高三物理二轮复习 专题限时集训 第1部分 专题突破篇 专题1 力与物体的平衡

专题限时练(一)力与物体的平衡(建议用时：40分钟)一、选择题(本题共8小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小仪器中有一根轻质金属丝悬挂着一个金属球，无风时金属球自由下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度并保持恒定，如图所示关于风力大小F与小球质量m、偏角之间的关系，下列关系中正确的是()图AFmgtan BFmgsin CF DFA对金属球的受力分析如图所示，由几何知识得，Fmgtan ，选项A正确，选项B、C、D错误2(2016贵阳二模)如图所示，轻质弹簧的左端与物块P相连，另一端固定在木板上先将木板水平放置，并使弹簧处于压缩状态缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块P所受静摩擦力的大小变化情况是()图A一直增大B保持不变C先减小后增大D先增大后减小A在抬起木板右端的过程中，物块受重力、支持力、弹簧对物块沿木板向下的弹力、摩擦力作用，由平衡条件有mgsin kxFf，为木板与水平面的夹角，所以在抬起木板右端的过程中物块所受摩擦力不断增大，A项正确3(2016南京市盐城市二联)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态则下列判断中正确的是 ()图A球B对墙的压力增大B球B对柱状物体A的压力增大C地面对柱状物体A的摩擦力不变D地面对柱状物体A的支持力不变D以B为研究对象，受力分析如图甲所示，由图可知，把A向右移动少许，墙对球B的压力F1减小，柱状物体A对球B的支持力F2减小，由牛顿第三定律知，球B对墙的压力减小，球B对柱状物体A的压力减小，选项A、B错误；把A、B作为一个整体，受力分析如图乙所示，由平衡条件得，地面对柱状物体A的摩擦力FfF1，地面对柱状物体A的支持力FN(mAmB)g，由此可知，地面对柱状物体A的摩擦力减小，地面对柱状物体A的支持力不变，选项C错误，D正确甲乙4(2016天津河西区二模)将某材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上，A、B紧靠在一起，物体A的角度如图所示现用水平方向的力F推物体B，使物体A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动，则()图A物体A在水平方向受两个力的作用，合力为零B物体A只受一个摩擦力C物体B对A的压力小于桌面对物体A的摩擦力D物体B在水平方向受三个力的作用C对A受力分析如图所示，A在水平方向受到B对A的压力FN、B对A沿斜面向上的摩擦力f1、桌面对A的摩擦力f2三个力的作用而处于平衡状态，合力为零，选项A、B错误；对A由平衡条件有f2sin 60FN，故B对A的压力小于桌面对物体A的摩擦力，选项C正确；对B受力分析知，B在水平方向受到水平方向的推力、A对B的压力、A对B的摩擦力、桌面对B的摩擦力四个力的作用，选项D错误5(2016济南二模)如图所示，在竖直放置的穹形支架上，一根长度不变且不可伸长的轻绳通过轻质光滑滑轮悬挂一重物G.现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高)则在此过程中绳中拉力大小 ()A先变大后不变B先变大后变小C先变小后不变D先变小后变大A当轻绳的右端从B点移到直杆最上端时，设两绳的夹角为2；以滑轮为研究对象，分析受力情况如图甲所示根据平衡条件得2Fcos mg，得到绳子的拉力F，所以在轻绳的右端从B点移到直杆最上端的过程中，增大，cos 减小，则F变大；当轻绳的右端从直杆最上端移到C点时，设两绳的夹角为2，设绳子总长为L，两直杆间的距离为s，由几何知识得到sin ，L、s不变，则保持不变，再根据平衡条件可知，两绳的拉力F保持不变，所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变，选项A正确甲乙6如图所示，一质量为m1的光滑匀质球，夹在竖直墙面和倾角为的斜块之间，斜块质量为m2，斜块底面与水平地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两者始终保持静止下列说法正确的是()图A斜块对球的作用力为m1g/cos B地面对斜块的摩擦力为(m1m2)gC减小m1，地面对斜块的摩擦力一定减小D减小m1，墙面对球的作用力一定增大AC小球受力情况如图所示，根据三力平衡，斜块对球的作用力FN2，选项A正确；根据小球平衡，墙壁对球的作用力FN1m1gtan ，整体研究m1和m2，地面对斜块的静摩擦力为m1gtan ，减小m1，地面对斜块的静摩擦力减小，选项B错误，C正确；墙壁对球的作用力FN1m1gtan ，减小m1，墙面对球的作用力一定减小，选项D错误7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.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 ()图A小球A与B之间库仑力的大小为B当时，细线上的拉力为0C当时，细线上的拉力为0D当时，斜面对小球A的支持力为0AC两球间库仑力为F，A项正确；当细线上的拉力为0时，小球A受到库仑力、斜面支持力、重力，具体关系为mgtan ，B项错误，C项正确；由受力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，所以D项错误8如图113所示，ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在绝缘水平面上，CDGF面与水平面成角两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，两金属细杆的电阻均为R，导轨电阻不计当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动重力加速度为g.以下说法正确的是 ()图A回路中的电流为Bab杆所受摩擦力为mgsin Ccd杆所受摩擦力为D与v1大小的关系为CD回路中只有ab杆切割磁感线产生电动势，故I，A错误；两杆所受安培力大小为F安abF安cdBIL，ab杆所受摩擦力Ff2mgsin F安abmgcos ，B错误；cd杆所受的摩擦力Ff1mgcos FN1(mgsin F安cd)(mgsin )，由以上两式可得：与v1大小的关系为，故C、D均正确二、非选择题(共2小题，32分)9(16分)(2016江西十校联考)如图所示，一个底面粗糙，质量为m的斜面体静止在水平地面上，斜面体的斜面是光滑的，倾角为30，现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球静止时轻绳与斜面的夹角是30.图(1)求当斜面体静止时绳的拉力大小；(2)若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍，为了使整个系统始终处于静止状态，k值必须满足什么条件？【解析】(1)设绳的拉力为FT，斜面体对小球的支持力为FN，对小球进行受力分析如图所示，由平衡条件可知，FT和FN的合力竖直向上，大小等于mg，由几何关系可得出FNFTmg.(2)对斜面体进行受力分析，设小球对斜面体的压力为FN，地面的支持力为F，地面的静摩擦力为Ff，由正交分解和平衡条件可知，在竖直方向上：FmgFNcos 30在水平方向上：FfFNsin 30根据(1)和牛顿第三定律可知；FNFNmg又由题设可知FfmaxkFFf综合上述各式解得k.【答案】(1)mg(2)k10(16分)(2016邵阳二模)如图所示为一电流表的原理示意图质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合；当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流的大小(不计通电时电流产生的磁场的作用)图(1)当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？(重力加速度为g)(2)若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？(3)若k2.0 N/m，0.20 m，0.050 m，B0.20 T，此电流表的量程是多少？【解析】(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x，则有mgkx，得x.(2)为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极(3)设电流表满偏时通过MN间电流为Im，则有BImmgk(x)联立并代入数据得Im2.5 A.【答案】(1)(2)M端(3)2.5 A