（新课标）2020版高考物理大二轮复习 专题强化训练1 力与物体的平衡

专题强化训练(一)一、选择题1(2019河北名校联盟质检)如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N.在运动过程中()AF增大，N减小 BF减小，N减小CF增大，N增大 DF减小，N增大解析由题意知，小球在由A运动到B的过程中始终处于平衡状态设某一时刻小球运动至如图所示位置，则对球由平衡条件，得Fmgsin，Nmgcos，在运动过程中，增大，故F增大，N减小，A项正确答案A2(2019葫芦岛重点高中期中联考)用右图所示简易装置可以测定水平风速，在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的空心塑料球用细线悬于杆顶端O.当风沿水平方向吹来时，球在风力的作用下飘了起来已知风力大小与“风速”和“球正对风的截面积”均成正比，当风速v03 m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角30，则()A风速v4.5 m/s时，细线与竖直方向的夹角45B若风速增大到某一值时，细线与竖直方向的夹角可能等于90C若风速不变，换用半径更大、质量不变的球，则夹角增大D若风速不变，换用半径相等、质量更大的球，则夹角增大解析对小球受力分析如图，由平衡条件可得风力大小Fmgtan，而由题意知FSv，又SR2，则FkR2v(k为常数)，则有mgtankR2v，由此可知：当风速由3 m/s增大到4.5 m/s时，可得tan，A错误因小球所受重力方向竖直向下，而风力方向水平向右，则知细线与水平方向的夹角不可能等于90，B错误由mgtankR2v可知，当v、m不变，R增大时，角增大；当v、R不变，m增大时，角减小，C正确，D错误答案C3(2019上饶重点高中一模)如图所示，在斜面上等高处，静止着两个相同的质量为m的物块A和B.两物块之间连接着一个劲度系数为k的轻质弹簧，斜面的倾角为，两物块和斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，则弹簧的最大伸长量是()A. B.C. D.解析物块静止在斜面上，在斜面所在平面内受三个力作用，一个是重力沿斜面向下的分力mgsin，静摩擦力ffmmgcos，方向不确定，水平方向的弹簧弹力kx，则物块所受静摩擦力f大小等于kx与mgsin的合力，当静摩擦力最大时有kx，可得x，故D正确答案D4(多选)(2019河北五校联考)如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部分刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在水平面上，现过a的轴心施加一水平作用力F，可缓慢地将a拉离水平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有()A拉力F先增大后减小，最大值是GB开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0Ca、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到GDa、b间的压力由0逐渐增大，最大为G解析要把a拉离水平面，在刚拉离时水平面MN对a的支持力应为零，因此对a受力分析如图甲所示，则sin，所以30，拉力FG；当a逐渐上移时用图解法分析可知F逐渐减小至零(如图乙所示)；在开始时，a、b间的压力FN2G，以后逐渐减小至G.因此选项B、C正确，A、D错误答案BC5(2019河北五校联考)如图所示，质量为M的半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，质量为m的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90，框架与小球始终保持静止状态，在此过程中下列说法正确的是()A框架对小球的支持力一直减小B力F的最小值为mgsinC地面对框架的摩擦力先减小后增大D框架对地面的压力一直增大解析用图解法求解，对小球受力分析如图所示，力F顺时针转过90的过程中，先减小后增大，最小值为mgcos；框架对小球的支持力FN一直减小，A正确，B错误以框架为研究对象，由平衡条件得地面对框架的摩擦力大小等于FNcos，随FN减小，FNcos减小，C错误；框架对地面的压力等于MgFNsin，随FN的减小而减小，D错误答案A6(2019河北五校联考)如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为90，质量为m2的小球位于水平地面上，设此时质量为m2的小球对地面的压力大小为FN，细线的拉力大小为FT，则()AFN(m2m1)g BFNm2gCFTm1g DFTg解析分析小球(m1)的受力情况，由物体的平衡条件可得，线的拉力FT0，故C、D均错误；分析小球(m2)的受力情况，由平衡条件可得FNFNm2g，故A错误、B正确答案B7(2019宝鸡质检)如右图所示，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，轻杆B端吊一重物，现将轻绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉(均未断)，在轻杆达到竖直前，以下分析正确的是()A轻绳的拉力越来越大 B轻绳的拉力越来越小C轻杆的弹力越来越大 D轻杆的弹力越来越小解析以B点为研究对象，它受三个力的作用而处于动态平衡状态，其中一个是轻杆的弹力F，一个是轻绳斜向上的拉力T，一个是轻绳竖直向下的拉力F(大小等于重物所受的重力)，如图所示，根据相似三角形法，可得，由于OA和AB不变，OB逐渐减小，因此轻杆的弹力大小不变，而轻绳的拉力越来越小，故选项B正确，A、C、D错误答案B8(2019山西六校联考)如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()A. B. C. D.解析带电小球a、b在c球位置处的场强大小均为Ea，方向如图所示，根据平行四边形定则，其合电场强度大小为Eab，该电场应与外加的匀强电场E等大反向，即E，B项正确答案B9.(2019池州二模)如图所示，在倾角为37的斜面上，固定一平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量m0.4 kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为0.5.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8，滑动变阻器的阻值符合要求，现闭合开关S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则()A金属棒所受安培力的方向水平向左B金属棒所受到的摩擦力方向一定沿平行斜面向上C金属棒所受安培力的取值范围是 NF8 ND金属棒受到的安培力的最大值为16 N解析由左手定则可以判断金属棒所受安培力的方向水平向右，故选项A错误；当金属棒刚好不向上运动时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到的安培力大小为F1，其受力分析如图甲所示，则由平衡条件得FNF1sinmgcos，F1cosmgsinfmax，fmaxFN，联立解得F18 N；当金属棒刚好不向下运动时，设金属棒受到的安培力大小为F2，其受力分析如图乙所示，则由平衡条件得FNF2sinmgcos，F2cosfmaxmgsin，fmaxFN，联立解得F2 N，所以金属棒受到的安培力的取值范围为 NF8 N，故选项C正确，B、D错误答案C10(多选)(2019辽宁五校联考)如图所示，在半径为R的光滑半球形碗的最低点P处固定两原长相同的轻质弹簧，弹簧的另一端与质量均为m的两小球相连，当两小球分别在A、B两点静止不动时，OA、OB与OP之间的夹角满足，已知弹簧不弯曲且始终在弹性限度内，则下列说法正确的是()A静止在B点的小球对碗内壁的压力较小B两小球对碗内壁的压力一样大C静止在A点的小球受到弹簧的弹力较大DP、B之间弹簧的劲度系数比A、P之间的弹簧的劲度系数大解析两小球在A、B两点的受力分析如图所示设碗内壁对小球的支持力分别为F1、F2，弹簧对小球的弹力分别为FA、FB，对A点的小球，由力的矢量三角形与几何三角形相似可得，同理对B点的小球有，可得F1F2，由牛顿第三定律可知，两小球对碗内壁的压力一样大，选项A错误，B正确；又有，因为xAP，FBFA，选项C错误；因两弹簧原长相等，xBPxAP，所以B、P间的弹簧压缩量xB小于A、P间弹簧压缩量xA，又FAFB，由胡克定律可知，B、P间弹簧的劲度系数kB大于A、P间弹簧的劲度系数kA，选项D正确答案BD二、非选择题11(2019江西红色七校联考)如图所示，倾角为37的两根平行长直金属导轨的间距为d，其底端接有阻值为R的电阻，整个装置处在垂直两导轨所在斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中质量均为m(质量分布均匀)、电阻均为R的导体杆ab、cd垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触两导体杆与导轨间的动摩擦因数均为0.5，现杆ab在恒力F作用下沿导轨向上做匀速运动，杆cd能保持静止状态导轨电阻不计，重力加速度大小为g.求杆ab的速度大小解析导体杆ab以速度v运动，切割磁感线产生感应电动势，则有：EBdv根据闭合电路欧姆定律，有EI导体杆ab有最小速度vmin时，对于导体杆cd则有Bdmgcos37mgsin37解得vmin导体杆ab有最大速度vmax时，对于导体杆cd则有Bdmgcos37mgsin37解得vmax故导体杆ab的速度应满足条件：v答案v12(2019河北省衡水中学第一次调研)如下图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点，轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角(53，斜面倾角37，物块A和B的质量分别为mA5 kg、mB1.5 kg，弹簧的劲度系数k500 N/m，sin370.6，cos370.8，重力加速度g10 m/s2，求：(1)弹簧的伸长量x；(2)物块A受到的摩擦力解析(1)对结点O受力分析如图所示：根据平衡条件，有：FTcosmBg0，FTsinF0，且：Fkx，解得：x4 cm；(2)设物块A所受摩擦力沿斜面向下，对物块A做受力分析如图所示：根据平衡条件，有：FTFfmAgsin0，且FTFT，解得：Ff5 N，即物块A所受摩擦力大小为5 N，方向沿斜面向上答案(1)4 cm(2)5 N，方向沿斜面向上11