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2023年高考物理二轮复习核心考点专项突破力与物体的平衡练习含解析20230238292

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力与物体的平衡一单项选择题1.如图所示,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0).由此可求出(  )A.物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力D.物块对斜面的正压力【答案】C【解析】设斜面倾角为θ,斜面对物块的最大静摩擦力为Ff,当F取最大值F1时,最大静摩擦力Ff沿斜面向下,由平衡条件得F1=mgsinθ+Ff;当F取最小值F2时,Ff沿斜面向上,由平衡条件得F2=mgsinθ-Ff,联立两式可求出最大静摩擦力Ff=,选项C正确.FN=mgcosθ,F1+F2=2mgsinθ,所以不能求出物块的质量、斜面的倾角和物块对斜面的正压力.2.如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为(  )A.B.mC.mD.2m\n【答案】C【解析】由于轻环不计重力,故细线对轻环的拉力的合力与圆弧对轻环的支持力等大反向,即沿半径方向;又两侧细线对轻环拉力相等,故轻环所在位置对应的圆弧半径为两细线的角平分线,因为两轻环间的距离等于圆弧的半径,故两轻环与圆弧圆心构成等边三角形;又小球对细线的拉力方向竖直向下,由几何知识可知,两轻环间的细线夹角为120°,对小物块进行受力分析,由三力平衡知识可知,小物块质量与小球质量相等,均为m,C项正确.3.如图所示,匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30°且斜向右上方,匀强磁场的方向垂直于纸面(图中未画出).一质量为m、电荷量为q的带电小球(可视为质点)以与水平方向成30°角斜向左上方的速度v做匀速直线运动,重力加速度为g,则(  )A.匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外B.小球一定带正电荷C.电场强度大小为D.磁感应强度的大小为【答案】C【解析】小球做匀速直线运动,受到的合力为零,假设小球带正电,则小球的受力情况如图甲所示,小球受到的洛伦兹力沿虚线但方向未知,小球受到的重力与电场力的合力与洛伦兹力不可能平衡,故小球不可能做匀速直线运动,假设不成立,小球一定带负电,选项B错误;小球的受力情况如图乙所示,小球受到的洛伦兹力一定斜向右上方,根据左手定则,匀强磁场的方向一定垂直于纸面向里,选项A错误;根据几何关系,电场力大小qE=mg,洛伦兹力大小qvB=mg,解得E=,B=,选项C正确,D错误.\n4.如图所示,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过程中(  )A.N1始终减小,N2始终增大B.N1始终减小,N2始终减小C.N1先增大后减小,N2始终减小D.N1先增大后减小,N2先减小后增大【答案】B【解析】对小球进行受力分析,如图所示,设板与墙夹角为θ,转到水平位置过程中θ逐渐增大,N1=mgcotθ,N2′=N2,N2=,而在第一象限内sinθ为增函数,cotθ为减函数,可知随着θ增大,N1和N2都减小,则只有B正确.5.如图甲、乙、丙是生活中三种不同的背包方式.为了研究方便,假设背包者身体均呈竖直,因而可认为每条背包带均在竖直面内.甲中背包带对人的肩部的作用力设为F1;乙中的背包带与竖直方向的夹角为θ(如图),其背包带对人肩部的作用力设为F2;丙中的两根背包带与竖直方向的夹角均为θ(如图),其每根背包带对人肩部的作用力均为F3.若三种情况所背的包完全相同,不考虑背包跟人体间的摩擦,则关于F1、F2、F3大小的下列关系正确的是(  )\nA.F1>F2B.F2>F3C.F1>F3D.F3=F2【答案】B【解析】由图可知,题图甲中背包带沿竖直方向,所以每一根背包带的作用力都等于0.5mg,则背包带对肩部的作用力等于两根背包带的作用力的和,即等于F1=mg;乙图中,背包受到重力、腿部的支持力和肩膀的作用力如图a:则:F2=题图丙中,背包受到两边肩膀的作用力,如图b所示,则:mg=2F3cosθ所以:F3=由以上的分析可得:F1<F2,F3<F2,由于夹角θ是未知的,所以不能判变大F3与重力mg的大小关系,因此不能判断出F3与F1的大小关系.所以只有选项B正确.6.如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则(  )A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷\nD.P带负电荷,Q带正电荷【答案】D【解析】对P、Q整体进行受力分析可知,在水平方向上整体所受电场力为零,所以P、Q必带等量异种电荷,选项A、B错误;对P进行受力分析可知,匀强电场对它的电场力应水平向左,与Q对它的库仑力平衡,所以P带负电荷,Q带正电荷,选项D正确,C错误.7.质量为m的四只完全相同的足球叠成两层放在水平面上,底层三只足球刚好接触成三角形,上层一只足球放在底层三只足球的正上面,系统保持静止.若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则(  )A.底层每个足球对地面的压力为mgB.底层每个足球之间的弹力为零C.下层每个足球对上层足球的支持力大小为D.足球与水平面间的动摩擦因数至少为【答案】B【解析】根据整体法,设下面每个球对地面的压力均为FN,则3FN=4mg,故FN=mg,A错误;四个球的球心连线构成了正四面体,下层每个足球之间的弹力为零,B正确;上层足球受到重力、下层足球对上层足球的三个支持力,由于三个支持力的方向不是竖直向上,所以三个支持力在竖直方向的分量之和等于重力,则下层每个足球对上层足球的支持力大小大于,C错误;根据正四面体几何关系可求,F与mg夹角的余弦值cosθ=,正弦值sinθ=,则有F·+mg=FN=mg,F=Ff,解得Ff=mg,F=mg,则μ≥=,所以足球与水平面间的动摩擦因数至少为,故D错误.\n8三段细绳OA、OB、OC结于O点,另一端分别系于竖直墙壁、水平顶壁和悬挂小球,稳定后OA呈水平状态.现保持O点位置不变,缓慢上移A点至D点的过程中,关于OA绳上的拉力变化情况的判断正确的是(  )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大【答案】D【解析】可运用动态图解法,由图可知,当OA与OB垂直时,OA上的拉力最小,故D正确.9.如图在倾斜的直杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M的物体,在圆环沿杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,则(  )A.圆环只受三个力作用B.圆环一定受四个力作用\nC.物体做匀加速运动D.轻绳对物体的拉力小于物体的重力【答案】B【解析】悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向,则圆环和物体均做匀速直线运动,C、D错;对圆环受力分析,圆环要保持平衡状态必受到重力、绳的拉力、杆的支持力、杆对圆环的摩擦力四个力作用,A错,B对.10.如图所示,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为(  )A.B.C.D.【答案】B【解析】对滑块A、B整体在水平方向上有F=μ2(mA+mB)g;对滑块B在竖直方向上有μ1F=mBg;联立解得:=,选项B正确.二不定项选择题1.如图所示,一根轻绳上端固定在O点,下端拴一个重力为G的小球,开始时轻绳处于垂直状态,轻绳所能承受的最大拉力为2G,现对小球施加一个方向始终水平向右的力F,使球缓慢地移动,则在小球缓慢地移动过程中,下列说法正确的是(  )A.力F逐渐增大B.力F的最大值为GC.力F的最大值为2GD.轻绳与竖直方向夹角最大值θ=30°【答案】AB\n【解析】对小球受力分析,如图甲:由平衡条件得:F=Gtanθ,θ逐渐增大,则F逐渐增大,故A正确;如图乙,小球缓慢地移动过程中,θ逐渐增大,FT的最大值为2G,则可得cosθ==,θ=60°,此时F达到最大值为G,故B正确,C、D错误;故选A、B.2.如图所示,两个带电小球A、B分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上,且在同一竖直平面内.用水平向左的推力F作用于B球,两球在图示位置静止.现将B球沿斜面向上移动一小段距离,发现A球随之向上移动少许,两球在虚线位置重新平衡.重新平衡后与移动前相比,下列说法正确的是(  )A.墙面对A的弹力变小B.斜面对B的弹力不变C.推力F变大D.两球之间的距离变大【答案】ABD【解析】利用整体法可知,斜面对B球支持力的竖直分量等于A、B两带电小球的重力之和,斜面倾角不变,斜面对B球支持力不变,故斜面对B的弹力不变,B选项正确;库仑力与竖直方向的夹角变小,而竖直分量不变,故库仑力变小,A、B间的距离变大,故D正确;因库仑力水平分量减小,故A正确,C错误.3.如图所示,一根通电的导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是(  )\nA.一直增大 B.先减小后增大C.先增大后减小D.始终为零【答案】AB【解析】若F安<mgsinα,因安培力方向向上,则摩擦力方向向上,当F安增大时,F摩减小到零,再向下增大,B项对,C、D项错;若F安>mgsinα,摩擦力方向向下,随F安增大而一直增大,A项对.4.如图所示,一辆小车静止在水平地面上,车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA,光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动,现将一质量为m的圆球放在斜面与挡板之间,挡板与水平面的夹角θ=60°,下列说法正确的是(  )A.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,则球对斜面的压力逐渐增大B.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,则球对挡板的压力逐渐减小C.若保持挡板不动,则球对斜面的压力大小为mgD.若保持挡板不动,使小车水平向右做匀加速直线运动,则球对挡板的压力可能为零【答案】CD【解析】若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,根据图象可知,FB先减小后增大,根据牛顿第三定律可知,球对挡板的压力先减小后增大,故选项A、B错误;球处于静止状态,受力平衡,对球进行受力分析,如图所示,FA、FB以及G构成的三角形为等边三角形,根据几何关系可知,FA=FB=mg,故选项C正确;若保持挡板不动,使小车水平向右做匀加速直线运动,当FA和重力G的合力正好提供加速度时,球对挡板的压力为零,故选项D正确.5.如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于O点.一\n条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接小球Q,P、Q两物体处于静止状态,另一条绳OA在外力F的作用下使夹角θ<90°.现缓慢改变绳OA的方向至θ>90°,且保持结点O位置不变,整个装置始终处于静止状态.下列说法正确的是(  )A.绳OA的拉力先减小后增大B.斜面对物块P的摩擦力的大小可能先减小后增大C.地面对斜面体有向右的摩擦力D.地面对斜面体的支持力大于物块P和斜面体的重力之和【答案】ABD【解析】缓慢改变绳OA的方向至θ>90°的过程,OA拉力的方向变化如图2,从1位置到2位置到3位置所示,可见OA的拉力先减小后增大,OP的拉力一直增大;故A正确;若开始时P受绳子的拉力比较小,则斜面对P的摩擦力沿斜面向上,OP拉力一直增大,则摩擦力先变小后反向增大,故B正确;以斜面和PQ整体为研究对象受力分析,根据平衡条件:斜面受地面的摩擦力与OA绳子水平方向的拉力等大反向,故摩擦力方向向左,C错误;以斜面体和P为研究对象,在竖直方向上有:M斜g+MPg=N+F′cosα,故N>M斜g+MPg,故D正确.6.如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行.小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上,则(  )\nA.小球A与B之间库仑力的大小为B.当=时,细线上的拉力为零C.当=时,细线上的拉力为零D.当=时,斜面对小球A的支持力为零【答案】AC【解析】根据库仑定律可知小球A与B之间的库仑力大小为k,A正确;小球A受重力、库仑力和支持力作用,若细线上的拉力为零,由平衡条件可得k=mgtanθ解得=,B错误,C正确;因为两小球带同种电荷,所以斜面对小球A的支持力不可能为零,D错误.7.如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面.若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中(  )A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C.若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将增大D.若猫减小拉力,鱼缸有可能滑出桌面【答案】BD \n【解析】当桌布被拉出时,鱼缸由静止到向右运动,但它相对于桌布来说,仍向左运动,由于滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反,因此桌布对鱼缸的摩擦力的方向应向右,选项A错误;因为鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,鱼缸受到桌布向右的摩擦力与它受到桌面向左的摩擦力大小相等,所以鱼缸向右加速的加速度大小与向右减速的加速度大小相等,方向相反,鱼缸的初速度为零,末速度也为零,根据对称性可知,鱼缸做加速运动的时间与做减速运动的时间相等,选项B正确;若猫增大拉力,桌布的加速度更大,但是由于鱼缸与桌布间的压力不变,动摩擦因数也不变,故摩擦力也不变,选项C错误;若猫减小拉力,桌布的加速度减小,鱼缸在桌布上的运动时间变长,而鱼缸向右的加速度不变,由x=at2知,鱼缸相对于桌面的位移变大,桌布被拉出后鱼缸在桌面上的位移也变大,鱼缸就有可能滑出桌面,选项D正确.8.如图所示,一个质量为4kg的半球形物体A放在倾角为θ=37°的斜面B上静止不动.若用通过球心的水平推力F=10N作用在物体上,物体仍静止在斜面上,斜面仍相对地面静止.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2,则(  )A.物体A受到斜面B的摩擦力增加8NB.物体A对斜面B的作用力增加10NC.地面对斜面B的弹力不变D.地面对斜面B的摩擦力增加10N【答案】CD【解析】若用通过球心的水平推力F=10N作用在物体上,物体仍静止在斜面上,将该力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,由平衡条件可得:Fcos37°+Ff=mgsin37°,解得摩擦力Ff=16N.物体A受到斜面B的摩擦力减小ΔFf=24N-16N=8N,选项A错误;没有施加水平力F时,根据平衡条件,A受斜面作用力与重力等大反向,即大小为40N,根据牛顿第三定律,物体A对斜面的作用力为40N,方向竖直向下.施加水平力F后,物体A对斜面的作用力如图,F′=N=10N,物体A对斜面B的作用力增加(10-40)N,选项B错误;把物体A和斜面B看做整体,分析受力,由平衡条件可知,地面对斜面B的弹力不变,摩擦力增加10N,选项C、D正确.\n

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发布时间:2022-08-25 22:30:35 页数:13
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文章作者:U-336598

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