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受力分析练习题

2020-03-23 来源:小奈知识网
1、如图所示,质量为m的物块,在力F作用下静止于倾角为α的斜面上,力F大小相等且

F是 ( ).

解析 因为m处于静止状态,以m为研究对象对四个选项中的情况进行受力分析,可得:A中摩擦力f1=mgsin α-F;B中摩擦力f2=mgsin α-Fcos α;C中摩擦力f3=mg sin α;D中摩擦力f4=(mg+F)sin α;由于F2、质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如图1所示,a受到斜向上与水平面成θ角的

力F作用,b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,

则 ( ).

图1

A.b对a的支持力一定等于mg B.水平面对b的支持力等于2mg C.b与水平面之间可能存在静摩擦力 D.a、b之间一定存在静摩擦力

解析 由于木块a受斜向右上方的拉力F作用,F的竖直分力减小了它对木块b的压力,故此时b对它的支持力将不再等于mg,A项错误;因为两个F的竖直分力等大,且两力作用在a、b两木块上后,两者仍保持静止,故此时水平面对b的支持力仍等于2mg,选项B正确;由于两个力F的水平分力等大、反向,所以木块b相对于地面静止,且无运动趋势,但木块a相对于b有向右运动的趋势,故b与水平面之间不存在静摩擦力,但a、b之间存在静摩擦力,选项C错误、D正确. 答案 BD

3、如图2所示,空间中存在竖直向上的匀强电场,与竖直方向成45°角的绝缘天花板上有一带

电荷量为q的物块,该物块恰好能沿天花板匀速上升,则下列说法正确的是 ( ).

图2

A.物块一定受两个力的作用 B.物块一定受三个力的作用 C.物块可能受三个力的作用 D.物块可能受四个力的作用

解析 由于物块做匀速直线运动,则受力平衡,对物块受力分析可知,若物块所受重力与电场力恰好平衡,则受两个力的作用,若物块所受重力小于电场力,则物块一定受四个力,所以D项正确. 答案 D

4、如图3所示,斜劈静止在水平地面上,有一物体沿斜劈表面向下运动,重力做的功与克服力

F做的功相等.则下列判断中正确的是 ( ).

图3

A.物体可能加速下滑

B.物体可能受三个力作用,且合力为零 C.斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左 D.撤去力F后斜劈可能不受地面的摩擦力

解析 (1)斜面光滑时;物体受重力、外力F和支持力三个力的作用,其所受重力和外力F对其所做的功之和为零,物体做匀速运动.斜劈受到物体斜向右下方的压力,有向右运动的趋势,因而受到地面的摩擦力作用,方向向左,撤去F后仍受地面的摩擦力.

(2)斜面粗糙时:物体受到重力、外力F、支持力、摩擦力的作用,物体做减速运动.斜劈受到物体的压力和沿斜面向下的摩擦力作用,由于不知此摩擦力的大小,不能确定斜劈的运动趋势方向,因而不能确定地面对其的摩擦力的方向.撤去F后,若物体匀速下滑,斜劈无运动趋势,

不受地面的摩擦力作用;若物体加速或减速下滑,斜劈分别受到向左或向右的地面的摩擦力作用.综上所述,正确选项为B. 答案 B

5、如图4所示,用轻绳将重球悬挂在竖直光滑的墙上,当悬绳变长时( ).

图4

A.绳子拉力变小,墙对球的弹力变大 B.绳子拉力变小,墙对球的弹力变小 C.绳子拉力变大,墙对球的弹力变大 D.绳子拉力变大,墙对球的弹力变小

解析 取球为研究对象,受力分析如图所示.由共点力平衡条件可知,F1和mg的合力F与F2等大反向.从图中的力三角形可求得F1=mgtan θ.当绳变长时,θ角变小,故F1变小,F2也变小,选项B正确. 答案 B

6、如图5所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处

于沿竖直方向的匀强磁场中.金属杆ab垂直导轨放置,当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止.则 ( ).

图5

A.磁场方向竖直向上 B.磁场方向竖直向下

C.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上 D.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下

解析 本题考查物体的平衡及安培力方向的判断.受力分析如图所示,当磁场方向竖直向上时,由左手定则可知安培力水平向右,金属杆ab受力可以平衡,A正确;若磁场方向竖直向下,由左手定则可知安培力水平向左,则金属杆ab受力无法平衡,B、C、D错误. 答案 A

7、如图6所示,质量为m的斜劈A静止在木板B上,现让木板B绕O点逆时针缓慢转动,

使木板倾角θ逐渐增大,在此过程中斜劈相对木板始终静止.则下列说法正确的是 ( )

图6

A.木板对斜劈的摩擦力先增大再减小 B.木板对斜劈的摩擦力先减小再增大 C.木板对斜劈的作用力一直增大 D.木板对斜劈的作用力保持不变

解析 木板对斜劈的作用力是木板对斜劈的支持力和摩擦力的合力F,与重力平衡,始终保持不变,如图所示,D项正确;木板对斜劈的支持力和摩擦力始终垂直,随着θ逐渐增大的过程中,支持力一直减小,摩擦力一直增大,A、B、C项错. 答案 D

8、一个光滑的圆球搁在光滑的斜面和竖直的挡板之间,如图7所示.斜面和挡板对圆球的弹力

随斜面倾角α变化而变化,故 ( ).

图7

A.斜面弹力N1的变化范围是(mg,+∞) B.斜面弹力N1的变化范围是(0,+∞) C.挡板的弹力N2的变化范围是(0,+∞) D.挡板的弹力N2的变化范围是(mg,+∞)

解析 圆球受3个力,其中重力的大小和方向均为确定的;挡板对圆球的弹力N2的方向始终是水平的,亦为确定的;而斜面对圆球的作用力的大小和方向均在变化中.但是,不论α如何变动,只要α取一个确定的值,圆球就在三力作用下处于平衡状态,此三力就组成一个封闭的三角形,如图所示.

因为0<α<90°,所以N1>mg,0mg.

当然,也可以由N1=因此,正确答案为A、C.

,N2=mgtan α解出.

答案 AC

9、如图8所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直.杆的下端有一

个轻滑轮O.另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角θ=30°.系统保持静止,不计一切摩擦,下列说法中正确的是 ( ).

图8

A.细线BO对天花板的拉力大小是G

B.a杆对滑轮的作用力大小是

C.a杆和细线对滑轮的合力大小是G D.a杆对滑轮的作用力大小是G 答案 AD

10、如图9所示,A、B是两根竖直立在地上的木桩,轻绳系在两木桩不等高的P、Q两点,C

为光滑的、质量不计的滑轮,当Q点的位置变化时,轻绳的张力的大小变化情况是 ( ).

图9

A.Q点上下移动时,张力不变 B.Q点上下移动时,张力变大 C.Q点上下移动时,张力变小

D.条件不足,无法判断

解析 滑轮两侧绳子的拉力大小相等,它们的合力沿竖直方向,与重力G平衡,故两绳与重力G的夹角均为θ,夹角不变,绳子的张力不变,所以光滑滑轮在任意位置的受力具有对称性.由图可证CQ=绳长,为定值,而两杆间的距离EQ不变,故θ为定值,由于角θ和G均为定值,故绳子的拉力与P、Q两点位置无关,移动Q点,绳子的拉力保持不变,选项A正确.

答案 A

11、如图10所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点,跨过滑轮的细绳连接物块

A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是 ( ).

图10

A.B与水平面间的摩擦力减小 B.拉B的绳子的拉力增大 C.悬于墙上的绳所受拉力减小

D.A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等

解析 对滑轮,由于两侧绳的拉力大小相等,由对称性可知α=β,又因为α=θ,所以D正确.由于两侧绳拉力的夹角增大,故悬于墙上的绳所受拉力减小,C正确.

对B,由FTsin(α+β)=Ff可知,随α、β的增大,B与水平面间的摩擦力增大,A错误. 答案 CD

12、如图11所示,水平细杆上套一细环A,环A与球B间用一轻质绳相连,质量分别为mA、

mB(mA>mB),由于B球受到水平风力作用,A环与B球一起向右匀速运动.已知绳与竖直方向的夹角为θ.则下列说法正确的是 ( ).

图11

A.风力增大时,轻质绳对B球的拉力保持不变 B.B球受到的风力F为mAgtan θ C.杆对A环的支持力随着风力的增加不变

D.A环与水平细杆间的动摩擦因数为tan θ

解析 如图为球B的受力情况,其中F为风力,T为轻质绳对球B的拉力,由图中的几何关系可得F=mBgtan θ,故B项错误;由题中所给的B球的运动状态可知,当风力F增大时,T的方向改变,故A项错误;杆对A环的支持力大小等于环A与球B的总重力,故C项正确;环A

所受的滑动摩擦力大小等于风力,即μ(mA+mB)g=F,故μ=答案 CD

,D项正确.

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