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全国通用2022高考物理二轮复习专题一第1讲力与物体的平衡提升训练

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第1讲 力与物体的平衡专题提升训练一、选择题(1~9题为单项选择题,10~13题为多项选择题)1.(2022·金华十校高三4月模拟考试)在建筑装修中,工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨,当对磨石加竖直向上推力F时,磨石恰好能沿斜壁向上匀速运动,已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ,则磨石受到的摩擦力大小为(  )图1A.FsinθB.FcosθC.μ(F-mg)sinθD.μ(F-mg)cosθ解析 磨石受竖直向下的重力、竖直向上的推力F、垂直于斜壁向下的弹力FN和沿斜壁向下的摩擦力Ff作用,由于磨石匀速运动,故其所受合力为0。故垂直于斜壁方向有mgsinθ+FN=Fsinθ,故FN=Fsinθ-mgsinθ,所以Ff=μFN=μ(F-mg)sinθ,平行于斜壁方向有Ff+mgcosθ=Fcosθ,所以Ff=(F-mg)cosθ,故只选C。答案 C2.(2022·陕西宝鸡一检)在如图所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图A、C、D中杆P与竖直方向夹角均为θ,图B中杆P在竖直方向上,假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是(  )A.FA=FB=FC=FDB.FD>FA=FB>FCC.FA=FC=FD>FBD.FC>FA=FB>FD8\n解析 设滑轮两边细绳的夹角为φ,对重物,可得绳子拉力等于重物重力mg,滑轮受到木杆弹力F等于细绳拉力的合力,即F=2mgcos,由夹角关系可得FD>FA=FB>FC,选项B正确。答案 B3.(2022·烟台一模)如图2所示,放在水平面上的斜面体B始终静止,物块A放在斜面体上,一轻质弹簧,两端分别与物块A及固定在斜面体底端的挡板拴接,初始时A、B静止,弹簧处于压缩状态。现用力F沿斜面向上拉A,但并未运动。下列说法正确的是(  )图2A.弹簧对挡板的作用力减小B.A、B之间的摩擦力可能大小不变C.B对地面的压力增加D.水平面对B的摩擦力不变解析 开始弹簧处于压缩状态,加力F后,A未运动,弹簧长度不变,则弹簧对挡板作用力不变,A错;隔离物块A分析得,A受B的摩擦力可能方向变化、大小不变,B对;A、B整体受力平衡,F水平=Ff,F竖直+FN=M总g,所以C、D错误。答案 B4.如图3所示,一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子,木板、人、箱子均处于静止状态,三者的质量均为m,重力加速度为g,则(  )图3A.箱子受到的摩擦力方向向右B.地面对木板的摩擦力方向向左C.木板对地面的压力大小为3mgD.若人用斜向下的力推箱子,则木板对地面的压力会大于3mg解析 对箱子受力分析,受重力、支持力、F、静摩擦力,根据平衡条件,箱子受到的摩擦力方向向左,与F8\n平衡,故A错误;对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,不受静摩擦力,否则不平衡,故地面对木板没有静摩擦力,故B错误;对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,根据平衡条件,支持力等于重力;根据牛顿第三定律,支持力等于压力;故压力等于整体的重力,为3mg;故C正确;人用斜向下的力推箱子,对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,故压力依然等于3mg,故D错误。答案 C5.如图4所示,一个L型木板(上表面光滑)放在斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的木块相连。斜面放在平板小车上,整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动,不计空气阻力。则关于各物体的受力情况,下列说法正确的是(  )图4A.L型木板受4个力的作用B.斜面可能只受2个力作用C.木块受2个力作用D.斜面不可能受平板小车对它的摩擦力作用解析 先把L型木板、木块、斜面看成一个整体进行分析,受重力、小车的支持力,D正确;隔离木块进行分析,受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向上)三个力作用处于平衡状态,C错误;隔离木板,受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向下)、木块的压力、斜面对它的摩擦力5个力,A错误;隔离斜面,受4个力作用,B错误。答案 D6.(2022·江西南昌调研)水平面上有U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电源,现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab,棒与导轨的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力),通过棒的电流强度为I。现加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于金属棒ab,与垂直导轨平面的方向夹角为θ,如图5所示,金属棒处于静止状态,重力加速度为g,则金属棒所受的摩擦力大小为(  )图5A.BILsinθB.BILcosθC.μ(mg-BILsinθ)D.μ(mg+BILcosθ)解析 金属棒处于静止状态,其合力为零,对其进行受力分析,如图所示,在水平方向有BILcosθ-Ff=0,Ff=BILcosθ,选项B正确,选项A、C、D错误。8\n答案 B7.(2022·杭州市第一次教学质量检测)如图6所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨间距为L,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与水平直导体棒ab相连,弹簧与导轨平面平行并与ab垂直,直导体棒垂直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场,闭合开关K后导体棒中的电流为I,导体棒平衡时,弹簧伸长量为x1;调转图中电源极性,使导体棒中电流反向,导体棒中电流仍为I,导体棒平衡时弹簧伸长量为x2,忽略回路中电流产生的磁场,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为(  )图6A.(x1+x2)B.(x2-x1)C.(x2+x1)D.(x2-x1)解析 调转电源极性时导体棒受到的安培力方向与调转前相反。由平衡条件可得mgsinα=kx1+BIL;调转电源极性使导体棒中电流反向,由平衡条件可得mgsinα+BIL=kx2,联立解得B=(x2-x1),选项D正确。答案 D8.如图7所示,在粗糙水平面上建立一直角坐标系xOy,在坐标原点处有一物体,质量m=5kg,物体和水平面间的动摩擦因数为μ=0.08,物体受到沿坐标轴的三个恒力F1、F2、F3的作用而静止于水平面上,其中F1=3N,方向沿x轴正方向;F2=4N,方向沿y轴正方向;F3沿x轴负方向。则下列说法正确的是(  )图7A.F3的大小可能大于4NB.F3的大小可能小于3NC.物体受到的摩擦力大小一定等于4N,方向沿y轴负方向D.物体受到的摩擦力大小可能小于4N,方向沿y轴负方向8\n解析 物体所受地面的最大静摩擦力Ffm=μmg=4N,由平衡条件可知,F1、F2、F3的合力必须小于或等于4N,其中F2=4N,F1与F3反向,只有当F1=F3时,三力的合力才等于4N,否则一定大于4N,因此F3=3N,静摩擦力Ff=Ffm=4N,方向与F2相反,即沿y轴负方向,选项C正确。答案 C9.如图8甲所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,地面对斜劈的摩擦力为Ff1。若对该物块施加一平行于斜面向下的推力F1,使其加速下滑,如图乙所示,则地面对斜劈的摩擦力为Ff2;若对该物块施加一平行于斜面向上的推力F2,使其减速下滑,如图丙所示,则地面对斜劈的摩擦力为Ff3,下列关于Ff1、Ff2、Ff3的大小关系正确的是(  )图8A.Ff1>0B.Ff2>Ff3C.Ff2<Ff3D.Ff2=Ff3解析 题图甲中斜劈和物块都处于平衡状态,对整体,只有竖直方向的重力和支持力,地面对斜劈的摩擦力Ff1=0,若有摩擦力,则系统不能平衡,故选项A错误;根据题图甲的情景可知,在题图乙、丙中,物块受到的斜面作用力都是滑动摩擦力和支持力,合力与物块的重力平衡,即竖直向上,因此物块对斜面的作用力(滑动摩擦力和压力的合力)总是竖直向下的,且与物块的重力等大,所以对斜劈,只受到了竖直方向的重力、地面支持力和物块的作用力,与题图甲中的受力情况相同,因此有Ff1=Ff2=Ff3=0,选项B、C错误,D正确。答案 D10.(2022·武汉市调研考试)如图9所示,水平细杆上套一环A,环A与球B间用一轻质绳相连,质量分别为mA、mB,由于B球受到风力作用,A与B球一起向右匀速运动。已知轻质绳与竖直方向的夹角为θ。则下列说法中正确的是(  )图9A.风力增大时,轻质绳对B球的拉力保持不变B.B球受到的风力F为mBgtanθC.杆对A球的支持力随着风力的增大而增大8\nD.A球与水平细杆间的动摩擦因数为解析 以B球为研究对象,受到重力、风力和拉力,三力平衡,如图所示,解三角形得到拉力FT=,风力F=mBgtanθ,A项错误,B项正确;利用整体法,水平方向有F=μ(mA+mB)g,解得μ=,D项正确;竖直方向,杆对A球的支持力FNA=(mA+mB)g,C项错误。答案 BD11.(2022·烟台二模)如图10所示,两段等长细线L1和L2串接着两个质量相等的小球a、b,悬挂于O点。现施加水平向右的力F缓慢拉动a,L1对a球的拉力大小为F1,L2对b球的拉力大小为F2,在缓慢拉动的过程中,F1和F2的变化情况是(  )图10A.F1变大B.F1变小C.F2不变D.F2变大解析 在F缓慢拉动过程中,b球受力如图甲所示,由平衡条件得F2=m2g,故F2不变,选项C正确,D错误;a、b球整体受力如图乙所示,由平衡条件得F1cosθ-(m1+m2)g=0,在力F向右拉动过程中,L1与竖直方向的夹角θ变大,cosθ变小,故F1变大,选项A正确,B错误。答案 AC12.(2022·山东省日照市高三校际联合检测)如图11所示,一根绳子一端固定于竖直墙上的A点,另一端绕过动滑轮P悬挂一重物B,其中绳子的PA段处于水平状态,另一根绳子一端与动滑轮P的轴相连,在绕过光滑的定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F,使整个系统处于平衡状态,滑轮均为光滑、轻质,且均可看做质点,现拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动一小段距离后达到新的平衡状态,则该平衡状态与原平衡状态相比较(  )8\n图11A.拉力F增加B.拉力F减小C.角θ不变D.角θ减小解析 以动滑轮P为研究对象,AP、BP段绳子受的力始终等于B的重力,两绳子拉力的合力在∠APB角平分线上,拉动绳子后,滑轮向上运动,两绳子夹角减小,两拉力的合力增大,故F增大,A项正确,B项错;PQ与竖直方向夹角等于∠APB的一半,故拉动绳子后角θ减小,C项错,D正确。答案 AD13.(2022·四川省成都市毕业班一诊)如图12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(  )图12A.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。答案 CD8\n二、非选择题14.(2022·浙江理综,24)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图13甲所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g=10m/s2)       甲       乙图13(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω,不接外电流,两臂平衡。如图乙所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。解析 (1)题中“电磁天平”中的线圈受到安培力F=N1B0IL①由天平平衡可知:mg=N1B0IL②代入数据解得:N1=25匝③(2)由电磁感应定律得:E=N2=N2Ld④由欧姆定律得:I′=⑤线圈受到的安培力F′=N2B0I′L⑥由天平平衡可得:m′g=NB0·⑦代入数据可得=0.1T/s⑧答案 (1)25匝 (2)0.1T/s8

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发布时间:2022-08-25 23:51:32 页数:8
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文章作者:U-336598

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