2019高考物理二轮复习 专题一 力与直线运动 1-1-1 力与物体的平衡训练.docx

1-1-1 力与物体的平衡课时强化训练1(2018安徽A10联盟联考)(多选)如图所示，斜面体放在水平面上，C是斜面体斜面AB上的一点，AC部分粗糙，CB部分光滑，一物块在AC部分匀速下滑，此时斜面体对物块的作用力为F1、地面对斜面体的摩擦力为f1，物块在CB部分下滑时，斜面体对物块的作用力为F2、地面对斜面体的摩擦力为f2，整个过程斜面体始终处于静止，不计空气阻力，则()Af1f2 Bf1f2CF1F2 DF1F2解析 物块在AC段匀速下滑时，物块和斜面体整体处于平衡状态，因此地面对斜面体的摩擦力为零，即f10，这时斜面对物块的作用力大小等于物块的重力，即F1mg。当物块在CB段下滑时，物块加速下滑，整体有向左的加速度，则地面对斜面体有向左的摩擦力，因此有f1f2，A正确、B错误；斜面体对物块的作用力F2mg cos (为斜面的倾角)，因此有F1F2，C正确，D错误。答案 AC2(2018福建厦门质检)如图所示，一个质量为m的滑块置于倾角为30的固定粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上的Q点，直线PQ与斜面垂直，滑块保持静止。则()A弹簧可能处于原长状态B斜面对滑块的摩擦力大小可能为零C斜面对滑块的支持力大小可能为零D滑块一定受到四个力作用解析 若滑块受重力、支持力和摩擦力，且三者合力为零时，弹簧对滑块没有作用力，弹簧处于原长状态，所以A正确，D错误；若摩擦力为零，滑块不可能静止，所以B错误；若支持力为零，则摩擦力也为零，滑块不可能静止，所以C错误。答案 A3(2018河北石家庄质检一)飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等多项作战任务。如图所示为飞艇拖曳扫雷具扫除水雷的模拟图。当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向恒成角。已知扫雷具质量为m，重力加速度为g，扫雷具所受浮力不能忽略，下列说法正确的是()A扫雷具受3个力作用B绳子拉力大小为C海水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力D绳子拉力一定大于mg解析 扫雷具受绳子拉力、海水的浮力和阻力及自身重力四个力作用，A项错误。海水对扫雷具作用力的水平分力F水FTsin ，C项正确。因为浮力大小未知，则绳子拉力大小不能确定，B、D项错误。答案 C4(2018山西五市联考)如图所示，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为O。三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上，小环c上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a、b，通过不断调整三个小环的位置，最终三小环恰好处于平衡位置，平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半。已知小环的质量为m，重力加速度为g，轻绳与c的摩擦不计。则()Aa与大环间的弹力大小为mgB绳子的拉力大小为mgCc受到绳子的拉力大小为3mgDc与大环间的弹力大小为3mg解析 三个小圆环能够静止在光滑的圆环上，因平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半，则abc恰好是等边三角形，对a受力分析如图所示：在水平方向上：Tasin 30Nacos 30在竖直方向上：Tacos 30mgNasin 30解得：Namg，Tamg，故A、B项均错。c受到两根绳子的拉力的合力Tc2Ta cos 303mg，所以C项正确。c与环之间的弹力NcmgTc4mg，故D项错误。答案 C5(2018湖南郴州质检)如图所示，两个可视为质点的小球a和b，用质量可忽略的刚性细杆相连，放置在一个光滑的半球面内，已知小球a和b的质量之比为，细杆长度是球面半径的倍。则：两球处于平衡状态时，细杆与水平面的夹角是()A45 B30C22.5 D15解析 设杆的弹力为T，小球a和b受力如图所示，其中FNa和FNb指向球心，设球面的半径为R，则有cos ，得出45，1904545，290(45)45。两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O作竖直线交ab于c点，由几何三角形与力三角形相似有：，可得FNaFNb ；以整体为研究对象，由平衡条件：FNa sin 1FNbsin 2，即FNa sin(45)FNb sin(45)，解得15，所以D项正确。答案 D6(2018安徽六校二联)如图，在一段平坦的地面上等间距分布着一排等高的输电线杆，挂在线杆上的电线粗细均匀且呈对称性。由于热胀冷缩，冬季两相邻线杆之间的导线长度会有所减少。对B线杆及两侧的电线，冬季与夏季相比()A电线最高点处的张力变小B电线最低处的张力不变C线杆对地面的压力变小D线杆两侧电线对线杆拉力的合力不变解析 以线杆间电线为研究对象，受力分析如图所示。由对称性及共点力平衡条件可得：F cos mg，由于热胀冷缩，冬天电线变短，角增大，电线最高点处的张力变大，A项错误，电线最低处的张力FF sin mg tan ，角增大，F变大，B项错误。线杆两侧电线对线杆拉力的合力等于两杆间电线的重力，方向竖直向下，且保持不变，则知杆对地面的压力不变，则C项错误，D项正确。答案 D7(2018湖北四地七校联盟联考)如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有()A小球对斜劈的压力保持不变B轻绳对小球的拉力先减小后增大C竖直杆对小滑块的弹力先增大再减小D对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大解析 对小球受力分析，受重力、支持力和轻绳的拉力，如图所示：在小滑块沿杆缓慢上升过程中，根据平衡条件可以知道，轻绳的拉力T增加，支持力N减小，根据牛顿第三定律，球对斜面的压力也减小，故A、B错误；对球和滑块整体受力分析，受重力、斜面的支持力N、杆的弹力N杆、拉力F，如图所示：根据平衡条件，有：水平方向：N杆N sin 竖直方向：FN cos G总因为N减小，故N杆减小，F增加；故C错误、D正确。答案 D8如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45角向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间的动摩擦因数为，则()A金属棒所受摩擦力一直在减小B导轨对金属棒的支持力先变小后变大C磁感应强度先变小后变大D金属棒所受安培力恒定不变解析 金属棒匀速运动时，受力如图甲所示，则有FNF安 sin mg，F安 cos FfFN，F安BIL，联立解得B，其中tan ，即4590，因是从45减小到0，所以B先变小后变大，金属棒所受安培力也先变小后变大，C对，D错；将FN与Ff合成一个力F，则F与水平方向的夹角是一定值，金属棒受力满足图乙所示情况，F安顺时针变化，力F一直在增大，所以金属棒所受摩擦力及导轨对金属棒的支持力一直在增大，A、B错。答案 C9将三根伸长可不计的轻绳AB、BC、CD如图连接，现在B点悬挂一个质量为m的重物，为使BC绳保持水平且AB绳、CD绳与水平天花板夹角分别为60与30，需在C点再施加一作用力，则该力的最小值为()Amg B.mgC.mg D.mg解析 对B点受力分析，根据共点力平衡得，tan 30。解得FTBCmg，对C点分析，CD的拉力方向一定，根据图解法知，当外力的方向与CD垂直时，外力F最小，根据平行四边形定则知，sin 30，FFTBCsin 30mgmg。答案 D10(2018黑龙江牡丹江一中摸底)两个带同种电荷小球A、B(可视为质点)通过绝缘的不可伸长的轻绳相连，若将轻绳的某点O固定在天花板上，平衡时两个小球的连线恰好水平，且两根悬线偏离竖直方向的夹角分别为30和60，如图甲所示。若将轻绳跨接在竖直方向的光滑定滑轮(滑轮大小可不计)两端，调节两球的位置能够重新平衡，如图乙所示，求：(1)两个小球的质量的比值；(2)图乙状态，滑轮两端的绳长OA、OB的比值。解析 (1)对小球，有Tcos mg0Tsin F0解得：mgFcot 所以：3。(2)对A受力分析，设绳子的拉力为T，小球A到O的距离为LA，OC的距离为h，则有，同理可得，则。答案 (1)3(2)11如图所示，质量M2 kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m kg的小球B相连。今用跟水平方向成30角的力F10 N，拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，取g10 m/s2。求：(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角；(2)木块与水平杆间的动摩擦因数。解析 (1)设轻绳对B的拉力为FT，以小球为研究对象，分析受力，作出受力图如图甲，由平衡条件可得：Fcos 30FTcos ，Fsin 30FTsin mg代入解得，FT10 N，tan ，即30。(2)以木块和小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图乙。由平衡条件得Fcos 30FfFNFsin 30(Mm)g，又FfFN解得。答案 (1)30(2)12(2018河北唐山市二模)如图所示，物体在拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，发现当外力F与水平方向夹角为30时，所需外力最小，由以上条件求外力F的最小值与重力的比值。解析 物体受力分析如图，建立直角坐标系，对力进行正交分解得：y方向：支持力FNGFyGFsin x方向：摩擦力FFxFcos 又：FFN联立得：FG 令：tan 则：F可知当90时，F有最小值。由题意，当30时有最小值，所以60tan 60，所以将30，代入可得：FG。答案