（天津?qū)Ｓ茫?020高考物理二輪復習 專題提升訓練1 力與物體的平衡（含解析）

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1、專題提升訓練1　力與物體的平衡 一、單項選擇題(本題共6小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的) 1.(2019·天津南開中學月考)一個質(zhì)點在三個共點力F1、F2、F3的作用下處于平衡狀態(tài),如圖所示,則它們的大小關(guān)系是(　　) A.F1>F2>F3 B.F1>F3>F2 C.F3>F1>F2 D.F2>F1>F3 答案:C 解析:因為質(zhì)點在三個共點力F1、F2、F3的作用下處于平衡狀態(tài),所以將三力首尾相連組成一封閉三角形,如圖所示,根據(jù)數(shù)學知識三角形中大邊對大角,即得出F3>F1>F2,所以選項C正確。 2.(2019·天津一模)如圖所示,一架無人機

2、執(zhí)行航拍任務(wù)時正沿直線朝斜向下方向勻速運動。用G表示無人機重力,F表示空氣對它的作用力,下列四幅圖中能表示此過程中無人機受力情況的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 答案:B 解析:無人機受重力和空氣作用力的作用,由于無人機勻速運動,故受力平衡,空氣作用力豎直向上,與重力相互平衡,故B正確。 3.(2019·湖北八校聯(lián)考)如圖所示,重力為G的風箏用輕細繩固定于地面上的P點,風的作用力垂直風箏表面AB,風箏處于靜止狀態(tài)。若位于P點處的拉力傳感器測得繩子拉力大小為FT,繩與水平地面的夾角為α。則風箏表面與水平方向的夾角φ滿足(　　) A.tan φ=FTcos

3、αG+FTsinα B.tan φ=FTsinαG+FTcosα C.tan φ=G+FTsinαFTcosα D.tan φ=G+FTcosαFTsinα 答案:A 解析:對風箏受力分析,如圖所示,將風力FN和繩子的拉力FT沿坐標軸分解,則在x軸方向上有FTcosα=FNsinφ,在y軸方向上有FNcosφ=G+FTsinα,聯(lián)立解得tanφ=FTcosαG+FTsinα,故A正確。 4.(2019·安徽安慶一模)如圖所示,一件質(zhì)量為m'的衣服掛在等腰三角形的衣架上,衣架通過輕繩OA懸掛在天花板下。衣架質(zhì)量為m,衣架頂角θ=120°,此時衣架底邊水平。不計衣服與衣架摩擦,重力加速

4、度為g,則豎直輕繩OA受到的拉力FT和衣架左側(cè)對衣服的作用力F大小分別為(　　) A.FT=(m'+m)g,F=33m'g B.FT=(m'+m)g,F=12m'g C.FT=m'g,F=32m'g D.FT=m'g,F=12m'g 答案:A 解析:以衣服和衣架為整體受力分析可知,整體受總重力和輕繩OA的拉力作用,根據(jù)平衡條件得:FT'=(m'+m)g,根據(jù)牛頓第三定律可知,OA受到的拉力FT=FT'=(m'+m)g;以衣服為研究對象,其受力分析圖如圖所示。根據(jù)幾何關(guān)系得F與豎直方向的夾角為30°,由平衡條件得2Fcos30°=m'g,解得F=33m'g。故A正確。 5.

5、(2019·北京豐臺期末)有三個完全相同的金屬小球A、B、C,其中小球C不帶電,小球A和B帶有等量的同種電荷,如圖所示,A球固定在豎直絕緣支架上,B球用不可伸長的絕緣細線懸于A球正上方的O點處,靜止時細線與豎直方向的夾角為θ。小球C可用絕緣手柄移動,重力加速度為g,現(xiàn)在進行下列操作,其中描述與事實相符的是(　　) A.僅將球C與球A接觸離開后,B球再次靜止時細線中的張力比原來要小 B.僅將球C與球B接觸離開后,B球再次靜止時細線與豎直方向的夾角為θ1,僅將球C與球A接觸離開后,B球再次靜止時細線與豎直方向的夾角為θ2,則θ1=θ2 C.剪斷細線OB瞬間,球B的加速度一定等于g D.

6、剪斷細線OB后,球B將沿OB方向做勻變速直線運動直至著地 答案:B 解析:僅將球C與球A接觸后離開,球A的電荷量減半,致使小球A、B間的庫侖力減小,對球B進行受力分析可知它在三個力的作用下平衡,設(shè)球A到O點的距離為h,細線的長度為l,由三角形相似可知mgh=FTl,故細線的張力不變,故A錯誤;將球C與球B接觸后離開,和將球C與球A接觸后離開,由庫侖定律知兩種情況下A、B間的斥力相同,故夾角也相同,故B正確;剪斷細線OB瞬間,球B在重力和庫侖力作用下運動,其合力斜向右下方,與原來細線的拉力等大反向,故其加速度不一定等于g,故選項C錯誤;剪斷細線OB后,球B在空中運動時受到的庫侖力隨球A、B間

7、距的變化而變化,即球B落地前做變加速曲線運動,故選項D錯誤。 6.(2019·天津河東區(qū)一模)如圖所示,某健身愛好者手拉著輕繩,在粗糙的水平地面上緩慢地移動,保持繩索始終平行于地面。為了鍛煉自己的臂力和腿部力量,可以在O點懸掛不同的重物C。則(　　) A.若健身者緩慢向右移動,繩OA拉力變小 B.若健身者緩慢向左移動,繩OB拉力變大 C.若健身者緩慢向右移動,繩OA、OB拉力的合力變大 D.若健身者緩慢向左移動,健身者與地面間的摩擦力變小 答案:D 解析:設(shè)OA的拉力為FA,OB的拉力為FB,重物C的質(zhì)量為m,因O點始終處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件有 FAcosθ-mg=0,

8、FAsinθ-FB=0, 解得FA=mgcosθ,FB=mgtanθ。 當健身者緩慢向右移動時,θ角變大,則FA、FB均變大,故A錯誤;當健身者緩慢向左移動時,θ角變小,則FA、FB均變小,因為健身者所受到的摩擦力與OB繩拉力相等,故健身者與地面間的摩擦力變小,故B錯誤,D正確;不論健身者向哪個方向移動,繩OA、OB拉力的合力一定等于重物C的重力mg,故C錯誤。 二、多項選擇題(本題共4小題,在每小題給出的四個選項中,有多個選項是符合題目要求的) 7.(2019·廣西調(diào)研)如圖所示,間距為0.3 m的平行導軌所在平面與水平面之間的夾角為θ,勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向垂直平行導軌向上,大小

9、隨時間變化的規(guī)律為B=(2+2t) T。將一根長為0.3 m、質(zhì)量為0.2 kg的導體棒垂直放置在導軌上,導體棒中通有大小為1 A、方向從a向b的電流。t=0和t=2 s時刻,導體棒剛好都能處于靜止狀態(tài)。g取10 m/s2。則(　　) A.平行導軌傾角θ=30° B.導體棒對平行導軌的壓力為1 N C.導體棒與平行導軌間的最大靜摩擦力為0.6 N D.在t=1 s時,導體棒所受的摩擦力為0 答案:CD 解析:據(jù)題意t=0和t=2s時刻,導體棒恰好能處于靜止狀態(tài),可知t=0時,導體棒受到的摩擦力剛好達最大值,方向沿導軌向上,t=2s時最大靜摩擦力沿導軌向下,即t=0時,mgsin

10、θ=Fmax+B1Il,t=2s時,mgsinθ+Fmax=B2Il,聯(lián)立得θ=37°,Fmax=0.6N,故A錯誤,C正確;導體棒對導軌的壓力為FN=mgcos37°=1.6N,故B錯誤;t=1s時,BIl=mgsinθ,導體棒所受摩擦力為零,故D正確。 8.(2019·湖北四地七校聯(lián)考)如圖所示,上表面光滑的斜面體B置于粗糙的水平面上,物塊A在豎直向上的力F作用下靜止在斜面上,現(xiàn)將力F沿順時針方向緩慢地旋轉(zhuǎn)至水平方向,在力F旋轉(zhuǎn)的過程中,物塊始終保持靜止。則在此過程中(　　) A.F先減小后增大 B.斜面對物塊的彈力先增大后減小 C.水平面對斜面體的支持力逐漸增大 D.水平面

11、對斜面體的摩擦力逐漸增大 答案:ACD 解析:以A為研究對象受力分析,如圖甲所示,由圖解法可以看出,F先減小后增大,斜面對物塊的支持力FNA逐漸增大,故A正確,B錯誤;以B為研究對象受力分析,如圖乙所示,正交分解,列平衡方程,FN=FN'cosθ+m'g,Ff=FN'sinθ。由牛頓第三定律知FN'=FN,則FN'增大,所以水平面對斜面體支持力FN增大,水平面對斜面體摩擦力Ff增大,故C、D正確。 甲 乙 9.(2019·天津河北區(qū)二模)如圖所示,物體A置于粗糙的傾角為θ的固定斜面上,用水平力F推物體A,物體保持靜止,當F稍減小時,物體A仍然保持靜止,則(　　) A.物

12、體所受的合力減小 B.斜面對物體的支持力減小 C.物體所受摩擦力一定減小 D.物體所受合力不變 答案:BD 解析:由題意知物體處于平衡狀態(tài),合外力始終為零。建立平面直角坐標系分解F、G,如圖所示。 若Fx=Gx時,Ff=0; 當F減小時Fx=Fcosθ隨之減小,此時Gx=Fx+Ff,摩擦力應(yīng)增大; 已知FN=Gy+Fy=Gcosθ+Fsinθ 又因為:斜面傾角θ不變,物體重力G不變,則Gcosθ不變,斜面傾角θ不變,F減小,則Fsinθ減小,所以,當F減小時FN(支持力)減小,故A、C錯誤,B、D正確。 10.如圖所示,在豎直平面內(nèi),一輕質(zhì)絕緣彈簧上端固定在P點,下端與

13、帶電小圓環(huán)連接,帶電小圓環(huán)套在半徑為R的光滑絕緣大圓環(huán)上,大圓環(huán)的圓心O點固定一個帶電小球,帶電小圓環(huán)與帶電小球均可看作點電荷,它們的電性相同且電荷量大小均為q,P點在O點的正上方,當把帶電小圓環(huán)放在大圓環(huán)A、B位置時,帶電小圓環(huán)均能保持平衡,且B點與O點在同一水平線上,帶電小圓環(huán)在B位置平衡時,大圓環(huán)與帶電小圓環(huán)之間剛好無相互作用力,已知∠APO=∠AOP=30°,靜電力常量為k,則下列說法正確的是(　　) A.帶電小圓環(huán)在A位置時彈簧一定處于壓縮狀態(tài) B.帶電小圓環(huán)在A位置平衡時,大圓環(huán)與帶電小圓環(huán)之間無彈力 C.帶電小圓環(huán)的重力為kq2R2 D.彈簧的勁度系數(shù)為kq2R3

14、答案:BD 解析:在B位置,對帶電小圓環(huán)受力分析可知,G=kq2R2tan60°=3kq2R2,選項C錯誤;小圓環(huán)在A位置時,若彈簧給帶電小圓環(huán)斜向下的彈力,不論有沒有大圓環(huán)的彈力,帶電小圓環(huán)都不可能平衡,故彈簧一定處于拉伸狀態(tài),選項A錯誤;帶電小圓環(huán)在A位置平衡時,對帶電小圓環(huán)受力分析,假設(shè)兩圓環(huán)之間的相互作用力為F,由平衡知識:FAPsin30°+F+kq2R2sin30°,FAPcos30°+F+kq2R2cos30°=G,解得F=0,即兩圓環(huán)之間無彈力,選項B正確;由平衡條件可知,A、B兩位置的彈簧彈力分別為FA=kq2R2,FB=kq2R2cos60°=2kq2R2,彈簧形變量為Δ

15、x=R,由胡克定律得彈簧的勁度系數(shù)為k'=ΔFΔx=FB-FAR=kq2R3,選項D正確。 三、計算題(本題共1小題,須寫出規(guī)范的解題步驟) 11.(2019·福建龍巖質(zhì)檢)如圖所示,質(zhì)量為m的物塊靜止于斜面上,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,逐漸增大斜面的傾角θ,直到θ等于某特定值φ時,物塊達到“欲動未動”的臨界狀態(tài),此時的摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,求θ角滿足什么條件時物塊總與斜面保持相對靜止。 答案:tan θ≤μ 解析:θ等于某特定值φ時,物塊受力平衡,則有FN-Gcosφ=0,Ffm-Gsinφ=0。又Ffm=μFN,解得μ=tanφ。顯然,當θ≤φ即tanθ≤μ時,物塊始終保持靜止。 - 7 -