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巧用整体法和隔离法解决共点力平衡问题
(答题时间:30分钟)
1. (安徽理综)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示,若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力,则木板P的受力个数为( )
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
2. 如图所示,A和B两物块的接触面是水平的,A与B保持相对静止一起沿固定粗糙斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为( )
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
3. 如图所示,一光滑斜面固定在地面上,重力为G的物体在一水平推力F的作用下处于静止状态,若斜面的倾角为θ,则( )
A. F=Gcos θ
B. F=Gsin θ
C. 物体对斜面的压力FN=Gcos θ
D. 物体对斜面的压力
4. 如图所示,质量为m的物体在与斜面平行向上的拉力F作用下,沿着水平地面上质量为M的粗糙斜面匀速上滑,在此过程中斜面保持静止,则地面对斜面( )
A. 无摩擦力
B. 支持力等于(m+M)g
C. 支持力为(M+m)g-Fsin θ
D. 有水平向左的摩擦力,大小为Fcos θ
5. 如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ,质量为m的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙之间,A、B处于静止状态,现对B施加一竖直向下的力F,F的作用线过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的支持力为F3,地面对A的摩擦力为F4,若F缓慢增大而且整个装置仍保持静止,在此过程中( )
A. F1保持不变,F3缓慢增大
B. F2、F4缓慢增大
C. F1、F4缓慢增大
D. F2缓慢增大,F3保持不变
6.(北京高考)倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上,下列结论正确的是( )
A. 木块受到的摩擦力大小是mgcosα
B. 木块对斜面体的压力大小是mgsinα
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinα·cosα
D. 桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g
7. 如图,两小球用三根细绳连接,悬挂于竖直墙壁的A、D两点。已知两小球重力都为G,两细绳与竖直墙壁的夹角分别为30°和60°。求
(1)AB绳和CD绳拉力的大小;
(2)细绳BC与竖直方向的夹角θ。
1. C 解析:P、Q一起沿斜面匀速下滑时,由于木板P上表面光滑,滑块Q受到重力、P的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力。根据牛顿第三定律,物体Q必对物体P有压力,同时弹簧对P也一定有向下的弹力,因而木板P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的压力和弹簧沿斜面向下的弹力,所以选项C正确。
2. B 解析:A与B相对静止一起沿斜面匀速下滑,可先将二者当作整体进行受力分析,再对B单独进行受力分析,可知B受到的力有:重力GB、A对B的压力、斜面对B的支持力和摩擦力,选项B正确。
3. D 解析:物体所受三力如图所示,根据平衡条件,F、FN′的合力与重力等大反向,有F=Gtan θ,FN=FN′=,故只有D选项正确。
4. CD 解析:把M、m看作一个整体,则在竖直方向上有FN+Fsin θ=(M+m)g,方向水平向左,所以FN=(M+m)g-Fsin θ,在水平方向上,Ff=Fcos θ,选项C、D正确。
5. BC 解析:A、B整体竖直方向上有F3=F+Mg+mg,F3随F增大而增大;水平方向上有F1=F4。对B球的受力分析如图所示,平移F1、F2′与(mg+F)构成力的三角形,由图可知,当F缓慢增大时,F1、F2′都增大,则F2增大,F4=F1也增大,选项B、C正确。
6. D 解析:对木块受力分析,如图甲所示,由平衡条件得Ff=mgsin α,FN=mgcos α,故A、B错误。
对M和m组成的整体受力分析,如图乙所示,可知水平方向没有力的作用,C错误。由平衡条件,FN′=(M+m)g,D正确。
7. 解:(1)把B、C两球作为一个整体,分析整体受力如图甲
所以FAB=2G·cos 30°=G
FCD=2G·sin 30°=G
甲 乙
(2)分析小球C受力如图乙,因为FCD和G大小相等且夹角为120°,所以合力大小也为G且与FBC方向相反,根据菱形特点可知α=β=60°,所以θ=β=60°。
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