内容正文:
4共点力的平衡
1.(2025·广东学业合格考第一次)如图所示,在堆垛货物时,载货的叉车向前做匀减速直线运动的同时,将货物竖直向上匀速抬起,关于此过程中货物的运动,下列说法正确的是 ( )
A.货物的运动轨迹为直线
B.货物的运动轨迹为曲线
C.货物所受的合力为零
D.货物的速度大小不变
2.(2025·广东学业合格考第一次)为了减轻火车转弯时火车轮缘与轨道间的挤压,对内、外轨道高度的设计,合理的是 ( )
A.内轨略高
B.外轨略高
C.内、外轨一样高
3.(2024·广东学业合格考第二次)2024年4月25日20时58分57秒,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,与中国空间站成功对接.下列关于运载火箭说法正确的是 ( )
A.火箭的速度越大,其加速度一定越大
B.速度变化量越大,其加速度一定越大
C.加速度方向与速度变化量方向一定相同
D.火箭尾部对喷出气体的力和喷出气体对空气的力是一对作用力与反作用力
1.共点力:物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的 或者它们的作用线交于 ,这几个力叫共点力.
2.平衡状态:一个物体如果保持 或 运动状态,则该物体处于平衡状态.
3.平衡条件:物体所受合外力 .其数学表达式为F合= 或Fx合= 且Fy合= .(其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力,Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力)
4.平衡条件的推论
(1)物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与 的合力等大反向.
(2)物体在三个互不平行的力的作用下处于 时,这三个力必为共点力(表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭的 ).
【例1】(2019·广东学业水平考试)下列正在运动的物体,处于平衡状态的是 ( )
A.沿直线匀速飞行的飞机
B.沿斜坡减速行驶的汽车
C.从车站加速开出的列车
D.匀速行驶在拱桥上的汽车
【解析】沿直线匀速飞行的飞机,做的是匀速直线运动,处于平衡状态,故选项A正确;沿斜坡减速行驶的汽车,速度越来越小,不是平衡状态,故选项B错误;从车站加速开出的列车,速度越来越大,不是平衡状态,故选项C错误;匀速行驶在拱桥上的汽车,做的是匀速圆周运动,指向圆心的合外力提供向心力,不是平衡状态,故选项D错误.
【答案】A
【例2】(2019·广东学业水平考试1月)如图所示,物块在水平推力F的作用下沿竖直墙壁匀速下滑.关于物块的受力情况,下列分析正确的是 ( )
A.物块受到的合外力为零
B.物块受到的摩擦力为零
C.物块受到的重力大于摩擦力
D.物块受到的弹力大于推力F
【解析】物块在水平推力F的作用下沿竖直墙壁匀速下滑时处于平衡状态,物块受到的合外力为零,故选项A正确;物块一共受到4个力作用,即重力、竖直向上的摩擦力、水平向左的压力和水平向右的支持力(弹力),且f=mg,F N=F,故选项B、C、D错误.
【答案】A
1.如图所示,小球和光滑斜面接触,并处于静止状态.则关于小球的受力情况,下列分析正确的是 ( )
A.小球只受重力、绳的拉力作用
B.小球只受重力、斜面的弹力作用
C.小球只受绳的拉力、斜面的弹力作用
D.小球受到重力、绳的拉力和斜面的弹力作用
2.如图所示,一根轻绳悬挂一物体,物体静止.绳子对物体的拉力为T,物体重力为G,则 ( )
A.T与G大小相等
B.T大于G
C.T小于G
D.T和G性质相同
3.如图所示的小球沿固定光滑斜面下滑的过程中受到的作用力共有 ( )
A.一个 B.两个
C.三个 D.四个
4.如图所示,三段不可伸长的细绳,OA,OB,OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,其中OB是水平的,A端、B端分别固定在水平天花板和竖直墙上.若逐渐增加C端所挂重物的质量,则最先断的绳( )
A.必定是OA
B.必定是OB
C.必定是OC
D.可能是OB,也可能是OC
一、单选题
1.关于重力和弹力,下列说法正确的是 ( )
A.物体向上运动时所受的重力大于向下运动时所受的重力
B.物体所受的重力与运动状态无关
C.两物体相互接触时一定能产生弹力
2.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是 ( )
A.滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
B.滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积成正比
C.滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小成正比
3.两个共点力的大小分别为3 N和7 N,则它们的合力 ( )
A.一定等于10 N
B.一定大于7 N
C.最大是10 N
D.可能等于3 N
4.关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是 ( )
A.两个分力夹角小于180°时,合力大小随夹角的减小而增大
B.合力大小随两力夹角增大而增大
C.合力一定大于每一个分力
D.合力的大小不能小于分力中最小者
5.水平桌面上,质量为1 kg的木块做匀速直线运动,木块与桌面间的动摩擦因数为0.3,则木块受到的摩擦力大小为(重力加速度g取10 m/s2) ( )
A.0.3 N B.0.9 N
C.3 N D.10 N
6.如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的固定斜面上.下列说法正确的是 ( )
A.斜面对物体的支持力大小等于mgcos θ
B.斜面对物体的支持力大小等于mgsin θ
C.斜面对物体的支持力方向竖直向下
D.斜面对物体的支持力方向竖直向上
7.一弹簧的两端各用10 N的外力向外拉伸,弹簧伸长了6 cm.现将其一端固定于墙上,另一端用5 N的外力来拉伸它,则弹簧的伸长量应为 ( )
A.6 cm B.3 cm
C.1.5 cm D.0.75 cm
8.物体同时受到同一平面内的三个力作用,下列几组力,它们的合力不可能为零的是 ( )
A.5 N 7 N 8 N B.2 N 3 N 5 N
C.1 N 5 N 10 N D.1 N 10 N 10 N
9.如图所示,物块P的重力是20 N,放在水平地板上,用弹簧测力计竖直向上拉物块.若弹簧测力计的示数为5 N,则地板对物块P的弹力是( )
A.20 N,方向竖直向上
B.15 N,方向竖直向下
C.15 N,方向竖直向上
D.25 N,方向竖直向上
10.一重为10 N的物体静止在水平桌面上,现用2 N的水平推力向右推它但未能推动,如图所示.则此种情况下物体所受摩擦力为 ( )
A.摩擦力的方向向右,大小等于2 N
B.摩擦力的方向向右,大小等于10 N
C.摩擦力的方向向左,大小等于2 N
D.摩擦力的方向向左,大小等于12 N
11.如图所示,一重球用轻质绳子悬挂着且与光滑斜面接触处于静止状态,若绳子保持竖直状态,则重球受到的力有 ( )
A.重力和绳子的拉力
B.重力、绳子的拉力和斜面的支持力
C.重力、斜面的弹力和斜面的静摩擦力
D.重力、绳子的拉力、斜面的支持力和下滑力
12.如图所示,F=1 N,分别作用于上下叠放的物体A、B上且A、B均静止,则A、B之间和B与地面间摩擦力大小分别为( )
A.2 N,1 N B.2 N,0
C.1 N,1 N D.1 N,0
二、多选题
13.关于弹力,下列说法正确的是 ( )
A.静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力
B.压力、支持力、绳的拉力都属于弹力
C.弹力的大小与物体的形变程度有关,在弹性限度内形变程度越大,弹力越大
D.弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同
14.如图所示,有一刚性方形容器被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态;现缓慢地向容器内注水,直到注满为止,在此过程中容器始终保持静止.下列说法正确的是 ( )
A.容器受到的摩擦力逐渐增大
B.容器受到的摩擦力不变
C.水平力F可能不变
D.水平力F必须逐渐增大
15.如图所示,用两根绳子将日光灯悬挂起来,有四种悬挂方法,在乙、丙两图中,乙中左侧绳与丙中右侧绳跟水平灯管的夹角均为θ,乙中右侧绳与丙中左侧绳跟水平灯管夹角也为θ,那么绳受拉力大小的情况是 ( )
甲 乙
丙 丁
A.甲方法最小 B.乙方法最小
C.丙方法最大 D.丁方法最大
16.下列说法正确的是 ( )
A.竖直上抛的物体达到最高点时,物体处于平衡状态
B.电梯匀速上升时,电梯中的人处于平衡状态
C.竖直弹簧上端固定,下端挂一个重物,平衡后用力F将它拉下一段距离后突然撤去力F,重物仍处于平衡状态
D.随匀速上升的传送带一起向上运动的物体处于平衡状态
17.人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.人受到重力和支持力的作用
B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用
C.人受到的合外力为零
D.人受到的合外力方向与速度方向相同
18.如图所示,一物块静止于固定的斜面上,则物块 ( )
A.受3个力的作用
B.对斜面的压力大小等于物块的重力大小
C.受到的静摩擦力大小一定与压力大小成正比
D.受到斜面支持力和摩擦力的合力大小等于物块的重力大小
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知识点4 共点力的平衡
历年真题
1.B 【解析】由题意可知,货物的初速度斜向前上,而加速度水平向后,即初速度与加速度不共线,则货物的运动轨迹为曲线,故A错误,B正确;由于货物的加速度不为零,所以货物所受的合力不为零,故C错误;货物水平方向速度减小,竖直方向速度不变,所以货物的速度大小减小,故D错误.故选B.
2.B 【解析】外轨略高时,火车转弯时所需的向心力由重力和轨道支持力的合力提供.故选B.
3.C 【解析】加速度与速度变化率有关,与速度大小无关,即速度很大,加速度可能为零,故A错误;由于a=是加速度的比值定义法的定义式,所以,加速度与速度变化量无关,故B错误;由a=可知,加速度方向与速度变化量方向一定相同,故C正确;火箭尾部对喷出气体的力和喷出气体对火箭的力是一对作用力与反作用力,故D错误.故选C.
知识点梳理
1.同一点;一点
2.静止;匀速直线
3.为零; 0;0; 0
4.(1)余下的力
(2)平衡状态;三角形
模拟测试
1.D
2.A 【解析】物体处于静止状态,受力平衡,物体受到重力G和绳子对物体的拉力T,根据平衡条件可知,T和G大小相等,方向相反,两个力的性质不同,故选A.
3.B 4.A
章末测试
1.B 【解析】重力的大小与物体的运动状态无关,A项错误,B项正确;两物体接触并发生形变时才有弹力产生,C项错误.
2.C 【解析】根据公式f=μFN,可知D项正确.
3.C 【解析】两力的合力的大小在4 N和10 N之间.
4.A 【解析】当两个分力夹角θ<180°时,由平行四边形定则可知合力随着θ减小而增大,故选项A正确,选项B错误;由三角形法则知两个力及它们的合力构成一个矢量三角形,合力不一定大于任何一个分力,合力可以小于任何一个分力,故选项C、D错误.
5.C 6.A
7.B 【解析】在弹性限度内,弹簧伸长量与作用在弹簧上的力成正比,第二次施加在弹簧上的力是第一次的一半,故弹簧的伸长量也为第一次的一半,为3 cm.
8.C 【解析】三个力的合力为零时,则任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,由此可知,任意一个力在另两个力的合力范围内,只有C的合力不为零.
9.C 【解析】对物块进行受力分析,有G=F弹+FN,可求得FN=15 N,方向竖直向上.
10.C 【解析】物体静止时受力平衡,在水平方向上静摩擦力与推力大小相等,方向相反.
11.A 【解析】斜面光滑,可判断重球不受摩擦力的作用,若重球受到垂直斜面向上的支持力,则重球在水平方向上不可能受力平衡,故判断重球只受重力和绳子的拉力.
12.D 【解析】先对物体A进行受力分析再对B进行受力分析,易得出D项正确.
13.BCD 【解析】静止在水平面上的物体受到的重力是地球的吸引产生的,而压力是由形变引起的,二力不是同一种力,选项A错误;压力、支持力、绳子中的拉力均是由形变引起的,都属于弹力,选项B正确;弹力的大小与物体的形变程度有关,在弹性限度内形变程度越大,弹力越大,选项C正确;弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相同,选项D正确.
14.AC 【解析】由题知容器始终保持静止状态,受力平衡,所受的摩擦力等于容器和水的总重力,所以容器受到的摩擦力逐渐增大,故A正确,B错误;水平方向上受力平衡,若最大静摩擦力大于重力时,力F可能不变,若最大静摩擦力小于等于重力时F要增大,故C正确,D错误.
15.AD 【解析】四种悬挂方法,两绳拉力的合力都等于日光灯的重力,甲图中两绳夹角为0°,故绳中张力最小.丁图中两绳间夹角最大,在产生相等的合力时,两绳中张力最大,故选AD.
16.BD 【解析】物体处于平衡状态的实质是加速度为零.选项A中,因为物体上升至最高点时速度为零,加速度是g,所以物体不处于平衡状态,故选项A错误;选项B中,电梯中的人与电梯一起匀速运动,加速度为零,故选项B正确;选项C中,弹簧上挂的重物在力F撤去后在弹簧拉力作用下产生向上的加速度,故选项C错误;选项D中,物体与传送带一起匀速运动,加速度为零,物体处于平衡状态,故选项D正确.
17.AC 【解析】由平衡条件得人受重力和支持力,二者平衡,A、C项正确.
18.AD 【解析】物块受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力,共3个力的作用,故A正确;设斜面的夹角为θ,斜面对物块的支持力为N,由平衡条件得N=mgcos θ,对斜面的压力大小为N'=N=mgcos θ,由于θ不等于0,则物块对斜面的压力大小不等于物块的重力大小,故B错误;物块受到的是静摩擦力,若没有达到最大静摩擦力,则大小与压力大小无关,故C错误;由平衡条件得,物块受到斜面支持力和摩擦力的合力大小等于物块的重力大小,故D正确.故选AD.
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