高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練1 力與物體的平衡（含解析）-人教版高三物理試題

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1、專題能力訓(xùn)練1　力與物體的平衡 (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共6小題,每小題9分,共54分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~4題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,5~6題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得9分,選對但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分) 1.(2017·全國卷Ⅱ)如圖所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為(　　) A.2-3 B.36 C.33 D.32 答案:C 解析:假設(shè)物塊質(zhì)量為m,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)物塊在水平力F作

2、用下做勻速直線運(yùn)動時(shí)滿足F=μmg;當(dāng)物塊在與水平方向成60°角的力F作用下做勻速直線運(yùn)動時(shí)滿足Fcos60°=μ(mg-Fsin60°);聯(lián)立方程解得,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=33,故選項(xiàng)C正確。 2.如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的兩物體甲、乙位于相鄰的兩水平臺階上,中間用輕彈簧相連,彈簧與豎直方向夾角為θ。在乙右端施加水平拉力F,使甲、乙均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,乙表面光滑,則下列說法正確的是(　　) A.彈簧彈力的大小為m1gcosθ B.地面對甲的摩擦力大小為F C.甲的表面可能光滑 D.m1與m2一定相等 答案:B 解析:對兩物體及彈簧整體受力分析可

3、知,整體受重力、支持力、拉力及摩擦力;要使整體處于平衡,則水平方向一定有向左的摩擦力作用在甲上,且大小與F相同,故B正確。因甲與地面間有摩擦力,故C錯(cuò)誤。再對甲受力分析可知,彈力水平方向的分力應(yīng)等于摩擦力,即等于F,故彈力F彈=Fsinθ;因豎直方向上地面對甲、乙的支持力大小不明確,無法確定兩物體的質(zhì)量關(guān)系,也無法求出彈簧彈力與重力的關(guān)系,故A、D錯(cuò)誤。 3.(2019·遼寧大連模擬)如圖所示,一條細(xì)繩跨過光滑的定滑輪連接兩個(gè)小球A、B,它們都穿在一根光滑的豎直桿上,不計(jì)滑輪的質(zhì)量。當(dāng)兩球平衡時(shí)OA繩與水平方向的夾角為2θ,OB繩與水平方向的夾角為θ,B球的質(zhì)量為m,則(　　) A.A

4、球的質(zhì)量為m2cosθ B.A球的質(zhì)量可能小于B球的質(zhì)量 C.滑輪軸受到的作用力大小為mgsinθ2 D.細(xì)繩的張力大小為mgsin2θ 答案:C 解析:運(yùn)用隔離法,分別對A、B兩球受力分析,如圖所示,由幾何知識得,FTsin2θ=mAg,FTsinθ=mg,又2θ<90°,故mA>m且mA∶m=sin2θ∶sinθ=2cosθ∶1,可得mA=2mcosθ,A、B錯(cuò)誤;繩子的張力大小FT=mgsinθ,滑輪軸受到的作用力大小F=2FTcosθ2=mgsinθ2,C正確,D錯(cuò)誤。 4.如圖所示,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時(shí)A恰好

5、不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1,A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為 (　　) A.1μ1μ2 B.1-μ1μ2μ1μ2 C.1+μ1μ2μ1μ2 D.2+μ1μ2μ1μ2 答案:B 解析:對滑塊A,F=μ2(mA+mB)g;對滑塊B,mBg=μ1F,以上兩式聯(lián)立得mAmB=1-μ1μ2μ1μ2,故B項(xiàng)正確。 5.(2019·浙江4月改編)如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個(gè)輕環(huán),系在兩環(huán)上的等長細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則(　　) A.桿對A環(huán)的支持力變大 B.B

6、環(huán)對桿的摩擦力變小 C.桿對A環(huán)的力不變 D.與B環(huán)相連的細(xì)繩對書本的拉力變小 答案:BD 解析:以兩個(gè)輕環(huán)和書本組成的系統(tǒng)為研究對象,設(shè)系統(tǒng)總質(zhì)量為m總,豎直方向受到重力和水平橫桿對輕環(huán)的支持力2FN,受力分析圖如圖甲所示。 甲 乙 根據(jù)平衡條件得2FN=m總g,得到FN=12m總g,可見,水平橫桿對每個(gè)輕環(huán)的支持力FN不變,A錯(cuò)誤。 以A環(huán)為研究對象,受力分析圖如圖乙所示。 豎直方向:FN=Fsinα① 水平方向:Fcosα=FfA② 由①②得FfA=FNcotα,α增大時(shí),FfA變小,FfB=FfA,由牛頓第三定律可知B環(huán)對桿的摩擦力變小,B正確。 FN和

7、FfA的合力即為桿對環(huán)的作用力,合力變小,C錯(cuò)誤。 對書本受力分析,受重力和兩個(gè)拉力,如圖丙所示。 丙 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,兩根輕繩對書本的拉力的合力始終等于書本的重力,即保持不變。 由幾何關(guān)系有FA=FB=mg2cosθ2 當(dāng)兩輕環(huán)間距離縮短一些時(shí),拉力FA、FB均變小,D正確。 6.(2017·天津卷)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件,仍保持衣架靜止,下列說法正確的是(　　) A.繩的右端上移到b',繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大 C.

8、繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點(diǎn)右移 答案:AB 解析:如圖所示,由幾何關(guān)系可知∠1=∠5=∠2=∠4,若繩子的端點(diǎn)b向上移至b',繩的夾角大小不變,故晾衣繩拉力不變,故A正確。桿N右移,繩長不變,兩段繩的夾角變大,但合力大小、方向均不變,故繩的拉力變大,故B正確。只要桿M、N間距不變,如圖所示,無論移動哪個(gè)端點(diǎn),繩的拉力始終保持不變,故C錯(cuò)誤。若要換掛質(zhì)量更大的衣服,只是衣服的重力增大,繩與豎直方向的夾角θ不變,則衣架懸掛點(diǎn)不變,故D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共46分) 7.(22分)如圖所示,光滑金屬球的重力G=40 N,它的

9、左側(cè)緊靠豎直的墻壁,右側(cè)置于傾角θ=37° 的斜面體上。已知斜面體置于水平地面上保持靜止?fàn)顟B(tài),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)墻壁對金屬球的彈力大小; (2)水平地面對斜面體的摩擦力的大小和方向。 答案:(1)30 N　(2)30 N,水平向左 解析:(1)金屬球靜止,則它受力平衡,如圖所示。 由平衡條件可得墻壁對金屬球的彈力為 FN1=Gtanθ=40tan37°N=30N。 (2)斜面體對金屬球的彈力為 FN2=Gcosθ=50N 由斜面體受力平衡可知地面對斜面體的摩擦力大小為 Ff=FN2sinθ=30N 摩擦力的方向水平向左。 8.(24分)如圖所示,傾角為30°的粗糙絕緣斜面固定在水平地面上,整個(gè)裝置處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)電場之中,一質(zhì)量為m、電荷量為-q的小滑塊恰能沿斜面勻速下滑,已知滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為34,求勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度E的大小。 答案:3mg6q 解析:受力分析如圖所示, 由題意得 mgsinθ-Ff=0 FN-mgcosθ-F=0 F=qE Ff=μFN 聯(lián)立解得 mgsinθ-μ(mgcosθ+qE)=0 E=mgsinθ-μmgcosθμq 代入數(shù)據(jù)得E=3mg6q。