2013年高考物理 考前回歸教材限時訓(xùn)練七 共點力作用下物體的平衡

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1、2013年高考物理考前回歸教材之限時訓(xùn)練七 　共點力作用下物體的平衡 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 圖1 1．如圖1所示，一個質(zhì)量為m＝2.0 kg的物體，放在傾角為θ＝30°的斜面上靜止不動．若用豎直向上的力F＝5.0 N提物體，物體仍靜止，下述結(jié)論正確的是 (　　) A．物體受到的合外力減小5.0 N B．物體受到的摩擦力減小5.0 N C．斜面受到的壓力減小5.0 N D．物體對斜面的作用力減小5.0 N 解析：由于物體始終靜止，故F合＝0，故A選項不正確．物體所受斜面的摩擦力沿斜面向上，而不是豎直向上，故摩擦力

2、的減小量為F沿斜面向上的分力小于5.0 N，故選項B是錯誤的．斜面受到壓力減小量是F在垂直于斜面上的分力大小，故選項C也不正確．其中D項中“物體對斜面的作用力”應(yīng)理解為壓力和摩擦力的合力，故選項D是正確的． 答案：D 圖2 2．如圖2所示，一質(zhì)量為M的楔形塊放在水平桌面上，它的頂角為90°，兩底角為α和β；a、b是兩個位于斜面上質(zhì)量均為m的木塊，已知所有接觸面都是光滑的．現(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑，而楔形木塊靜止不動，這時楔形木塊對水平桌面的壓力等于 (　　) A．Mg＋mg　　　　　　　　　 B．Mg＋2mg C．Mg＋mg(sinα＋sinβ) D．Mg＋mg

3、(cosα＋cosβ) 圖3 解析：由于各接觸面是光滑的，a、b兩物體均加速下滑，分析M受力：M自身的重力G，地面的支持力FN，a對M的壓力Fa＝mgcosα，b對M的壓力Fb＝mgcosβ.如圖3所示． 利用正交分解，在豎直方向上合力為零． FN＝G＋Fbcosβ＋Facosα ＝G＋mgcos2α＋mgcos2β 因為α與β互余，所以cos2α＋cos2β＝1. 所以FN＝G＋mg＝Mg＋mg 答案：A 圖4 3．如圖4所示，將質(zhì)量為m的物體置于固定的光滑斜面上，斜面的傾角為θ，水平恒力F作用在物體上，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體對斜面的壓力大小可以表示為

4、(重力加速度為g) (　　) A．mgcosθ B．F/sinθ C. D．mgcosθ＋Fsinθ 圖5 解析：物體受力如圖5所示，分解FN可得 有：FN＝ 分解F、G可得： FN＝Fsinθ＋mgcosθ 利用力的三角形可得： FN＝，故選項B、C、D是正確的． 答案：BCD 圖6 4．如圖6所示，小船用繩索拉向岸邊，設(shè)船在水中運動時所受水的阻力不變，那么小船在勻速靠岸過程中，下面說法哪些是正確的 (　　) A．繩子的拉力F不斷增大 B．繩子的拉力F不變 C．船所受

5、的浮力不斷減小 D．船所受的浮力不斷增大 圖7 解析：小船共受四個力作用：重力G、浮力F浮、水的阻力F阻、繩子拉力F.引入繩與水平方向的夾角θ為參量(如圖7所示)．由于小船是勻速靠岸，故有平衡方程 由題意可知：重力G和水對小船的阻力F阻不變．在靠岸過程中θ不斷增大，所以F不斷增大，F(xiàn)浮不斷減小．A、C選項正確． 答案：AC 圖8 5．如圖8所示，一段橡皮繩的一端系于O點，另一端系一物塊，橡皮繩的原長為OA，垂直于地面時物塊在B點對地有壓力．現(xiàn)有水平力F將物塊從B點拉至C點．則在物塊由B點運動到C點的過程中地面對物塊的摩擦力 (　　) A．變大

6、　　　　　　　　 B．變小 C．不變 D．先變大后變小 解析：物塊由B到C過程中的摩擦力為滑動摩擦力，由Fμ＝μFN知，要判斷Fμ的大小是否變化應(yīng)從分析地面對物塊的彈力FN是否變化入手． 設(shè)A至地面的距離為x，則在B點時，F(xiàn)N＝mg－kx.當(dāng)橡皮繩從豎直位置偏過θ角時，彈性繩對物塊的拉力FT＝.由物塊平衡條件知 FN′＝mg－FTcosθ＝FN 由于FN不變，故摩擦力不變，所以C項正確． 答案：C 圖9 6．如圖9所示，質(zhì)量m1＝10 kg和m2＝30 kg的兩物體，疊放在動摩擦因數(shù)為0.50的粗糙水平地面上，一處于水平位置的輕彈簧，勁度系數(shù)為25

7、0 N/m，一端固定于墻壁．另一端與質(zhì)量為m1的物體相連，彈簧處于自然狀態(tài)，現(xiàn)用一水平推力F作用于質(zhì)量為m2的物塊上，使它緩慢地向墻壁一側(cè)移動，當(dāng)移動0.40 m時，兩物體間開始相對滑動，這時水平推力F的大小為(g取10 m/s2) (　　) A．100 N B．300 N C．200 N D．250 N 解析：當(dāng)兩物體相對滑動時，處于一種臨界狀態(tài)，整體合力仍為零，對整體受力分析，水平方向受彈簧的彈力、地面的摩擦力和水平推力，由平衡條件得： F＝kx＋μ(m1＋m2)g ＝250×0.4 N＋0.5×40×10 N＝300 N.

8、答案：B 圖10 7．如圖10所示，物塊M通過與斜面平行的細(xì)繩與小物塊m相連．斜面的傾角α可以改變．討論物塊M對斜面的摩擦力的大小，則有 (　　) A．若物塊M保持靜止，則α角越大，摩擦力一定越大 B．若物塊M保持靜止，則α角越大，摩擦力一定越小 C．若物塊M沿斜面下滑，則α角越大，摩擦力越大 D．若物塊M沿斜面下滑，則α角越大，摩擦力越小 解析：若物塊M保持靜止，所受摩擦力為靜摩擦力，其大小等于繩上拉力mg與物塊M沿斜面方向的重力分量Mgsinα的合力，當(dāng)mg>Mgsinα?xí)r，摩擦力方向沿斜面向下，其大小等于(mg－Mgsinα)，則α越大，摩擦力越小，

9、當(dāng)mg

10、且光滑，兩側(cè)細(xì)繩的拉力大小相等，設(shè)兩繩夾角為θ，則有：2Fcos＝mg 且d＝LPC·sin＋LCQsin＝L·sin 其中L為PQ繩全長，d為A、B兩木樁間距離 故sin＝ ∴θ角一定，相應(yīng)地，繩子中的張力大小不隨Q點上下移動而改變． 答案：A 二、計算題(3×12′＝36′) 9．當(dāng)物體從高空下落時，空氣阻力隨速度的增大而增大，因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落，這個速度稱為此物體下落的終極速度．已知球形物體速度不大時所受的空氣阻力正比于速度v，且正比于球半徑r，即阻力F＝krv，k是比例系數(shù)．對于常溫下的空氣，比例系數(shù)k＝3.4×10－4N·s/m2.已知水的密度ρ＝1.0×10

11、3 kg/m3，取重力加速度g＝10 m/s2，試求半徑r＝0.10 mm的球形雨滴在無風(fēng)情況下的終極速度v1.(結(jié)果取兩位有效數(shù)字) 解析：雨滴下落時受兩個力作用：重力，方向豎直向下；空氣阻力，方向豎直向上，當(dāng)雨滴達到終極速度vT后，加速度為零，二力平衡，用m表示雨滴的質(zhì)量，有 mg－krvT＝0① m＝πr3ρ② 由①②得終極速度vT＝ 代入數(shù)值得vT＝1.2 m/s 答案：1.2 m/s 圖12 10．如圖12所示，質(zhì)量為m1＝5 kg的物體，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小為30 N的力F推物體，物體沿斜面向上勻速運動，斜面體質(zhì)量m2＝10 kg，且始終

12、靜止，取g＝10 m/s2，求： (1)斜面對滑塊的摩擦力； (2)地面對斜面體的摩擦力和支持力． 解析：(1)用隔離法：對滑塊作受力分析．如圖13甲所示，在平行斜面的方向上． F＝m1gsin30°＋Ff Ff＝F－m1gsin30°＝(30－5×10×0.5)N＝5 N (2)用整體法：因兩個物體均處于平衡狀態(tài)，故可以將滑塊與斜面體當(dāng)作一個整體來研究，其受力如圖乙所示，由圖乙可知：在水平方向上有F地＝Fcos30°＝15N；在豎直方向上有FN地＝(m1＋m2)g－Fsin30°＝135 N 答案：(1)5 N　(2)15 N　135 N 11．一光滑圓環(huán)固定在豎直平

13、面內(nèi)，環(huán)上套著兩個小球A和B(中央有孔)，A、B間由細(xì)繩連接著，它們處于如圖14中所示位置時恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)．此情況下，B球與環(huán)中心O處于同一水平面上，A、B間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，且與水平線成30°角．已知B球的質(zhì)量為3 kg，求細(xì)繩對B球的拉力和A球的質(zhì)量．(g取10 m/s2) 　 解析：對B球受力分析如圖15所示，物體B處于平衡狀態(tài)有：Tsin30°＝mBg T＝2mBg＝2×3×10 N＝60N 物體A處于平衡狀態(tài)有： 在水平方向：Tcos30°＝NAsin30° 在豎直方向：NAcos30°＝mAg＋Tsin30°. 由上兩式解得：mA＝2mB＝6 kg