1、选择题
在工厂经常能看到利用汽车通过钢绳移动物体的情景,如图所示.假设钢绳的质量可忽略不计,物体的质量为m,物体与水平地面的动摩擦因数为μ,汽车的质量为M,汽车运动中受到的阻力跟它对地面的压力成正比,比例常数为k,且k>μ.要使汽车匀速运动时的牵引力最小,绳子与水平方向之间的夹角α应为
A.0°
B.30°
C.45°
D.60°
参考答案:A
本题解析:分析:对箱子受力分析,受到拉力、重力、支持力和摩擦力;再对汽车受力分析,受到拉力、重力、牵引力、支持力和摩擦力;然后根据共点力平衡条件列式求出牵引力的表达式,分析最小值.
解答:对箱子受力分析,如图

根据共点力平衡条件,有
水平方向:Fcosα-f1=0?
竖直方向:Fsinα+FN=mg?
其中 f1=μFN
解得
F=
? ①
再对车受力分析,如图

根据共点力平衡条件,有
水平方向:F牵-Fcosα-f2=0? ②
竖直方向:Mg+Fsinα=N? ③
其中 f2=kN? ④
由①②③④解得
F牵=μmg+kMg+
当α=0°时,取最小值,为μmg+kMg
故选A.
点评:本题关键是分别对箱子和车受力分析,根据共点力平衡条件求解出牵引力的表达式,再讨论最小值问题.
本题难度:一般
2、选择题
如图所示,一固定杆与水平方向夹角θ,将一质量m1的小环A套在杆上,将质量为m2的小球B通过轻绳悬挂在环下,然后由静止释放,环沿杆下滑,稳定后悬绳与竖直方向成β角(β不为零)且保持不变,则对于系统稳定后,下列说法中正确的是
A.环与小球可能一起做匀速运动
B.若θ=β,则环与小球加速度α=gsinθ
C.若m1不变,则m2越大,β越小
D.由题给条件可判断,一定有0<β≤θ
参考答案:BD
本题解析:分析:对小球受力分析,竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力,所以B一定不是平衡状态,稳定后悬绳与竖直方向成β角(β不为零)且保持不变,说明小球的合外力沿杆子向下的方向,对整体受力分析后可求出加速度a,所以小球的加速度也是a,然后对重力和拉力进行合成后可小球的加速度a,利用加速度相等建立关系讨论.
解答:A:对小球受力分析,竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力,所以B一定不是平衡状态,故A错误.
对整体受力分析如图:(当杆光滑时)

所以:合力为:(m1+m2)gsinθ,由牛顿第二定律得:
a=gsinθ
对小球受力分析如图:

对小球由牛顿第二定律得:
m2gsinθ-Tsin(θ-β)=m2a
解得:θ=β,选项B正确.
若杆不光滑,对整体受力分析如图:

所以:y方向:N=(m1+m2)gcosθ
合力为:(m1+m2)gsinθ-f=(m1+m2)gsinθ-μ(m1+m2)gcosθ,由牛顿第二定律得:
a=gsinθ-μgcosθ<gsinθ
对小球受力分析如图:

因为小球的加速度也要小于gsinθ,所以β<θ,但一定要在竖直方向右边,所以β>0
故:有摩擦力时,0<β<θ
综上所述:无摩擦时:β=θ;有摩擦时:0<β<θ
所以有:0<β≤θ,故D正确.
故选:BD
点评:本题其实是牛顿运动定律的应用,连接体问题,思路就是先整体后隔离,难度不小.
本题难度:简单
3、选择题 有两个共点力,大小分别是3N和5N,则它们的合力大小可能是
A.1N
B.3N
C.5N
D.7N
参考答案:CBD
本题解析:试题分析:当两个分力方向相同时合力最大,为8N,方向相反时,合力最小,为2N,因此BCD正确;故选BCD
考点:考查力的合成
点评:本题难度较小,当两个分力方向相同时合力最大,方向相反时,合力最小
本题难度:困难
4、选择题
如图所示,重力为G,电荷量为q的带电小球,用绝缘丝线悬挂在水平向右的匀强电场中,平衡时,丝线与竖直方向成θ角.若要保持带电小球在原处不动,令电场方向逆时针转动(转动角小于
),则电场强度大小随方向转动过程中
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.可能先变大后变小
D.可能先变小后变大
参考答案:D
本题解析:分析:小球受重力、拉力和电场力,要保持带电小球在原处不动,则重力大小和方向都不变,拉力方向不变,电场力大小和方向都改变,根据平衡条件,运用图示法分析.
解答:小球受重力、拉力和电场力,三力平衡,要保持带电小球在原处不动,则重力大小和方向都不变,拉力方向不变,电场力大小和方向都改变,作图如下:

从图象可以看出,电场力先减小后增加,故电场强度先减小后增加;
故选D.
点评:本题关键是三力平衡中的动态分析问题,关键是明确小球的受力情况,然后通过图示法分析,不难.
本题难度:困难
5、选择题 用跨过定滑轮的绳把湖中小船拉靠岸,如图所示,已知拉绳的速度v不变,则船速的大小变化情况是

A.不变
B.逐渐增大
C.逐渐减小
D.先增大后减小
参考答案:C
本题解析:刚性绳无弹性,A、B两个物体之间的联系由绳子连接.A的运动看成实际运动,它的运动效果一个使绳子延长,另一个使绳子向上摆,此时绳子延长速度v1=vAcos30°;B的运动是绳子变短和向下摆动两个运动的合运动,此时绳子的缩短的速度v1′=vBcos60°.绳子的每一点的速度大小是相同的vBcos60°=vAcos30°,vB=
.
思路分析:刚性绳无弹性,A、B两个物体之间的联系由绳子连接.A的运动看成实际运动,它的运动效果一个使绳子延长,另一个使绳子向上摆,然后根据运动的分解求解
试题点评:本题的关键是找出哪个是合运动,以及它的两个分运动
本题难度:困难