《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題一 力與運(yùn)動 第1講 力與物體的平衡優(yōu)練(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題一 力與運(yùn)動 第1講 力與物體的平衡優(yōu)練(含解析)(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、力與物體的平衡
一、選擇題(本題共12小題,其中1~8題為單選,9~12題為多選)
1.(2019·浙江省紹興市模擬)如圖所示,攀巖者僅憑借鞋底和背部的摩擦停留在豎直的巖壁間,鞋子、背部與巖壁間的動摩擦因數(shù)分別為0.80和0.60。為了節(jié)省體力,他盡可能減小身體與巖壁間的正壓力,使自己剛好不下滑。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,下列判斷正確的是( D )
A.攀巖者受到三個力的作用
B.鞋子受到的靜摩擦力方向豎直向下
C.巖壁對鞋子的支持力大于巖壁對背部的支持力
D.攀巖者背部受到的靜摩擦力支撐了體重的
[解析] 攀巖者受到重力、兩個支持力和兩個摩擦力共五個力的作用,A錯
2、誤;鞋子受到的靜摩擦力方向豎直向上,B錯誤;水平方向受力平衡,所以巖壁對鞋子的支持力等于巖壁對背部的支持力,C錯誤;鞋子、背部與巖壁間的動摩擦因數(shù)分別為0.80和0.60,剛好不下滑時摩擦力都達(dá)到最大,根據(jù)f=μFN可知,==,而f1+f2=mg,解得f1=mg,故攀巖者背部受到的靜摩擦力支撐了體重的,D正確。
2.一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80 cm的兩點上,彈性繩的原長也為80 cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點,平衡時彈性繩的總長度為100 cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點,則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))( B )
A.86 cm
3、 B.92 cm
C.98 cm D.104 cm
[解析] 將鉤碼掛在彈性繩的中點時,由數(shù)學(xué)知識可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與豎直方向夾角θ均滿足sinθ=,對鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時受力分析,得G=2k(-)cosθ;彈性繩的兩端移至天花板上的同一點時,對鉤碼受力分析,得G=2k(-),聯(lián)立解得L=92 cm,可知A、C、D項錯誤,B項正確。
3.(2019·安徽合肥二模)如圖所示,置于水平地面上的A、B兩物塊,在水平恒力F的作用下,以共同速度向右做勻速直線運(yùn)動。下列說法正確的是( A )
A.A與B間的動摩擦因數(shù)可能為0
B.B與地面間的動摩擦因
4、數(shù)可能為0
C.若撤去F,A與B一定會相對滑動
D.若撤去F,A與B間摩擦力逐漸減小
[解析] 由于A、B兩物塊以共同速度向右做勻速直線運(yùn)動,A與B間的摩擦力為零,因此A與B間的動摩擦因數(shù)可能為0,選項A正確;在水平恒力F的作用下,A、B兩物塊以共同速度向右做勻速直線運(yùn)動,地面對物塊B的摩擦力大小等于F,B與地面間的動摩擦因數(shù)不可能為0,選項B錯誤;若撤去F,A、B兩物塊做勻減速運(yùn)動,速度逐漸減小,由于A與B之間可能有摩擦力,A與B不一定會相對滑動,A與B間摩擦力不變,選項C、D錯誤。
4.(2019·廣西欽州市模擬)日常生活中,我們在門下縫隙處塞緊一個木楔(側(cè)面如圖所示),往往就可以
5、把門卡住。有關(guān)此現(xiàn)象的分析,下列說法正確的是( B )
A.木楔對門的作用力大于門對木楔的作用力,因而能將門卡住
B.門對木楔作用力的水平分量等于地面對木楔摩擦力的大小
C.只要木楔的厚度合適都能將門卡住,與頂角θ的大小無關(guān)
D.只要木楔對門的壓力足夠大就能將門卡住,與各接觸面的粗糙程度無關(guān)
[解析] 木楔對門的作用力和門對木楔的作用力是一對作用力和反作用力,大小相等,方向相反,故A錯誤;對木楔受力分析如右圖所示:
水平方向:f=Fsinθ,最大靜摩擦力約等于滑動摩擦力,門對木楔作用力的水平分量等于地面對木楔摩擦力的大小,故B正確;對木鍥,豎直方向:N=Fcosθ+mg,
6、則fmax=μN(yùn)=μ(Fcosθ+mg),要把門卡住,則有:不管多大的力F均滿足fmax≥f,即μ(Fcosθ+mg)≥Fsinθ,不管m的大小,只要μ≥tanθ,就可把門卡住,故能否把門卡住,與頂角θ與接觸面的粗糙程度有關(guān),故C、D錯誤。
5.(2019·湖南省岳陽市模擬)如圖所示,鐵板AB與水平地面間的夾角為θ,一塊磁鐵吸附在鐵板下方?,F(xiàn)緩慢抬起鐵板B端使θ角(始終小于90°)增大的過程中,磁鐵始終相對鐵板靜止。下列說法正確的是 ( B )
A. 磁鐵所受合外力逐漸減小
B. 鐵板對磁鐵的彈力逐漸增大
C. 磁鐵受到的摩擦力做負(fù)功
D. 鐵板對磁鐵的彈力沖量等于零
7、[解析] 對鐵塊受力分析,受重力mg、磁力F、支持力N和摩擦力f,如圖所示:
由于始終平衡,故合力為零,故A錯誤;根據(jù)平衡條件,有:
mgsinθ-f=0,F(xiàn)-mgcosθ-N=0。 解得:f=mgsinθ,N=F-mgcosθ。由于θ不斷變大,故f不斷變大,N不斷變大,故B正確;摩擦力與運(yùn)動方向垂直,則不做功,故C錯誤;鐵板對磁鐵的彈力沖量等于∑Ft≠0,故D錯誤。所以B正確,A、C、D錯誤。
6.(2019·河北衡水模擬)如圖所示,水平的傳送帶上放一物體,物體下表面及傳送帶上表面均粗糙,導(dǎo)電性能良好的彈簧右端與物體及滑動變阻器滑片相連,彈簧左端固定在墻壁上,不計滑片與滑動變阻器
8、線圈間的摩擦。某同學(xué)觀察到,當(dāng)傳送帶沿箭頭方向運(yùn)動且速度大小為v時,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),則當(dāng)傳送帶逐漸加速到2v時,下列說法正確的是( C )
A. 物體受到的摩擦力變大,燈泡的亮度變亮
B. 物體受到的摩擦力變小,燈泡的亮度變暗
C. 物體受到的摩擦力不變,燈泡的亮度不變
D. 物體受到的摩擦力不變,燈泡的亮度變亮
[解析] 因摩擦力大小只與壓力大小及接觸面的粗糙程度有關(guān),與物體的相對運(yùn)動速度無關(guān),故物體所受摩擦力不變;由于傳送帶運(yùn)動且速度為v時,物體與傳送帶發(fā)生相對滑動,故物體受到的摩擦力和彈簧彈力是一對平衡力;當(dāng)傳送帶逐漸加速到2v時,因物體所受摩擦力不變,則物體仍處于平衡狀
9、態(tài),故物體的位置將不發(fā)生變化,與滑動變阻器保持相對靜止,滑動變阻器接入電阻不變,則由歐姆定律可得電路中電流不變,燈泡的亮度不變。故選C。
7.(2019·河南省許昌市模擬)如圖所示,豎直面內(nèi)有一圓環(huán),圓心為O ,水平直徑為AB,傾斜直徑為MN,AB、MN的夾角為θ,一不可伸長的輕繩兩端分別固定在圓環(huán)的M 、N 兩點,輕質(zhì)滑輪連接一重物,放置在輕繩上,不計滑輪與輕繩摩擦與輕繩重力,圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程中,輕繩的張力的變化情況正確的是( B )
A. 逐漸增大 B. 先增大再減小
C. 逐漸減小 D. 先減小再增大
[解析] M、N連線與水平直徑的夾角θ(θ≤90
10、°)越大,M、N之間的水平距離越小,輕繩與豎直方向的夾角α越小,根據(jù)mg=2FTcosα,輕繩的張力FT越小,故圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程,輕繩的張力先增大再減小,故B正確,A、C、D錯誤。
8.(2019·全國高考猜題卷)如圖所示,質(zhì)量為m=10 kg的木箱置于水平地面上,它與地面間的動摩擦因數(shù)μ=,受到一個與水平方向成θ角斜向上的拉力F,為使木箱做勻速直線運(yùn)動,拉力F的最小值以及此時θ分別是( A )
A.50 N 30° B.50 N60°
C. N 30° D. N60°
[解析] 木箱受重力mg、拉力F、地面的支持力和滑動摩擦力作用,根據(jù)平
11、衡條件得Fcosθ=Ff,F(xiàn)sinθ+FN=mg,又Ff=μFN,聯(lián)立解得F==,
其中tana==,α=60°
由數(shù)學(xué)知識知:當(dāng)θ+α=90°,即θ=30°時,F(xiàn)有最小值,
且最小值為Fmin==N=50 N,故A正確,B、C、D錯誤.
9.(2019·河北唐山市模擬)如圖所示,帶有光滑豎直桿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與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連接,開始時輕繩與斜劈平行?,F(xiàn)給小滑塊施加一豎直向上的拉力,使小滑塊沿桿緩慢上升,整個過程中小球始終未脫離斜劈,則有( AD )
A. 輕繩對小球的拉力逐漸增大
B. 小球?qū)π迸膲毫ο葴p小后增大
C. 豎
12、直桿對小滑塊的彈力先增大后減小
D. 對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大
[解析] 對小球受力分析,受重力、支持力和細(xì)線的拉力,如圖所示:
根據(jù)平衡條件,細(xì)線的拉力T增加,支持力N減小,根據(jù)牛頓第三定律,球?qū)π泵娴膲毫σ矞p小,A正確,B錯誤;對球和滑塊整體分析,受重力、斜面的支持力N,桿的支持力N′,拉力F,如圖所示,根據(jù)平衡條件,有:水平方向N′=Nsinθ,豎直方向F+Ncosθ=G,由于N減小,故N′減小,F(xiàn)增加,C錯誤,D正確。
10.(2019·安徽省六安市模擬)傾斜角度為θ的斜面上有m1和m2兩個物體,與斜面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2。兩物體間用一根原長為
13、L0的與斜面平行的輕質(zhì)彈簧連接,當(dāng)整體沿斜面勻速下滑時彈簧長度為L,如圖所示。則以下說法正確的是( BC )
A.若μ1>μ2, 可用張力足夠的輕繩替代彈簧
B.若μ1=μ2, 可用輕桿替代彈簧
C.若μ1<μ2, 彈簧的形變量是(L-L0)
D.若m1=m2,則μ1=μ2=tanθ
[解析] 若μ1>μ2,要使m1和m2處于平衡狀態(tài),對m1有:m1gsinθ+F=μ1m1gcosθ,對m2有m2gsinθ=μ2m2gcosθ+F,則彈簧處于壓縮狀態(tài),所以不能用張力足夠的輕繩替代,故A錯誤;若μ1=μ2,要使m1和m2處于平衡狀態(tài),對m1有m1gsinθ=μ1m1gcosθ,對m
14、2有m2gsinθ=μ2m2gcosθ,彈簧的形變量為0,故可用輕桿替代彈簧,故B正確;若μ1<μ2,要使m1和m2處于平衡狀態(tài),對m1有m1gsinθ=μ1m1gcosθ+F,對m2有m2gsinθ+F=μ2m2gcosθ,彈簧處于拉伸狀態(tài),故彈簧的形變量是(L-L0),C正確; m1=m2時,若彈簧處于拉伸狀態(tài),對m1有m1gsinθ=μ1m1gcosθ+F,對m2有m2gsinθ+F=μ2m2gcosθ,則μ1<μ2,若彈簧處于壓縮狀態(tài),對m1有:m1gsinθ+F=μ1m1gcosθ,對m2有m2gsinθ=μ2m2gcosθ+F,則μ1>μ2,若彈簧處于原長狀態(tài),對m1有m1gsin
15、θ=μ1m1gcosθ,對m2有m2gsinθ=μ2m2gcosθ,則μ1=μ2=tanθ,由于彈簧的狀態(tài)不清楚,所以無法判斷μ1和μ2的關(guān)系,故D錯誤。
11.(2019·江蘇宿遷期末)如圖所示,兩個完全相同的帶電小球A、B,質(zhì)量、電荷量分別為m、+q,放置在一個半球狀、半徑為R、質(zhì)量為M的絕緣物塊上,小球平衡時相距為R,重力加速度為g。則( BC )
A.物塊對地面的壓力大于(M+2m)g
B.物塊對小球A的支持力等于mg
C.若保持A球靜止,把B球緩慢移動到O′,B球的電勢能一定減小
D.若保持A球靜止,把B球緩慢移動到O′,地面對物塊的支持力一定增大
[解析] 將A
16、、B兩球及絕緣物塊看成一個整體,整體處于靜止,受力分析可知,地面對整體的支持力N=(M+2m)g,則整體對地面的壓力也等于(M+2m)g,故A錯誤;隔離小球A受力分析,如圖所示,則小球A受到的支持力FN==mg,故B正確;若保持A球靜止,把B球緩慢移動到O′的過程中,B受到的電場力對其做正功,所以B的電勢能減小,故C正確;緩慢移動B球的過程中,整體處于平衡狀態(tài),地面對物塊的支持力不變,故D錯誤。
12.如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,懸掛衣服的衣架鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個條件,當(dāng)衣架靜止時,下列說法正確的是( AB )
17、
A.繩的右端上移到b′,繩子拉力不變
B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大
C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小
D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點右移
[解析] 設(shè)兩段繩子間的夾角為2α,由平衡條件可知,2Fcosα=mg,所以F=,設(shè)繩子總長為L,兩桿間距離為s,由幾何關(guān)系L1sinα+L2sinα=s,得sinα==,繩子右端上移,L、s都不變,α不變,繩子張力F也不變,A正確;桿N向右移動一些,s變大,α變大,cosα變小,F(xiàn)變大,B正確;繩子兩端高度差變化,不影響s和L,所以F不變,C錯誤;衣服質(zhì)量增加,繩子上的拉力增加,由于α不會變化,懸掛點不會右移,D錯誤。
二、
18、計算題(本題共1小題,需寫出完整的解題步驟)
13.(2019·江蘇南京二模)如圖所示,木塊A固定在水平地面上,細(xì)線的一端系住光滑滑塊B,另一端繞過固定在木塊A上的輕質(zhì)光滑滑輪后固定在墻上,B與A的豎直邊剛好接觸,滑輪左側(cè)的細(xì)線豎直,右側(cè)的細(xì)線水平。已知滑塊B的質(zhì)量為m,木塊A的質(zhì)量為3m,重力加速度為g,當(dāng)撤去固定A的力后,A不會翻倒。求:
(1) A固定不動時,細(xì)線對滑輪的壓力大小F;
(2) 撤去固定A的力后,A與地面間的動摩擦因數(shù)μ滿足什么條件時,A不會向右運(yùn)動;
(3) 撤去固定A的力后,若地面光滑,則B落地前,A向右滑動位移為x時的速度大小vA.
[答案](1)mg (2)μ≥ (3)
[解析] (1) 細(xì)線對B的拉力大小T=mg
滑輪對細(xì)線的作用力大小F′=T
細(xì)線對滑輪的作用力大小F=F′
由以上各式解得F=mg
(2) 地面對A的支持力大小N=3mg+mg
A不會滑動的條件T≤μN(yùn)
由以上各式解得μ≥
(3) A向右滑動位移為x時,B下降h=x
A向右速度大小為vA時,
B的速度大小vB=vA
整個系統(tǒng)機(jī)械能守恒,
mgx=·3mv+·mv
由以上各式解得vA=
- 9 -