《2019年高考物理二轮复习专题02力与物体的平衡练含解析2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理二轮复习专题02力与物体的平衡练含解析2.pdf（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、 力与物体的平衡 力与物体的平衡 1明朝谢肇淛五杂组中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无 烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木 楔为等腰三角形，木楔的顶角为，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则 A. 若F一定，大时大 N F B. 若F一定，小时大 N F C. 若一定，F大时大 N F D. 若一定，F小时大 N F 【来源】2018 年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 BC 则， ， 故解得， 所以 F 一定时， 越小， 越大 ； 一定时， F
2、 越大， 越大， BC N F N F 正确； 【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边 形定则，画出力 F 按效果分解的图示并且可据此求出木楔对 A 两边产生的压力对力进行分解时，一定 要分清力的实际作用效果的方向如何，再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可 2【2017新课标卷】如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大 小不变，而方向与水平面成 60角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为： （ ） ABCD23 3 6 3 3 3 2 【答案】C 【考点定位】物体的平衡 【名师点睛】此
3、题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平 衡方程，联立即可求解。 3【2016浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超 声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感 器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0， 输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别 为： （ ） Av(t0t)，Bv(t0t)， 0 0 M U U 1 2 0 0 M U U C v(t0t
4、)，D v(t0t)， 1 2 【答案】D 【考点定位】物体的平衡；传感器及速度的计算问题 【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关 键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大 4【2016全国新课标卷】（多选）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮， 其一端悬挂物块a， 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。 外力F向右上方拉b， 整个系统处于静止状态。 若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则： （ ） A绳OO的张力也在一定范围内变化 B物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C
5、连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 【答案】BD 【解析】物块b始终保持静止，可知物块 a 也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角也不变，可知连接物块a 和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，夹角不变，所以，绳OO的 张力也不变，故 A、C 错误；对物块b进行受力分析如图所示，可知，若F方向不变，大小在一定范围内变 化时，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以，物块b所受到的支持力也在一定范围内变化，物块b与桌 面间的摩擦力也在一定范围内变化，故 B、D 正确。 【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析 【名师
6、点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。当有多个物体相互作用而平衡时， 应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项 A 的判断。 9如图所示，带有孔的小球 A 套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球 B 通过轻绳连接，处于静止状 态给小球 B 施加水平力 F 使其缓慢上升，直到小球 A 刚要滑动在此过程中( ) A水平力 F 的大小不变 B杆对小球 A 的支持力不变 C杆对小球 A 的摩擦力先变小后变大 D轻绳对小球 B 的拉力先变大后变小 【答案】 C 【解析】 【详解】 随着的增加，拉力F和细线张力T均增加，故 AD 错误；再对A、B球整体分析，受重
7、力、拉力F、支持 力N和静摩擦力f，如图所示： 10如图所示，质量为 M、半径为 R 的半圆形球体 A 放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线 拉住一质量为 m，半径为 r 的光滑球 B，A、B 均静止，则 AB 对 A 的压力大小为 B细线对小球的拉力大小为 CA 对地面的压力大小为 D地面对 A 的摩擦力大小为 mg 【答案】 B 【解析】 【详解】 对小球受力分析，如图所示： 根据平衡条件，有：，T=mgtan，其中 cos=，tan=；故：F=mg，T=mg ，故 A 错误，B 正确；对 AB 整体受力分析，受重力和支持力，相对地面无相对滑动趋势，故 不受摩擦力，根据平衡条件
8、，支持力等于整体的重力，为（M+m）g；根据牛顿第三定律，整体对地面的压 力与地面对整体的支持力是相互作用力，大小相等，故对地面的压力等于（M+m）g，故 CD 错误；故选 B。 【点睛】 本题关键是采用整体法和隔离法，受力分析后根据平衡条件列式分析 11重为 的两个完全相同的小球，与水平面间的动摩擦因数均为 .竖直向上的较小的力 作用在连接两球 轻绳的中点，绳间的夹角 =60O，如图所示，缓慢增大 到两球刚要运动的过程中，下列说法正确的是 （ ） A地面对球的支持力变大 B球刚开始运动时，地面对球没有支持力 C地面对球的摩擦力变小 D球刚开始运动时，球受到的摩擦力最大 【答案】 D 【解析】
9、 【详解】 12如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上， 两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m，O点在半圆柱体 圆心O1的正上方，OA与竖直方向成 30角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成 45角，则下 列叙述正确的是 A小球 A、B 受到的拉力TOA与TOB相等，且TOATOB B弹簧弹力大小 CA球质量为 D光滑半圆柱体对 A 球支持力的大小 为mg 【答案】 C 【解析】 【详解】 C、D、对A分析，如图所示： 由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等， 夹角为60， 则N
10、和T相等， 有 ： 2TOAsin60=mAg， 解得：，由对称性可得：，故 C 正确，D 错误. 故选 C. 【点睛】 解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解本题采用隔离法研究比较简便 5（多选）如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体 a、b 靠在一起，表面光滑，重力为 G，其中 b 的 下半部刚好固定在水平面 MN 的下方， 上边露出另一半， a 静止在平面上 现过 a 的轴心施加一水平作用力 F， 可缓慢的将 a 拉离平面一直滑到 b 的顶端，对该过程分析，则应有（ ） Aa、b 的压力开始最大为 2G，而后逐渐减小到 G B开始时拉力 F 最大为，以后逐渐减小为 0
11、 C拉力 F 先增大后减小，最大值是 G Da、b 间的压力由 0 逐渐增大，最大为 G 【答案】 AB 【解析】 对于 a 球：a 球受到重力 G、拉力 F 和 b 球的支持力 N 6（多选）如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆的水平部分粗糙，杆的竖直部分光滑，两部分各套有质 量均为 1kg 的小球 A 和 B，A、B 间用细绳相连，A 与水平杆之间的动摩擦因数 =0.2，初始 A、B 均处于静止 状态，已知：OA=3m，OB=4m若 A 球在水平拉力 F 的作用下向右缓慢地移动 1m(取 g=10m/s2)，那么该过程 中( ) A小球 A 受到的摩擦力大小为 7.5N B小球 B 上升的距
12、离为 1m C拉力 F 做功为 12J D拉力 F 做功为 14J 【答案】 BD 【解析】 对AB整体受力分析，受拉力 F、重力 G、支持力 N、向左的摩擦力 f 和向右的弹力，如图，根据共点力平 衡条件，有竖直方向：，水平方向：，其中，解得， ，A 错误；移动前，绳长，A球移动 1m 后，OA=4m，故 OB 长为 ，所以小球B上升 1m，B 正确；对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到 ，故有，C 错误 D 正确 7如图所示，一粗糙斜面的倾角 =37，物体与斜面间的动摩擦因素 =0.5，一质量为 m=5kg 的物块在 一水平力 F 的作用下静止在斜面上，g 取 10 m/s2，最大
13、静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，求： （1）要使物体恰能静止在斜面上（即与斜面没有相对滑动的趋势） ，F 应为多大； （2）要使物体静止在斜面上，F 应在什么范围内。 【答案】 （1）37.5N（2）9.09NF100N 【解析】 试题分析：（1）要使物体恰能静止在斜面上。则摩擦力为零 考点：物体的平衡 8如图所示，质量 M=2kg 的木块套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量 m=kg 的小球相连。今用跟水 平方向成 a=300角的力 F=10N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中 M、m 相对位置保持不变，取 g=10m/s2。求： （1）运动过程中轻绳与水平方向夹角 ； （2）木块与水平杆
14、间的动摩擦因数 。 【答案】 (1),即 （2）个题。 【解析】 试题分析：(1)以球为研究对象，其受力如图所示 据共点力平衡条件得 Fcos 30FTcos 0 Fsin 30FTsin mg 解得 FT10 N，30. (2)以木块 M 为研究对象，其受力如图所示 1两根圆柱形长直木杆 AB 和 CD 相互平行，斜靠在竖直墙壁上把一摞瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿 滑轨滑到低处，在实际操作中发现瓦滑到底端处时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施 可行的是（ ） A适当减少两杆之间的距离 B适当增大两杆之间的距离 C增多每次运送瓦的块数 D减少每次运送瓦的块数 【答案】 B 【
15、解析】 【详解】 2如图所示，物体 G 用两根绳子悬挂，开始时绳 OA 水平，现将两绳同时顺时针转过 90，且保持两绳之 间的夹角 不变（） ，物体保持静止状态，在旋转过程中，设绳 OA 的拉力为 T1，绳 OB 的拉力为 T2， 则下列不正确的是（ ） AT1先增大后减小 BT1先减小后增大 CT2逐渐减小 DT2最终变为零 【答案】 B 【解析】 以结点 O 为研究对象,分析受力情况,作出力图:重力 G、 绳 OA 的拉力 ,绳 OB 的拉力 ,根据平衡条件可得 知:拉力和拉力的合力与重力 G 大小相等、方向相反,如图. 3如图所示，某同学用绳子拉木箱，从静止开始沿粗糙水平路面匀加速至某一
16、速度，在这个过程中绳子拉 力大小一定（ ） A小于路面的摩擦力 B大于路面的摩擦力 C小于木箱的重力 D大于木箱的重力 【答案】 B 【解析】 【详解】 木箱受力如图： AB、木箱在匀加速运动的过程中，F 的水平分力大于摩擦力，所以拉力大小一定大于路面的摩擦力，故 A 错 误，B 正确； CD、 拉力的竖直分力、 地面的支持力和重力， 三力的合力为零。 但无法比较拉力和重力的大小， 故 C 错误， D 错误。 故选：B 4如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平向左的力F拉着绳的中点O，使AO与竖 直方向的夹角为，物体处于平衡状态，则拉力F的大小为 A B C D 【答案】 B
17、 【解析】 【分析】 分析小球的受力情况，运用合成法或正交分解法进行求解，得到 F 的表达式； 【详解】 以结点 O 为研究对象受力分析如下图所示： 【点睛】 解决本题的关键能够正确地受力分析，运用合成方法求解即可，也可运用正交分解。 5（多选）如图所示,在水平力 F 作用下,A、B 保持静止。若 A 与 B 的接触面是水平的,且 F0,则 B 的受 力个数可能为 ( ) A3 个 B4 个 C5 个 D6 个 【答案】 BC 【解析】 【详解】 再对物体 A 受力分析，受推力、重力、支持力和向左的静摩擦力，共 4 个力； 最后对 B 受力分析，受重力、A 对 B 的压力和向右的静摩擦力、斜面
18、体对 A 的支持力，如果 B 物体相对斜面 体有滑动趋势，则受到斜面体的静摩擦力，若相对斜面体无滑动趋势，则不受斜面体的静摩擦力，即物体 B 可能受 4 个力，也可能受 5 个力，故 BC 正确，AD 错误； 故选 BC。 【点睛】 先对 AB 整体受力分析，判断整体相对斜面体的运动趋势；再对 A 受力分析，最后对物体 B 受力分析，B 可 能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，即 B 受力情况有两种可能。 6 （多选） 如图所示， 不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O点， 跨过滑轮的细绳连接物块A、B，A、B 都处于静止状态，现将物块B移至C点后，A、B仍保持静止，下列说法中正
19、确的是： （ ） AB与水平面间的摩擦力增大 B绳子对B的拉力增大 C悬于墙上的绳所受拉力不变 DA、B静止时，图中、三角始终相等 【答案】 AD 【解析】 【详解】 由平衡条件可得，B与水平面间的摩擦力；由于 不变、 变小，则B与水平面间的摩擦力变大。 故 A 项正确。 CD：对不计质量的光滑小滑轮受力分析，滑轮受竖直绳对其向下的拉力、与物块相连绳对其斜向右下方的 拉力、悬于墙上的绳对滑轮的拉力，由于竖直绳对其向下的拉力、与物块相连绳对其斜向右下方的拉力大 小不变且夹角变大，则这两力的合力变小，悬于墙上的绳对滑轮的拉力变小。由于竖直绳对其向下的拉力、 与物块相连绳对其斜向右下方的拉力大小相等
20、，这两力的合力在其角平分线上，则； 又由于三力平衡， 则悬于墙上的绳的拉力也沿角平分线，即。故 C 项错误，D 项正确。 【点睛】 本题关键是分别对物体 A、物体 B、滑轮受力分析，然后根据共点力平衡条件结合正交分解法和合成法进行 分析讨论。 7如图所示，物体 A 置于水平桌面上，物体 B 的重力为 6N，物体 A、B 均处于静止状态，绳 OA 水平，绳 OC 与水平方向成 370角。 （sin370=06，cos370=08，取 g=10m/s2） （1）求绳 OC 中的拉力的大小； （2）求物体 A 受到的摩擦力的大小； （3）若物体 A 与水平桌面间的最大静摩擦力为 10N，为使物体 A
21、、B 保持静止状态，则物体 B 的重力不能超 过多大? 【答案】 （1）（2）（3） （3）绳 OC 中的最大拉力为： 根据物体平衡条件得： 解得： 考点：共点力平衡条件的应用。 【名师点睛】 （1）对结点受力分析，正交分解，根据平衡条件列方程求求绳 OC 中的拉力的大小和 OA 绳拉 力的大小；（2）物体 A 受到的摩擦力的大小等于 OA 绳拉力的大小；（3）当 A 静摩擦力最大时 OA 拉力达 到最大，据此求出物体 B 的重力。 8一个底面粗糙、质量为M=3m的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成 30角。现用一端固 定的轻绳系一质量为m的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直
22、方向的夹角也为 30，如图所示。 (1)当劈静止时，求绳子的拉力大小。 (2)当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小。 (3)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍，为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？ 【答案】 (1) (2) (3) 【解析】 解:（1）以小球为研究对象，受力分析如图（左）所示，对T和mg进行正交分解，由平衡条件有Tcos 30=mgsin 30 得T=mg (2)以劈和小球整体为研究对象，受力情况如图（右）所示 由平衡条件可得f=Tcos 60=mg (3)为使整个系统静止，必须满足fmax=kFNTcos 60，且有FN+Tsin 60=(M+m)g 联立解得k