高考风向标一 立体空间中的受力分析-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word（新教材）

金版教程　高考总复习首选用卷　物理 高考风向标一　立体空间中的受力分析 1.(多选)张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，AOB在同一水平面上。∠AOB＝60°，∠DOC＝30°，衣服质量为m。则(　　) A．CO杆所受的压力大小为2mg B．CO杆所受的压力大小为mg C．AO绳所受的拉力大小为mg D．BO绳所受的拉力大小为mg 答案　AD 解析　以O点为研究对象，O点受到衣服的拉力T、CO杆的支持力F1和绳AO、BO的拉力，设绳AO和绳BO拉力的合力为F，作出O点的受力示意图如图1所示，根据平衡条件得F1＝＝2mg，由牛顿第三定律知CO杆所受的压力大小为2mg，故A正确，B错误；F＝mgtan60°＝mg，将F沿OA、OB方向分解，如图2所示，设绳AO和绳BO所受拉力的大小均为F2，则F＝2F2cos30°，解得F2＝mg，故C错误，D正确。 2．(2023·辽宁省沈阳市高三下教学质量监测(三模))如图甲所示为一直角斜槽，斜槽的棱MN与水平面的夹角为θ，两槽面关于过MN的竖直面对称。图乙是斜槽的截面图，一个横截面为正方形的物块恰能沿此斜槽匀速下滑。若两槽面的材料相同，则物块和槽面之间的动摩擦因数为(　　) A.tanθ B.tanθ C．tanθ D.tanθ 答案　B 解析　设物块质量为m，物块和槽面之间的动摩擦因数为μ，物块恰能沿斜槽匀速下滑，根据平衡条件，沿MN方向有mgsinθ＝2f，在截面平面内有2FNcos45°＝mgcosθ，又f＝μFN，联立可得μ＝tanθ，故选B。 3．(2022·浙江6月选考)如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的(　　) A．作用力为G B．作用力为G C．摩擦力为G D．摩擦力为G 答案　B 解析　设每根斜杆对横杆的弹力大小为F，以水平横杆和重物整体为研究对象，竖直方向受力平衡，可得4Fcos30°＝G，解得F＝G，以任一斜杆为研究对象，其受力如图所示，每根斜杆受到地面的作用力F′(即N和f的合力)应与F平衡，则其大小为F′＝F＝G，故A错误，B正确；根据平衡条件知，每根斜杆受到地面的摩擦力为f＝Fsin30°＝G，故C、D错误。 4．(2022·辽宁省葫芦岛市高三下二模)每个工程设计都蕴含一定的科学道理。如下图的两种家用燃气炉架都有四个爪，若将总质量为m的锅放在图乙所示的炉架上，忽略爪与锅之间的摩擦力，设锅为半径为R的球面，则每个爪与锅之间的弹力大小满足(　　) A．等于mg B．小于mg C．R越大，弹力越大 D．R越大，弹力越小 答案　D 解析　如图所示，假设每个爪与锅之间的弹力方向与竖直方向的夹角为θ，相对位置两爪之间的距离为d，由图中几何关系可得sinθ＝，由受力平衡可得4FNcosθ＝mg，解得每个爪与锅之间的弹力大小FN＝>mg，可知R越大，sinθ越小，cosθ越大，FN越小，D正确，A、B、C错误。 5.(2022·福建省龙岩市高三下第三次教学质量检测)(多选)人字梯是生产生活中的常见工具，人字梯由两个相同的梯子组成，两梯子的顶端用光滑铰链连接。现将梯子放在粗糙的水平地面上，人站在A横梁上，梯子处于静止状态，梯子质量不计。则(　　) A．有人站的这侧梯子底部受到地面的摩擦力与没人站的那侧大小相等 B．有人站的这侧梯子底部受到地面的摩擦力比没人站的那侧大 C．人静止站在B横梁上时地面对梯子的总支持力与站在A横梁上时相等 D．人静止站在B横梁上时地面对梯子的总支持力比站在A横梁上时大 答案　AC 解析　以人和梯子整体为研究对象进行受力分析，根据受力平衡可知其水平方向和竖直方向所受的合力均为零，故有人站的这侧梯子底部受到地面的摩擦力与没人站的那侧大小相等，方向相反，地面对梯子的总支持力与人和梯子整体的总重力大小相等，方向相反，故人静止站在B横梁上时地面对梯子的总支持力与站在A横梁上时相等，故A、C正确，B、D错误。 6.(2023·安徽省合肥市高三下考前适应性练习四)如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根轻杆均可绕铰链自由转动，将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链静止悬挂在三脚架正中央，三脚架正中央离地高度为h且小于杆长，吊锅和细铁链的总质量为m，轻杆与铰链间的摩擦忽略不计，则(　　) A．吊锅受3个力 B．减小h时，每根轻杆对地面的压力减小 C．减小h时，每根轻杆对地面的摩擦力增大 D．每根轻杆受到地面的作用力大小为mg 答案　C 解析　吊锅受到自身重力及细铁链的拉力两个力的作用，故A错误；以装置整体为研究对象，设地面对每根轻杆的支持力大小为N，根据平衡条件可得3N＝mg，解得N＝mg，根据牛顿第三定律知每根轻杆对地面的压力大小N′＝N＝mg，显然减小h时，N′仍然保持不变，B错误；以吊锅和细铁链整体为研究对象，设每根轻杆中的弹力大小为F，轻杆与竖直方向夹角为θ，根据平衡条件，在竖直方向上，有3Fcosθ＝mg，解得F＝，水平方向上，地面对每根轻杆的摩擦力大小为f＝Fsinθ＝sinθ＝mgtanθ，当减小h时，θ增大，可知f增大，根据牛顿第三定律可知，每根轻杆对地面的摩擦力增大，故C正确；以杆为研究对象，设每根轻杆受到地面的作用力大小为F地，则有F地＝>N＝，故D错误。 7．(2024·安徽省十五校卓越联盟体高三上10月联考)(多选)如图所示，两人用同样大小的力通过两根相同的绳共提一桶水处于静止状态。图甲中两人分别用一根手指拉住绳子的中间位置，图乙中两人分别用四根手指并拢拉住绳子的中间位置，已知图甲和图乙中两人手臂间的夹角均为θ，F1和F2分别为图甲和图乙中每只手对绳子的作用力的大小，则(　　) A．图甲中的F1和图乙中的F2相等 B．图甲中绳子的张力大于图乙中绳子的张力 C．图甲中，若增大夹角θ，F1变大 D．图甲中，保持夹角θ不变，把两条提桶的绳子变长，绳子对手的作用力变小 答案　ABC 解析　题图甲中，对水桶和绳子整体进行受力分析，根据平衡条件，有2F1cos＝G，同理，题图乙中有2F2cos＝G，可得题图甲中的F1和题图乙中的F2相等，故A正确；题图甲中，由2F1cos＝G可知，若增大夹角θ，F1变大，故C正确；题图甲中，设每只手两侧绳间夹角为α甲，绳中张力为T甲，则有F1＝2T甲cos，可得T甲＝，同理可知，题图乙中有T乙＝，如答图所示，由题意知α甲>α乙，又F1＝F2，则题图甲中绳子的张力大于题图乙中绳子的张力，故B正确；题图甲中，保持夹角θ不变，把两条提桶的绳子变长，由2F1cos＝G，可知F1大小不变，由牛顿第三定律可知，绳子对手的作用力大小F1′＝F1不变，故D错误。 8．(2023·河北省部分高中高三下第三次模拟)如图所示，供桌上摆放的果盘中共有4个大致相同的苹果，下层放置3个苹果，下层的每个苹果与盘子的接触面均水平，苹果A放置在最上层。已知每个苹果的质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．其他苹果对苹果A的作用力的合力方向竖直向上 B．其他苹果与苹果A之间的弹力大小均为mg C．下层的每个苹果受到盘子的支持力大小均为mg D．下层的每个苹果受到盘子的作用力均竖直向上 答案　A 解析　苹果A受到自身重力以及其他苹果对苹果A的作用力而静止，由共点力的平衡条件可知，其他苹果对苹果A的作用力的合力与苹果A的重力大小相等、方向相反，即F其他＝mg，方向竖直向上，A正确；假设其他苹果与苹果A之间的作用力只有弹力而没有摩擦力，则其他苹果对苹果A的弹力在竖直方向上的分力之和等于苹果A重力的大小mg，若这3个弹力大小相等，则其他任意一个苹果与苹果A之间的弹力在竖直方向上的分力大小均为mg，由题图可知这3个弹力均不在竖直方向上，则其他苹果与苹果A之间的弹力大小均大于mg，B错误；将4个苹果看成一个整体，盘子对整体的支持力大小为4mg，则下层的每个苹果受到盘子的支持力大小均为mg，C错误；由共点力平衡条件可知，下层的每个苹果均受到盘面的支持力和摩擦力，则下层的每个苹果受到盘子的作用力均斜向上，D错误。 ※9.(2022·河北高考)如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中(　　) A．圆柱体对木板的压力逐渐增大 B．圆柱体对木板的压力先增大后减小 C．两根细绳上的拉力均先增大后减小 D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 答案　B 解析　设两根细绳对圆柱体拉力的合力为T，木板对圆柱体的支持力为N，T与N之间的夹角为α(α为锐角)，当木板倾角为γ时，从右向左看，圆柱体的受力分析图如图所示；在矢量三角形中，根据正弦定理有＝＝，在木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平的过程中，α不变，γ从90°逐渐减小到0，又γ＋β＋α＝180°，且α<90°，可知β从锐角逐渐增大到钝角；由于sinγ不断减小，sinβ先增大后减小，可知T不断减小，N先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，A、D错误，B正确。设两根细绳之间的夹角为2θ，细绳上的拉力大小均为T′，则2T′cosθ＝T，可得T′＝，θ不变，T逐渐减小，可知两根细绳上的拉力均不断减小，故C错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$