高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練2 專題一 力與直線運(yùn)動 第2講 力與物體的平衡

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訓(xùn)練2力與物體的平衡一、選擇題(本大題共8小題，每小題8分，共64分第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求)1.如圖，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑不計(jì)所有摩擦小物塊的質(zhì)量為()A.B.mCm D2m解析： 本題考查受力分析、共點(diǎn)力平衡問題，意在考查學(xué)生對平衡條件的理解能力及對隱含條件的分析判斷能力由于輕環(huán)不計(jì)重力，故細(xì)線對輕環(huán)的拉力的合力與圓弧對輕環(huán)的支持力等大反向，即沿半徑方向；又兩側(cè)細(xì)線對輕環(huán)拉力相等，故輕環(huán)所在位置對應(yīng)的圓弧半徑為兩細(xì)線的角平分線，因?yàn)閮奢p環(huán)間的距離等于圓弧的半徑，故兩輕環(huán)與圓弧圓心構(gòu)成等邊三角形；又小球?qū)?xì)線的拉力方向豎直向下，由幾何知識可知，兩輕環(huán)間的細(xì)線夾角為120，對小物塊進(jìn)行受力分析，由三力平衡知識可知，小物塊質(zhì)量與小球質(zhì)量相等，均為m，C項(xiàng)正確答案：C2.如圖，一不可伸長的光滑輕繩，其左端固定于O點(diǎn)，右端跨過位于O點(diǎn)的固定光滑軸懸掛一質(zhì)量為M的物體；OO段水平，長度為L；繩上套一可沿繩滑動的輕環(huán)現(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼，平衡后，物體上升L，則鉤碼的質(zhì)量為()A.M B.MC.M D.M解析：如圖所示，輕環(huán)上掛鉤碼后，物體上升L，則根據(jù)幾何關(guān)系可知，三角形OOA為等邊三角形，根據(jù)物體的平衡條件可知，2Mgcos30mg，求得mM，D項(xiàng)正確答案：D3如圖所示，豎直懸掛于C點(diǎn)的小球，另兩根細(xì)繩BC、AC與豎直方向的夾角分別是30、60，靜止時三根繩子的拉力分別為F1、F2、F3(如圖標(biāo)示)，關(guān)于三個拉力的大小關(guān)系，下列判斷正確的是()AF1F2F3 BF1F2F3F1 DF2F1F3解析：對結(jié)點(diǎn)C受力分析，三力平衡，F(xiàn)1與F2的合力與F3等大反向，根據(jù)幾何關(guān)系可知：F1F3sin60F3，F(xiàn)2F3sin30F3，F(xiàn)2F1F3，故D正確答案：D4如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m1 kg的小物塊上，另一端固定在墻上物塊在斜面上靜止時，彈簧與豎直方向的夾角為37，已知斜面傾角37，斜面與小物塊間的動摩擦因數(shù)0.5，斜面固定不動設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，下列說法正確的是()A小物塊可能只受三個力B彈簧彈力大小一定等于4 NC彈簧彈力大小可能等于5 ND斜面對物塊支持力可能為零解析：由于mgcos374 N，mgsin376 N，故mgcos37mgsin37，若不受彈簧的壓力則木塊不可能靜止，故物塊一定受彈簧的壓力，還受重力、斜面支持力和靜摩擦力，四個力的作用而平衡，A錯誤；若要物塊靜止，(mgcos37FN)6 N，解得FN4 N，故B錯誤，C正確；由于滑塊此時受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，不可能為零，所以斜面對物塊的支持力不可能為零，D錯誤答案：C5如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣空心斜面ABC放置在水平面上，CAB30，斜面內(nèi)部O點(diǎn)(與斜面無任何連接)固定有一正點(diǎn)電荷，一帶負(fù)電的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))可以分別靜止在M、N、MN的中點(diǎn)P上，OMON，OMAB，則下列判斷正確的是()A小物體分別在三處靜止時所受力的個數(shù)一定都是4個B小物體靜止在P點(diǎn)時受到的支持力最大，靜止在M、N點(diǎn)時受到的支持力相等C小物體靜止在P點(diǎn)時受到的摩擦力最大D當(dāng)小物體靜止在N點(diǎn)時，地面給斜面的摩擦力為零解析：由共點(diǎn)力平衡可知在M點(diǎn)小物體可以受三個力的作用，A錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系，小物體在M、N兩點(diǎn)時，庫侖力垂直于AC，方向的分力相同，支持力等于重力的分力加上庫侖力的分力，所以靜止在M、N點(diǎn)時受到的支持力相等，OP垂直于AC，故支持力等于重力的分力加上庫侖力，所以小物體靜止在P點(diǎn)時受到的支持力最大，故B正確；在P點(diǎn)小物體受靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，在N點(diǎn)小物體受靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力加庫侖力的分力，大于在P點(diǎn)所受摩擦力，C錯誤；因正點(diǎn)電荷與斜面無任何連接，小物體靜止在N點(diǎn)時，地面給斜面向右的靜摩擦力，所以D錯誤答案：B6.如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體A、B通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(A在地面上，B在空中)，力F與水平方向成角則A所受支持力FN和摩擦力f滿足()AFNm1gm2gFsinBFNm1gm2gFcosCfFcosDfFsin解析：把A、B和彈簧作為整體進(jìn)行受力分析，靜止?fàn)顟B(tài)合力為零，故A、C正確答案：AC7.質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)已知斜面傾角及輕繩與豎直方向夾角均為30.不計(jì)小球與斜面間的摩擦，則()A輕繩對小球的作用力大小為mgB斜面體對小球的作用力大小為mgC斜面體對水平面的壓力大小為(Mm)gD斜面體對水平面的摩擦力大小為mg解析：小球處于平衡狀態(tài)，支持力垂直于斜面且與豎直方向成30角，將輕繩的拉力T和斜面對小球的支持力N進(jìn)行正交分解可得Tcos30Ncos30mg，小球與斜面間沒有摩擦力，故斜面體和輕繩對小球的作用力均為mg，A正確，B錯誤；對小球和斜面體整體進(jìn)行受力分析可得C錯誤，D正確答案：AD8.如圖所示，頂端裝有定滑輪的斜面體放在粗糙水平面上，A、B兩物體通過細(xì)繩相連，并處于靜止?fàn)顟B(tài)(不計(jì)繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)現(xiàn)用水平向右的力F作用于物體B上，將物體B緩慢拉高一定的距離，此過程中斜面體與物體A仍然保持靜止在此過程中()A水平力F一定變小B斜面體所受地面的支持力不變C物體A所受斜面體的摩擦力一定變大D地面對斜面體的摩擦力一定變大解析：物體B受到三個力作用，受力平衡，可判斷F逐漸增大，A錯誤；斜面體對物體A的支持力不變，物體A受到的摩擦力情況與初狀態(tài)受到的摩擦有關(guān)，當(dāng)初狀態(tài)摩擦力沿斜面向下時，摩擦力應(yīng)該是先減小后增大，故C錯誤；對物體A、B和斜面體整體進(jìn)行受力分析，地面對斜面的摩擦力等于F，逐漸增加，地面對斜面體的支持力不變，故B、D正確答案：BD二、計(jì)算題(本大題共2小題，共36分需寫出規(guī)范的解題步驟)9如圖所示，AC和BC兩輕繩共同懸掛一質(zhì)量為m的物體，若保持AC繩的方向不變，AC繩與豎直方向的夾角為60，改變BC繩的方向，試求：(1)物體能達(dá)到平衡時，角的取值范圍；(2)在090的范圍內(nèi)，求BC繩上拉力的最大值和最小值解析：(1)改變BC繩的方向時，AC繩的拉力FTA方向不變，兩繩拉力的合力F與物體的重力平衡，重力大小和方向保持不變，如圖所示，經(jīng)分析可知，最小為0，此時FTA0；且必須小于120，否則兩繩的合力不可能豎直向上，所以角的取值范圍是0120.(2)在090的范圍內(nèi)，當(dāng)90時，F(xiàn)TB最大，F(xiàn)maxmgtan60mg當(dāng)兩繩垂直時，即30時，F(xiàn)TB最小，F(xiàn)minmgsin60mg.答案：(1)0120(2)mgmg10.如圖所示，輕桿BC的C點(diǎn)用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點(diǎn)通過水平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30的夾角若在B點(diǎn)懸掛一個光滑定滑輪(不計(jì)重力)，某人用它勻速地提起重物已知重物的質(zhì)量m30 kg，繞繩質(zhì)量不計(jì)，人的質(zhì)量M50 kg，g取10 m/s2.試求：(1)此時地面對人的支持力的大??；(2)輕桿BC和繩AB所受力的大小解析：(1)因勻速提起重物，則繞繩對重物的拉力FTmg，繞繩對人的拉力大小為mg，所以地面對人的支持力為：FNMgmg(5030)10 N200 N，方向豎直向上(2)定滑輪對B點(diǎn)的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對B點(diǎn)的彈力方向沿桿的方向，如圖所示，由共點(diǎn)力平衡條件得：FAB2mgtan3023010 N200 NFBC N400 N答案：(1)200 N(2)200 N400 N