2015高考物理 力與物體的平衡沖關(guān)訓(xùn)練2（含解析）

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1、力與物體的平衡 一、選擇題每小題6分 圖1－2－19 1．如圖1－2－19所示，質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩個(gè)楔形物體疊放在一起，B靠在豎直墻壁上，在力F的作用下，A、B都始終靜止不動(dòng)，則(　　) A．墻壁對(duì)B的摩擦力大小為mBg B．A、B之間一定有摩擦力作用 C．力F增大，墻壁對(duì)B的摩擦力也增大 D．力F增大，B所受的合外力一定不變 解析：由整體法可知，墻壁對(duì)B的摩擦力大小為fB＝(mA＋mB)g與力F無(wú)關(guān)，則選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；對(duì)A物體進(jìn)行受力分析，可知A、B之間不一定有摩擦力作用，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因A、B始終靜止，則B所受到的合外力為0，故選項(xiàng)D正確． 答案：D 2

2、．(2013·山東卷)如圖1－2－20所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為(　　) 圖1－2－20 A.∶4　　　　　　　　B．4∶ C．1∶2 D．2∶1 解析：將兩小球及彈簧B視為一個(gè)整體系統(tǒng)，該系統(tǒng)水平方向受力平衡，故有kΔxAsin30°＝kΔxC，可得ΔxA∶ΔxC＝2∶1，D項(xiàng)正確． 答案：D 　甲　　　　　　　乙 圖1－2－21 3．如圖1－2－21所示，甲、乙兩人做“拔河\”游戲．兩人分別用伸平的手掌托起長(zhǎng)凳的一端，保持凳子水平，然后各自向

3、兩側(cè)拖拉．若凳子下表面各處的粗糙程度相同，兩人手掌粗糙程度也相同，在甲端的凳面上放四塊磚，對(duì)“拔河\”過(guò)程，下列判斷正確的是(　　) A．甲的手和凳子間的摩擦力較大 B．乙的手和凳子間的摩擦力較小 C．甲的手和凳子間不會(huì)有相對(duì)滑動(dòng) D．乙的手和凳子間一定有相對(duì)滑動(dòng) 解析：本題考查摩擦力大小的決定因素．根據(jù)題意平托長(zhǎng)凳，長(zhǎng)凳下表面各處的粗糙程度相同，在靠甲側(cè)的凳面上放四塊磚造成甲的手與凳子間的彈力增大，最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力都要比乙的大，因此甲、乙各自向兩側(cè)拖拉時(shí)，凳子向甲方移動(dòng)，甲的手和凳子間不會(huì)有相對(duì)滑動(dòng)．選項(xiàng)C正確． 答案：C 圖1－2－22 4．如圖1－2－22所示

4、，一只半球形碗倒扣在水平桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，球的半徑為R.質(zhì)量為m的螞蟻只有在離桌面高度大于或等于R時(shí)，才能停在碗上．那么螞蟻和碗面間的最大靜摩擦力為(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg 解析：在計(jì)算摩擦力的大小時(shí)，必須先分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷物體間是相對(duì)滑動(dòng)還是相對(duì)靜止．因?yàn)殪o摩擦力的大小隨著物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)強(qiáng)弱的變化而變化，取值在0與最大靜摩擦力fm之間，螞蟻在離桌面高度等于R時(shí)，根據(jù)三力平衡知識(shí)可求得，螞蟻和碗面間的最大靜摩擦力為mg，選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．(2013·廣東卷)如圖1－2－23所示，物體P靜止于固定的斜面上，P的上表面水平，現(xiàn)把物體Q輕輕地疊

5、放在P上，則(　　) 圖1－2－23 A．P向下滑動(dòng) B．P靜止不動(dòng) C．P所受的合外力增大 D．P與斜面間的靜摩擦力增大 解析：原來(lái)P靜止于斜面上，應(yīng)滿足mgsinθ＝μmgcosθ，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，故放上Q物體后，P仍靜止不動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；P所受合外力仍然為零，C錯(cuò)，P與斜面間的靜摩擦力隨重力沿斜面方向上的分力增大而增大，D對(duì)． 答案：BD 圖1－2－24 6．將一物塊分成相等的A、B兩部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用繩子拴在天花板上，繩子處于豎直伸直狀態(tài)，整個(gè)裝置靜止．則(　　) A．繩子上拉力可能為零 B．地面受到的壓力可能為零 C．地面與物體間不可能

6、存在摩擦力 D．A、B之間可能存在摩擦力 解析：當(dāng)支持力等于重力時(shí)，繩的拉力為零，A正確；地面受的壓力為零時(shí)，B物體不可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，B錯(cuò)誤；對(duì)整體受力分析，物體如果受地面的摩擦力將不能保持平衡狀態(tài)，C正確；當(dāng)繩的拉力小于物體A的重力時(shí)，物體A有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，將受到沿斜面向上的摩擦力，D正確． 答案：ACD 7．如圖1－2－25所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止．Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大?。魮醢彘g的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止

7、且O1、O2始終等高，則(　　) 圖1－2－25 A．Ff變小 B．Ff不變 C．FN變小 D．FN變大 解析：將兩木塊與重物視為整體，豎直方向上平衡，則2Ff＝(2m＋M)g，故Ff不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；設(shè)硬桿對(duì)轉(zhuǎn)軸的彈力大小均為FN1，對(duì)軸點(diǎn)O受力分析可知，豎直方向上：2FN1cosθ＝Mg，對(duì)木塊m受力分析可知，水平方向上：FN＝FN1sinθ，兩式聯(lián)立解得FN＝Mgtanθ，當(dāng)兩板間距離增大時(shí)，θ增大，F(xiàn)N增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確． 答案：BD 8．如圖1－2－26所示，與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m＝1.0 kg的物體．細(xì)繩的一端與物體相連，另一端

8、經(jīng)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧秤相連．物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9N.關(guān)于物體受力的判斷(取g＝9.8 m/s2)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1－2－26 A．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為零 B．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為4.9 N，方向沿斜面向上 C．斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9 N，方向豎直向上 D．斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9 N，方向垂直斜面向上 解析：因物體的重力沿斜面方向的分力mgsin30°＝1×9.8×0.5 N＝4.9 N與彈簧秤的示數(shù)相等，故斜面對(duì)物體的摩擦力大小為0，則選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；斜面對(duì)物體的支持力大小為mgcos30°＝1×9.8×

9、 N＝4.9 N，方向垂直斜面向上，則選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 答案：A 9．(2013·廣州調(diào)研) 圖1－2－27 質(zhì)量為mA和mB的小球與勁度系數(shù)均為k的輕彈簧L1和L2連接，如圖1－2－27所示．靜止時(shí)，兩彈簧的伸長(zhǎng)量分別為x1和x2，則(　　) A．只要mA＝mB，有x1＝x2 B．只要mA＞mB，有x1＜x2 C．只要mA＜mB，有x1＜x2 D．只要不超出彈性限度，始終有x1＞x2 解析：本題考查彈簧彈力及共點(diǎn)力平衡的知識(shí)，意在考查學(xué)生對(duì)共點(diǎn)力平衡知識(shí)的理解．對(duì)質(zhì)量為mA的小球，由共點(diǎn)力的平衡條件可得kx1＝(mA＋mB)g，對(duì)質(zhì)量為mB的小球，由共點(diǎn)力的平衡條件可得kx

10、2＝mBg，可以看出只要不超出彈性限度，始終有x1＞x2，D正確． 答案：D 10．(2013·濟(jì)南模擬)如圖1－2－28所示，矩形物塊甲和丙在水平外力F的作用下靜止在物體乙的斜面上，物體乙靜止在水平地面上．現(xiàn)減小水平外力F，三物體仍然靜止，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖1－2－28 A．物塊甲對(duì)物塊丙的支持力一定減小 B．物體乙對(duì)物體甲的支持力一定減小 C．地面對(duì)物體乙的摩擦力一定減小 D．物塊甲可能受5個(gè)力的作用 解析：減小水平外力F，丙的受力情況沒(méi)有變化，物塊甲對(duì)物塊丙的支持力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在未減小水平外力F之前，不知道物體乙對(duì)物塊甲的摩擦力的方向是沿斜面向上還

11、是沿斜面向下，所以減小水平外力F之后，物體乙和物塊甲的摩擦力可能增大，也可能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選甲、乙、丙三個(gè)物體作為整體，地面對(duì)物體乙的摩擦力等于F，F(xiàn)減小，地面對(duì)物體乙的摩擦力也減小，選項(xiàng)C正確；物體甲受重力、推力F、丙的壓力、丙的摩擦力、乙的支持力，還可能受乙的摩擦力，物體甲受5個(gè)力或6個(gè)力的作用，選項(xiàng)D正確． 答案：CD 11．(2013·呼和浩特調(diào)研)在傾角為30°的光滑固定斜面上，兩根輕繩繞過(guò)定滑輪接在小車上，兩端分別懸掛質(zhì)量為2m和m的物塊A、B.當(dāng)小車靜止時(shí)，兩繩分別平行、垂直于斜面，如圖1－2－29所示．不計(jì)滑輪摩擦，現(xiàn)將A、B位置互換，當(dāng)小車再靜止時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(

12、　　) 圖1－2－29 A．小車的質(zhì)量為m B．兩繩上的拉力的合力不變 C．原來(lái)垂直于斜面的繩子現(xiàn)處于豎直方向 D．斜面對(duì)小車的支持力減少為原來(lái)的一半 解析：設(shè)小車質(zhì)量為M，對(duì)小車受力分析，沿斜面方向有2mg＝Mgsin30°，M＝4m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；A、B位置互換后沿斜面方向的繩拉力減小，小車將在原位置下方平衡，原來(lái)垂直于斜面的繩不再與斜面垂直，設(shè)與斜面的夾角為α，沿斜面方向有Mgsin30°＝mg＋2mgcosα，得α＝60°，此時(shí)原來(lái)垂直于斜面的繩子處于豎直方向，選項(xiàng)C正確；A、B位置互換前兩繩上拉力的合力F＝mg，位置互換后兩繩上拉力的合力F′＝mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；位置互換

13、前斜面對(duì)小車的支持力FN＝Mgcos30°－mg＝(2－1)mg，位置互換后斜面對(duì)小車的支持力F′N＝Mgcos30°－2mgcos30°＝mg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：C 圖1－2－30 12.如圖1－2－30所示，在傾角為α的光滑斜面上放一個(gè)重為G的光滑球，并用光滑的擋板擋住，擋板與斜面夾角為θ(最初θ<α)，擋板可以從圖示位置以O(shè)為軸向左緩慢轉(zhuǎn)至水平位置，在此過(guò)程中球始終處于平衡狀態(tài)，當(dāng)擋板對(duì)球的彈力大小恰好等于球的重力時(shí)，θ的大小可以為(　　) A．α B．2α C．π－α D．π－2α 圖1－2－31 解析：對(duì)小球受力分析并畫出力的三角形、角度關(guān)系如圖1－2－3

14、1所示，因θ<α，可知F>G，當(dāng)擋板以O(shè)為軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)θ＝α?xí)r，F(xiàn)＝G，故A正確；當(dāng)擋板轉(zhuǎn)至水平時(shí)，重力等于擋板對(duì)小球的支持力，故C正確． 答案：AC 圖1－2－32 13.如圖1－2－32所示，兩根等長(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)的細(xì)線結(jié)于O點(diǎn)，A端固定在水平桿上，B端系在輕質(zhì)圓環(huán)上，圓環(huán)套在豎直光滑桿上，C端掛一重物，重物質(zhì)量為m.開(kāi)始時(shí)用手握住輕圓環(huán)，使其緊靠D端，AD等于OA段繩長(zhǎng)，當(dāng)重物靜止時(shí)如圖1－2－32所示．現(xiàn)釋放圓環(huán)，圓環(huán)在豎直光滑桿上自由滑動(dòng)，當(dāng)重物再次靜止時(shí)，AO繩拉力為FA，OB繩拉力為FB，則(　　) A．FAmg B．FA＝mg；FB＝0 C．

15、FA＝mg；FB＝mg D．FA>mg；FB＝mg 解析：由于兩根繩等長(zhǎng)且等于AD，豎直桿光滑，由于圓環(huán)是輕質(zhì)的，可以忽略其重力，因此重新平衡時(shí)BO繩是水平的，AO繩是豎直的．因此FA＝mg，F(xiàn)B＝0，B正確． 答案：B 二、非選擇題每題10分 14．拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具(如圖1－2－33)．設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m，拖桿質(zhì)量可忽略；拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g.某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時(shí)，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向的夾角為θ. 圖1－2－33 (1)若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)，求推拖把的力的大小． (2)設(shè)能使該拖把在地板上從靜止

16、剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對(duì)拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．求這一臨界角的正切tanθ0. 解析：(1)設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為F的力推拖把．將推拖把的力沿豎直和水平方向分解，根據(jù)平衡條件有 Fcosθ＋mg＝N　① Fsinθ＝f?、? 式中N和f分別為地板對(duì)拖把的正壓力和摩擦力．按摩擦定律有 f＝μN(yùn)?、? 聯(lián)立①②③式得F＝mg　④ (2)若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，應(yīng)有Fsinθ≤λN　⑤ 這時(shí)，①式仍滿足．聯(lián)立①⑤式得 sinθ－λcosθ≤λ?、? 現(xiàn)考察使上式成立的θ角的取值范圍．注意到上式右邊總是大于零，且當(dāng)F無(wú)限大時(shí)極限為零，有 sinθ－λcosθ≤0　⑦ 使上式成立的θ角滿足θ≤θ0，這里θ0是題中所定義的臨界角，即當(dāng)θ≤θ0時(shí)，不管沿拖桿方向用多大的力都推不動(dòng)拖把．臨界角的正切為tanθ0＝λ. 答案：(1) mg　(2)λ