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專題強(qiáng)化二　受力分析　物體的平衡 一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求的，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分． 1．[2018天津市河?xùn)|區(qū)二模]如圖所示，壁虎在豎直墻面上斜向上勻速爬行，關(guān)于它在此平面內(nèi)的受力分析，下列圖示中正確的是(　　) 　　 2．[2018宿州市第一次質(zhì)檢]如圖所示，兩根輕彈簧a、b的上端固定在豎直墻壁上，下端連接在小球上．當(dāng)小球靜止，彈簧a、b與豎直方向的夾角分別為53和37.已知a、b的勁度系數(shù)分別為k1、k2.sin53＝0.8，則a、b兩彈簧的伸長(zhǎng)量之比為(　　) A.　　　B. C. D. 3．[2018上海市松江區(qū)一模]重力為G的體操運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行自由體操比賽時(shí)，有如圖所示的比賽動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員豎直倒立保持靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，兩手臂對(duì)稱支撐，夾角為θ，則(　　) A．θ＝60時(shí)，運(yùn)動(dòng)員單手對(duì)地的正壓力大小為 B．θ＝120時(shí)，運(yùn)動(dòng)員單手對(duì)地面的壓力大小為G C．θ不同時(shí)，運(yùn)動(dòng)員受到的合力不同 D．θ不同時(shí)，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的合力不同 4．[2018鄂爾多斯市模擬]如圖所示，A、B、C、D是四個(gè)完全相同的木塊，在圖甲中，水平力F作用于B上，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖乙中，豎直彈簧作用于D上，C、D處于靜止?fàn)顟B(tài)，則關(guān)于A、B、C、D的受力情況，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．圖甲中A受五個(gè)力，圖乙中C受三個(gè)力 B．圖乙中墻對(duì)C可能有摩擦力 C．圖甲中墻對(duì)A一定有向上的摩擦力 D．圖乙中D對(duì)C一定有向右上方的摩擦力 5．[2018濮陽(yáng)市一模]如圖所示，一定質(zhì)量的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))用輕質(zhì)細(xì)線固定懸掛在天花板上．在水平拉力F作用下，當(dāng)細(xì)線與豎直方向夾角為30時(shí)小物體恰能處于平衡狀態(tài)．若對(duì)小物體施加同樣大小的拉力，方向垂直于細(xì)線，仍然使物體處于平衡狀態(tài)．則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．小物體所受到的重力大小為F B．當(dāng)施加水平方向作用力時(shí)細(xì)線受到沿線方向的拉力大小等于F C．當(dāng)施加垂直于細(xì)線方向的拉力時(shí)，細(xì)線受到沿線方向的拉力大小等于2F D．當(dāng)施加垂直于細(xì)線方向的拉力時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角大于60 6．[2018石嘴山一模]如圖所示，在水平地面上放置一傾角為θ的斜面體，斜面體的頂端有一光滑的定滑輪，一根跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩將質(zhì)量為M的盒子A與質(zhì)量為m的物體B相連，現(xiàn)向A中緩慢加入沙子，整個(gè)系統(tǒng)始終保持靜止．在加入沙子的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．繩子的拉力逐漸增大 B．A所受的摩擦力逐漸增大 C．A對(duì)斜面的壓力逐漸增大 D．地面對(duì)斜面體的摩擦力逐漸增加 7．[2018永州三模]科技的發(fā)展正在不斷地改變著我們的生活，圖甲是一款放在水平桌面上的手機(jī)支架，其表面采用了納米微吸材料，用手觸碰無(wú)粘感，接觸到平整光滑的硬性物體時(shí)，會(huì)牢牢吸附在物體上．圖乙是手機(jī)靜止吸附在該手機(jī)支架上的側(cè)視圖，若手機(jī)的重力為G，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．手機(jī)受到的支持力大小為Gcosθ B．手機(jī)受到的摩擦力大小大于Gsinθ C．納米材料對(duì)手機(jī)的作用力方向豎直向上 D．納米材料對(duì)手機(jī)的作用力大小為Gsinθ 8．[2018銀川一中一模]如圖甲所示，水平地面上固定一傾角為30的表面粗糙的斜劈，一質(zhì)量為m的小物塊能沿著斜劈的表面勻速下滑．現(xiàn)對(duì)小物塊施加一水平向右的恒力F，使它沿該斜劈表面勻速上滑，如圖乙所示，則F大小應(yīng)為(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg 9．[2018安徽二模]如圖，在一段平坦的地面上等間距分布著一排等高的輸電線桿，掛在線桿上的電線粗細(xì)均勻且呈對(duì)稱性．由于熱脹冷縮，冬季兩相鄰線桿之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度會(huì)有所減少．對(duì)B線桿及兩側(cè)的電線，冬季與夏季相比(　　) A．電線最高點(diǎn)處的張力變小 B．電線最低處的張力不變 C．線桿對(duì)地面的壓力變小 D．線桿兩側(cè)電線對(duì)線桿拉力的合力不變 10．[2018安徽模擬]如圖所示，兩塊固定且相互垂直的光滑擋板POQ，OP豎直放置，OQ水平，小球a、b固定在輕彈簧的兩端，現(xiàn)有一個(gè)水平向左的推力，作用于b上，使a、b緊靠擋板處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用力F推動(dòng)小球b，使之緩緩到達(dá)b′位置，則(　　) A．推力F變大 B．b對(duì)OQ的壓力變大 C．彈簧長(zhǎng)度變短 D．彈簧長(zhǎng)度變長(zhǎng) 二、實(shí)驗(yàn)題：本題2小題，共12分． 11．(6分)[2018北京市西城區(qū)期末]某同學(xué)用如圖1所示的裝置做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)實(shí)驗(yàn)中，他在彈簧兩端各系一細(xì)繩套，利用一個(gè)繩套將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，另一端的繩套用來(lái)掛鉤碼．先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，再將鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端，每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度L，再算出彈簧伸長(zhǎng)量x，并將數(shù)據(jù)填在下面的表格中．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi). 1 2 3 4 5 6 鉤碼的重力G/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧彈力F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧總長(zhǎng)度L/cm 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00 彈簧伸長(zhǎng)量x/cm 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00 在如圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描出了其中5次測(cè)量的彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)把第4次測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)用“＋”描繪出來(lái)，并作出F－x圖象．  (2)①根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，下列說(shuō)法正確的是________(選填選項(xiàng)前的字母)． A．彈簧彈力大小與彈簧的總長(zhǎng)度成正比 B．彈簧彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度成正比 C．該彈簧的勁度系數(shù)約為25 N/m D．該彈簧的勁度系數(shù)約為2500 N/m ②在勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化關(guān)系圖象中，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積的物理意義表示位移．請(qǐng)類比思考，(1)問(wèn)的F－x圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積的物理意義． 12．(6分)[2018陜西一模]一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中做驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)． (1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F； (2)如圖乙，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上．水平拉開(kāi)細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1； (3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線L，使三根細(xì)線的方向與(2)中________重合，記錄電子秤的示數(shù)F2； (4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________，則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證． 三、計(jì)算題：本題共3小題，共38分． 13．(12分)[2018重慶市銅梁區(qū)模擬]如圖所示，兩個(gè)輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1＝1 N/cm、k2＝2 N/cm，它們一端固定在質(zhì)量為m＝1 kg的物體A上，另一端分別固定于水平地面上的Q點(diǎn)和一固定輕質(zhì)薄板的P點(diǎn)(兩彈簧均呈豎直狀態(tài))，當(dāng)物體A平衡時(shí)，下方彈簧恰好處于原長(zhǎng)，若只把A換成質(zhì)量為3 m的物體B(彈簧均在彈性限度內(nèi))，當(dāng)物體B平衡時(shí)，求：下方彈簧所受彈力大小(重力加速度為g＝10 m/s2)． 14．(12分)[2018榆林一模]如圖所示，兩根長(zhǎng)度相同間距為R的直木棍AB和CD相互平行，斜靠在豎直墻壁上固定不動(dòng)．一個(gè)重力為G、半徑為R的圓柱工件架于兩木棍之間，工件與木棍之間滑動(dòng)摩擦因數(shù)為(最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力)，求： (1)若木棍與水平方向夾角為30，試分析該工件的運(yùn)動(dòng)情況． (2)若該工件做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木棍與水平方向夾角為多少？ 15．(14分)[2018濱州期末]如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A和B，質(zhì)量分別為mA＝2 kg和mB＝kg，被兩根質(zhì)量不計(jì)的輕繩固定在如圖所示的裝置上，整體處于整直平面內(nèi)且處于靜止?fàn)顟B(tài)．裝置與水平方向夾角為α＝30，裝置兩端為大小不計(jì)的光滑定滑輪．左繩下面部分水平，右繩與水平方向夾角為β＝60，g＝10 m/s2.求： (1)兩根細(xì)繩的彈力大?。? (2)物體A所受的摩擦力． 專題強(qiáng)化二　受力分析　物體的平衡 1．B　壁虎在豎直墻面上斜向上勻速爬行，受力平衡，墻壁對(duì)壁虎的力F與壁虎自身的重力等大反向，B選項(xiàng)正確． 2．B　研究小球的受力情況，如圖所示： 根據(jù)幾何關(guān)系可知，＝tan37，其中Fa＝k1x1，F(xiàn)b＝k2x2，聯(lián)立解得a、b兩彈簧的伸長(zhǎng)量之比x1：x2＝，B選項(xiàng)正確． 3．A　分析運(yùn)動(dòng)員的受力情況，無(wú)論夾角θ為多少，運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件可知，2N＝G，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員單手的支持力N＝，根據(jù)牛頓第三定律知，運(yùn)動(dòng)員單手對(duì)地的正壓力大小為，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；θ不同時(shí)，運(yùn)動(dòng)員受到的合力始終為零，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；θ不同時(shí)，地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的合力與其重力等大，恒定不變，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．B　分析圖甲，以整體為研究對(duì)象，受到重力、支持力、壓力和摩擦力作用，研究A的受力情況，受重力、B對(duì)A的支持力和摩擦力，墻的彈力和摩擦力作用，受五個(gè)力．分析圖乙，C受到重力、D對(duì)C的支持力和摩擦力作用，受三個(gè)力，A、C選項(xiàng)正確；圖乙中，墻對(duì)C沒(méi)有彈力，故不會(huì)存在摩擦力，B選項(xiàng)錯(cuò)誤； D、C間一定有壓力，C有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，D對(duì)C一定有向右上方的摩擦力，D選項(xiàng)正確． 5．A　在水平拉力F的作用下，小球受力如圖所示： 根據(jù)共點(diǎn)力平衡知識(shí)可知，F(xiàn)＝mg tan30，F(xiàn)＝T sin30，解得小物體受到的重力大小為F，沿線方向的拉力大小等于2F，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤． 當(dāng)施加垂直于細(xì)線方向的拉力時(shí)， F＝mg sinθ，T′＝mg cosθ，解得sinθ＝，T′＝F，則細(xì)線與豎直方向的夾角小于60，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 6．C　系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩子拉力等于物體B的重力，恒定不變，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；分析物體A的受力情況，重力沿斜面向下的分力、繩子拉力和靜摩擦力之和為零，開(kāi)始時(shí)，不能確定靜摩擦力的方向，故加入沙子的過(guò)程中，物體A受到的摩擦力不一定增大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；物體A對(duì)斜面的壓力等于A及沙子的總重力沿垂直于斜面的分力，加入沙子，則壓力增大，C選項(xiàng)正確；系統(tǒng)始終保持靜止，合力為零，地面對(duì)斜面體沒(méi)有摩擦力作用，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 7．C　手機(jī)受力平衡，根據(jù)平衡條件可知，在垂直支架方向上，重力垂直支架的分力與吸附力之和等于手機(jī)受到的支持力，F(xiàn)N＝Gcosθ＋F吸，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；在平行支架方向上，f＝Gsinθ，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；納米材料對(duì)手機(jī)的作用力大小等于重力，方向豎直向上，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 8．A　小物塊沿斜劈勻速下滑，則μ＝tan30＝.對(duì)小物塊施加一水平向右的恒力F，如圖所示： Fcos30＝f＋mgsin30，N＝mgcos30＋Fsin30，其中f＝μN(yùn)，聯(lián)立解得，F(xiàn)＝mg，A選項(xiàng)正確． 9．D　研究左段電線，如圖所示： 合力恒定，冬季時(shí)，夾角θ增大，則電線最高處的張力F變大，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；研究左段一半電線，如圖所示： 根據(jù)幾何關(guān)系可知，電線最低點(diǎn)的張力F1變大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電線桿上電線的質(zhì)量一定，受力平衡，夏季、冬季桿對(duì)地面的壓力恒定不變，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；線桿兩側(cè)電線對(duì)線桿拉力的合力與線桿的重力之和等于桿對(duì)地面的壓力，恒定不變，D選項(xiàng)正確． 10．D　 分析小球a的受力情況，如圖所示： 夾角α減小，擋板OP對(duì)小球a的彈力N＝magtanα減小，彈簧彈力F彈＝減小，即彈簧長(zhǎng)度變大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確；研究整體的受力可知，推力F＝N減小，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；b對(duì)OQ的壓力等于兩球的重力之和，恒定不變，B選項(xiàng)錯(cuò)誤． 11．(1)見(jiàn)解析　(2)①BC?、趶椓ψ龅墓? 解析：(1)描點(diǎn)連線，如圖所示： (2)①分析圖象結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知，彈簧彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量成正比，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；根據(jù)胡克定律可知，圖象中斜率代表彈簧的勁度系數(shù)，勁度系數(shù)為25 N/m，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． ②力與位移的乘積為功，利用微元法，在很短時(shí)間里彈力是恒定不變的，則F－x圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積的物理意義是彈力做的功． 12．(2)三細(xì)線的方向　(3)結(jié)點(diǎn)的位置　(4)F′大小與F相等、方向相同 解析：(2)研究合力與分力的關(guān)系需要記錄分力的大小和方向，即在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1. (3)應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與②中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2. (4)根據(jù)平行四邊形定則作出合力，若F′大小與F相等、方向相同，則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證． 13.N 解析：當(dāng)物體A平衡時(shí)，下方彈簧為原長(zhǎng)，上方的彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，mg＝k2x2. 當(dāng)物體B處于平衡狀態(tài)時(shí)，上方彈簧增加的伸長(zhǎng)量為x1，下方彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為x1，根據(jù)胡克定律和平衡條件可知，k1x1＋k2(x1＋x2)＝3mg. 聯(lián)立解得，x1＝. 下方彈簧所受彈力大小F＝k1x1＝＝N. 14．(1)處于靜止?fàn)顟B(tài)　(2)45 解析：(1)圓柱工件受到重力和棍的彈力、摩擦力作用，根據(jù)幾何關(guān)系可知，兩棍對(duì)工件彈力的方向夾角為60. 重力沿棍方向的分力G1＝Gsin30＝G，重力垂直棍方向的分力G2＝Gcos30＝G，棍對(duì)工件的彈力FN＝G2＝G，最大靜摩擦力2f＝2μFN＝G，大于重力沿棍方向的分力，故工件處于靜止?fàn)顟B(tài)． (2)工件做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡，根據(jù)平衡條件可知， 垂直棍方向上FN′＝Gcosθ. 沿棍方向上2μFN′＝Gsinθ. 聯(lián)立解得tanθ＝1，即θ＝45. 15．(1)右繩的彈力大小為20 N，左繩的彈力大小為10 N　(2)零 解析：(1)分析物體B的受力情況，如圖所示： 根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可知， 水平方向上T1sinβ＝mBg. 豎直方向上T1cosβ＝T2. 聯(lián)立解得T1＝20 N，T2＝10 N. (2)研究物體A的受力情況，如圖所示： 沿斜面方向上，mAgsinα＋T2＝Ff＋T1. 解得，F(xiàn)f＝0.