摩擦力漸漸減小

D．鐵板對磁鐵的彈力漸漸增大

答案D

解析以磁鐵為討論對象進(jìn)行受力分析可知，在緩慢抬起鐵板的B端的過程中磁鐵相對鐵板靜止，因此磁鐵所受合外力始終為零，A錯(cuò)誤；磁鐵受重力、鐵板的吸引力、鐵板的彈力、鐵板的摩擦力四個(gè)力作用，B錯(cuò)誤；由受力平衡關(guān)系可得，磁鐵受到的摩擦力漸漸增大，鐵板對磁鐵的彈力漸漸增大，C錯(cuò)誤，D正確．

4．如圖4所示，質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B

置于斜面上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知斜面傾角θ＝30.輕繩與斜面平行且另一端固定在豎直墻面上，不計(jì)小球與斜面間的摩擦，那么(

)

圖4

A．斜面對小球的作用力大小為mg

B3mg2

C．斜面體對水平面的壓力大小為(M＋m)g

D．斜面體與水平面間的摩擦力大小為

答案D

解析以小球B為討論對象，斜面對小球的作用力垂直于斜面對上，大小為mgcos30＝31，繩對小球的作用力沿著繩子指向左上方，大小為mgsin30＝，選項(xiàng)A、223mg4

B錯(cuò)誤；以斜面和小球作為一個(gè)整體為討論對象，水平面對斜面體的支持力為Mg＋mg1313－mgsin30＝Mg＋mg，斜面體與水平面間的摩擦力大小為mgcos30＝mg，結(jié)2424

合牛頓第三定律可判斷，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．

5．如圖5所示，由兩種材料做成的半球面固定在水平地面上，球右側(cè)面是光滑的，左側(cè)面

粗糙，O點(diǎn)為球心，A、B是兩個(gè)相同的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，物塊A靜止在左側(cè)面上，物塊B在如下圖水平力F作用下靜止在右側(cè)面上，A、B處在同一高度，AO、BO與豎直方向的夾角均為θ，那么A、B分別對球面的壓力大小之比為()

2022年高考物理考前提分專練受力分析和共點(diǎn)力的平衡

圖5

A．sinθ∶1B．sinθ∶1

C．cosθ∶1D．cosθ∶1

答案C

解析物塊A靜止在左側(cè)面上，A對球面的壓力大小mgcosθ，物塊B在圖示水平力F作用下靜止在右側(cè)面上，B對球面的壓力大小mg/cosθ，那么A、B分別對球面的壓力大小之比為cosθ∶1，選項(xiàng)C正確．

6．如圖6所示，一物體在粗糙斜面上受到沿斜面對上的力F作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)．以下判

斷正確的選項(xiàng)是(

)222

圖6

A．物體肯定受到四個(gè)力的作用

B．摩擦力方向肯定沿斜面對下

C．摩擦力的大小可能等于零

D．假設(shè)F增大，摩擦力也肯定增大

答案C

解析假設(shè)F與物體重力沿斜面對下的分力平衡，那么物體受F、重力、斜面的支持力三個(gè)力作用，A錯(cuò)誤，C正確；假設(shè)F小于重力沿斜面方向的分力，那么摩擦力方向沿斜面對上，B錯(cuò)誤；假設(shè)摩擦力方向沿斜面對上，增大F，那么摩擦力減小或反向，D錯(cuò)誤．

7．如圖7所示，相隔肯定距離的兩個(gè)相同的圓柱體固定在同一水平高度處，一輕繩套在兩

圓柱體上，輕繩下端懸掛一重物，繩和圓柱體之間的摩擦忽視不計(jì)．現(xiàn)增加輕繩長度，而其他條件保持不變，那么(

)

圖7

A．輕繩對物體的作用力的合力將變大

B．輕繩對物體的作用力的合力將變小

C．輕繩的張力將變大

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D．輕繩的張力將變小

答案D

解析物體在兩根繩的張力及重力的作用下處于平衡狀態(tài)，三個(gè)力的合力等于零，兩根繩的張力的合力大小始終等于重力的大小，因此增加繩的長度，兩繩張力的合力不變，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于不計(jì)摩擦，兩繩的張力大小相等，與水平方向的夾角相等，兩繩的張力沿豎直方向的分力大小之和始終等于物體重力的大小，繩變長后，繩與水平方向的夾角變大，因此繩的張力變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．

8．如圖8所示，重為G的光滑球在傾角為θ的斜面和豎直墻壁之間處于靜止?fàn)顟B(tài)．假設(shè)將

此斜面換成材料和質(zhì)量相同，但傾角θ稍小一些的斜面，以下判斷正確的選項(xiàng)是(

)

圖8

A．球?qū)π泵娴膲毫Σ蛔?/p>

B．球?qū)π泵娴膲毫ψ兇?/p>

C．斜面可能向左滑動

D．斜面仍將保持靜止

答案D

解析小球受三個(gè)力作用，且重力大小、方向都不變，墻對球

的彈力方向不變，符合圖解法的特征，如圖分析知，斜面對球

的支持力FN變小，墻對球的彈力變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．再

把球、斜面作為整體討論，那么水平方向墻對球的彈力與地面對

斜面的摩擦力相等，所以摩擦力減小，斜面仍將保持靜止，D正確．

二、多項(xiàng)選擇題

9．(2022上海18)兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不同，它們的合力大小為F，那么()

A．F1、F2同時(shí)增大一倍，F(xiàn)也增大一倍

B．F1、F2同時(shí)增加10N，F(xiàn)也增加10N

C．F1增加10N，F(xiàn)2減削10N，F(xiàn)肯定不變

D．假設(shè)F1、F2中的一個(gè)增大，F(xiàn)不肯定增大

答案AD

解析F1、F2同時(shí)增大一倍，F(xiàn)也增大一倍，選項(xiàng)A正確．F1、F2同時(shí)增加10N，F(xiàn)不肯定增加10N，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．F1增加10N，F(xiàn)2減削10N，F(xiàn)可能改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．假設(shè)F1、F2共線反向，其中小的力增大，但仍舊較小，那么F會減小，選項(xiàng)D正確．

10．如圖9所示，在水平力F作用下，木塊A、B保持靜止．假設(shè)木塊A與B

的接觸面是水平

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的，且F≠0.那么關(guān)于木塊B的受力個(gè)數(shù)可能是(

)

圖9

A．3個(gè)B．4個(gè)

C．5個(gè)D．6個(gè)

答案BC

解析隔離A受力分析，由平衡條件可知，A受到B對A方向向右的靜摩擦力．由牛頓第三定律知，B受到A對B的方向向左的靜摩擦力．隔離B受力分析，B受到重力、A對B的壓力、向左的靜摩擦力、斜面對B的斜向右上的支持力、可能受到斜面對B的斜向左上的靜摩擦力．選項(xiàng)B、C正確．

11．如圖10所示，質(zhì)量為M、長為L的直導(dǎo)線通有垂直紙面對外的電流I，被一絕緣線拴著

并處在勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線能靜止在傾角為θ的光滑斜面上，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向可能是()

圖10

A．大小為Mgtanθ/IL，方向垂直斜面對上

B．大小為Mgsinθ/IL，方向垂直紙面對里

C．大小為Mg/IL，方向水平向右

D．大小為Mg/IL，方向沿斜面對下

答案BC

解析當(dāng)磁場為A選項(xiàng)所述的磁場時(shí)，通電直導(dǎo)線受到沿斜面對上的安培力作用，F(xiàn)＝

MgtanθsinθBIL＝＝Mgtanθ＝MgMgsinθ，那么通電直導(dǎo)線不可能靜止在斜面上，ILcosθ

故A錯(cuò)誤；當(dāng)磁場為B選項(xiàng)描述的磁場時(shí)，通電直導(dǎo)線不受安培力作用，那么通電直導(dǎo)線可以在豎直向下的重力、垂直斜面對上的彈力、沿斜面對上的拉力三個(gè)力作用下在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故B正確；當(dāng)磁場為C選項(xiàng)描述的磁場時(shí)，通電直導(dǎo)線受到豎直向上的安培力作用，由于F＝BIL＝IL＝Mg，那么通電直導(dǎo)線在豎直向下的重力和豎直向上的安培力作用下在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，故C正確；當(dāng)磁場為D選項(xiàng)描述的磁場時(shí)，通電直導(dǎo)線受到垂直斜面對上的安培力作用，由于F＝BIL＝IL＝MgMgcosθ，那么通電MgILMgIL

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直導(dǎo)線不可能靜止在斜面上，故D錯(cuò)誤．

12．如圖11所示，外形相同的物塊A、B，其截面為直角三角形，相對排放在粗糙水平地面

上，光滑球體C架在兩物塊的斜面上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知物塊A、B的質(zhì)量都為M，θ＝60，光滑球體C質(zhì)量為m，那么以下說法正確的選項(xiàng)是(

)

圖11

1A．地面對物塊A2

B．地面對物塊AC．物塊A對球體C3mg23mg2

1D．物塊A對地面的壓力大小為Mg＋mg2

答案BD

解析以球體C為討論對象，其受到斜向上的兩個(gè)彈力作用，

把兩個(gè)彈力合成，合力豎直向上，大小等于光滑球體的重力，

受力分析如下圖．由三角函數(shù)可知，彈力大小為mg，選項(xiàng)C

錯(cuò)誤；再以A為討論對象，C對A的正壓力大小為mg，其在水

平方向上的分力等于地面對物塊A的靜摩擦力大小，由此可知靜摩擦力大小為3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；以A、B、2

2mgC整體為討論對象，所受重力為(2Mg＋mg)，由對稱性可知A所受力地面支持力為Mg＋，

選項(xiàng)D正確．

13．如圖12所示，矩形物塊甲和丙在水平外力F的作用下靜止在物體乙的斜面上，物體乙

靜止在水平地面上．現(xiàn)減小水平外力F，三物體仍舊靜止，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是

()

圖12

A．物塊甲對物塊丙的支持力肯定減小

B．物體乙對物塊甲的摩擦力肯定減小

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C．地面對物體乙的摩擦力肯定減小

D．物塊甲可能受5個(gè)力的作用

答案CD

解析減小水平外力F，丙的受力狀況沒有改變，物塊甲對物塊丙的支持力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在未減小水平外力F之前，不知道物體乙對物塊甲的摩擦力的方向是沿斜面對上還是沿斜面對下，所以減小水平外力F之后，物體乙對物塊甲的摩擦力可能增大，也可能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選甲、乙、丙三個(gè)物體作為整體，地面對物體乙的摩擦力等于F，F(xiàn)減小，地面對物體乙的摩擦力也減小，選項(xiàng)C正確；物塊甲受重力、推力F、丙的壓力、丙的摩擦力、乙的支持力，還可能受乙的摩擦力，故物塊甲受5個(gè)力或6個(gè)力的作用，選項(xiàng)D正確．

14．如圖13所示，A、B兩物塊始終靜止在水平地面上，有一輕質(zhì)彈簧一端連接在豎直墻上

P點(diǎn)，另一端與A相連接，以下說法正確的選項(xiàng)是(

)

圖13

A．假如B對A無摩擦力，那么地面對B也無摩擦力

B．假如B對A有向左的摩擦力，那么地面對B也有向左的摩擦力

C．P點(diǎn)緩慢下移過程中，B對A的支持力肯定減小

D．P點(diǎn)緩慢下移過程中，地面對B的摩擦力肯定增大

答案AB

解析假設(shè)B對A無摩擦力，因B在水平方向受力平衡，那么地面對B無摩擦力，A正確；假設(shè)B對A有向左的摩擦力，那么A對B有向右的摩擦力，由平衡條件知，地面對B有向左的摩擦力，B正確；假設(shè)彈簧起初處于拉伸狀態(tài)，那么在P點(diǎn)緩慢下移的過程中，彈簧對A物體的拉力減小且拉力在豎直方向的分力減小，那么B對A的支持力增大，C錯(cuò)誤；在P點(diǎn)緩慢下移過程中，以A、B為整體，假設(shè)彈簧起初處于拉伸狀態(tài)，P點(diǎn)下移使彈簧復(fù)原到原長時(shí)，地面對B的摩擦力漸漸減小到零，D錯(cuò)誤．

【解題方法技巧3】計(jì)算推理法

以上2、3、4、5、6、9、11、12幾個(gè)題目為受力分析題，其相同點(diǎn)都是要結(jié)合平衡條件進(jìn)行分析和推理，即“計(jì)算推理法”.

依據(jù)題給條件，利用有關(guān)的物理規(guī)律、物理公式或物理原理通過規(guī)律推理或計(jì)算得出正確答案，然后再與備選答案對比作出選擇

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受力分析和共