2022年高考物理沖刺50練 相互作用與物體平衡

2022年高考物理沖刺50練 相互作用與物體平衡一選擇題1（xx中原名校摸底聯考）一質量為m的均勻的光滑直桿，一端固定在地面上的水平轉軸上，直桿可在豎直平面內自由轉動，另一端放在邊長為L的正方體木塊左邊緣上，方木塊左邊緣距轉軸O的距離為2L，系統(tǒng)平衡，如圖3所示，現用水平推力F，讓方木塊沿地面緩慢靠近轉軸O，已知當地重力加速度為g，在此過程中，下列結論正解的是( ) A轉軸O對桿的作用力一直沿桿方向 B.方木塊和轉軸O對桿的作用力的合力一直減小 C.當方木塊推進距離為L時轉軸O對桿的作用力的大小為，方向沿桿 D.當方木塊推進距離為1.5L時轉軸O對桿的作用力的大小為，方向沿桿【參照答案】D 【名師解析】方木塊對直桿作用力方向垂直于直桿，直桿重力方向豎直向下，作用點為直桿重心（幾何中心），讓方木塊沿地面緩慢靠近轉軸O，轉軸O對桿的作用力不沿桿方向，選項A錯誤。直桿可視為處于動態(tài)平衡狀態(tài)，合力為零，所以方木塊和轉軸O對桿的作用力的合力一直都與重力平衡，選項B錯誤。當方木塊推進距離為L時，方木塊對直桿作用力方向與豎直方向成45°，作用點在直桿重心，由平衡條件可知，轉軸O對桿的作用力沿桿方向，大小與方木塊對直桿作用力大小相等，設為F，由2Fcos45°=mg可得，轉軸O對桿的作用力的大小為F=，方向沿桿，選項C正確。當方木塊推進距離為1.5L時，轉軸O對桿的作用力的方向不沿直桿，選項D錯誤。2（xx唐山摸底）南京青奧會開幕式中，河南少林塔溝武術學校的學員，在滑輪的拖拽下高高飛起，和他的同學們一起完成了筑夢之塔的實驗，現在把他們某次訓練過程中的情節(jié)簡化成如下模型：地面上的人通過定滑輪用鋼絲先將某學員拉到24m高處靜止，然后將其拉到42m高處靜止，如圖所示。忽略滑輪與軸之間的摩擦以及鋼絲的質量，前后兩次比較 A地面上的人受到的支持力變小B地面上的人受到的摩擦力變大C該學員受鋼絲拉力變小D滑輪受到鋼絲的作用力變大【參照答案】B【名師解析】地面上的人通過定滑輪用鋼絲先將某學員拉到24m高處靜止，然后將其拉到42m高處靜止，細繩中拉力不變，該學員受鋼絲拉力不變，都等于學員的重力，拉力與水平面的夾角減小，在豎直方向的分力減小，水平方向分力增大，對地面上的人由平衡條件可知地面上的人受到的支持力變大，地面上的人受到的摩擦力變大，選項AC錯誤B正確?；喪艿戒摻z的作用力變小，選項D錯誤。3（xx年武漢部分學校調研測試）如圖所示，兩個質量為m、橫截面半徑為r的半圓柱體A、B放置在粗糙水平面上，A、B的圓心O1、O2之間的距離為l，在A、B上放置一個質量為2m、橫截面半徑也為r的光滑圓柱體C（圓心為O3），A、B、C始終處于靜止狀態(tài)。則AA對地面的壓力大小為3mgB地面對A的作用力的方向由O1指向O3C若l減小，A、C之間的彈力減小D若l減小，地面對B的摩擦力增大【參照答案】C【名師解析】把ABC看作整體，分析受力，由平衡條件可知，地面對A的支持力等于2mg，由牛頓第三定律可知，A對地面的壓力大小為2mg，選項A錯誤。隔離A受力分析，A受到地面對A的作用力(包括支持力和摩擦力)、重力和C對A的作用力。由于C對A的作用力的方向由O3指向O1，所以地面對A的作用力的方向不是由O1指向O3，二是偏上，選項B錯誤。隔離C分析受力，由平衡條件可知，若l減小，A對C的支持力減小，A、C之間的彈力減小，選項C正確。隔離B受力分析，由平衡條件可知，若l減小，地面對B的摩擦力減小，選項D錯誤。4.（xx高三洛陽市期中考試）作用于同一點的兩個力，大小分別為F1=5N，F2=3N，這兩個力的合力F與F1的夾角為，則可能為（ ）A30°B45°C60°D90°【參照答案】A【名師解析】根據三角形定則，應用作圖法，求出合力F與F1的夾角的最大值，再進行選擇運用三角定則作出兩個力F1和F2合力F，如圖，根據幾何知識得到，當F2與合力F垂直時，最大，設的最大值為m，則有sinm=0.6，m=37°，所以可能為30°選項A正確。點評：本題實質是極值問題，采用作圖法分析極值的條件是常用的方法中等難度，是好題5（xx河北省邯鄲摸底）如圖，質量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上，通過最高點處的釘子用水平細線拉住一質量為m、半徑為r的光滑球B，則AA對地面的壓力等于(Mm)gBA對地面的摩擦力方向向左CB對A的壓力大小為D細線對小球的拉力大小為【參照答案】AC【名師解析】把AB視作一個整體分析受力，由平衡條件可知，地面對A的支持力等于(Mm)g，A對地面的摩擦力為零，由牛頓第三定律，A對地面的壓力等于(Mm)g，選項A正確B錯誤。隔離B進行受力分析，B受到重力，水平方向的拉力和半球的彈力，畫出力的矢量圖，由力矢量三角形與幾何三角形相似得： = ，解得A對B的支持力FN=，由牛頓第三定律可知，B對A的壓力大小為，選項C正確。由 = ，解得細線對小球的拉力大小為FT=mg，選項D錯誤。6. （xx高三洛陽市期中考試）如圖所示，一段不可伸長的輕繩通過光滑的定滑輪O連接在輕質硬桿的B端，桿的A端用鉸鏈固定，滑輪在A點正上方，B端用另一段輕繩吊一重物P?，F施加拉力F將B端緩慢上拉（繩均未斷）在桿達到收支位置前A拉力F逐漸減小B拉力F逐漸變大C桿中的彈力大小不變D桿中的彈力逐漸變大【參照答案】AC【名師解析】畫出B點的受力圖，由平衡條件可知，拉力F和桿中彈力的合力大小等于P的重力。由力三角形和圖中幾何三角形OBA相似可知，OAmg=ABFN=OBFT，在B端緩慢上移的過程中，AB不變，FN不變；OB逐漸減小，拉力F逐漸減小，所以選項AC正確。7.如圖所示，一根鐵鏈一端用細繩懸掛于A點。為了測量這個鐵鏈的質量，在鐵鏈的下端用一根細繩系一質量為m的小球，用一水平力作用在小球m上，待整個裝置穩(wěn)定后，測得兩細繩與豎直方向的夾角為和，若tantan=13，則鐵鏈的質量為：AmB2m C3m D4m 【參照答案】B【名師解析】解析：對鐵鏈和小球整體，tan= F/(m+M)g，隔離小球m，tan= F/mg，又tantan=13，聯立解得M=2m。8（xx山東濰坊高三10月統(tǒng)考）如圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁。若在小車上加一物體m，且M、m相對靜止，此時小車的受力個數為A3B4C5D6【參照答案】B 【名師解析】對小車和物體整體，所受重力和支持力均沿豎直方向，所以墻壁對小車作用力為零，小車受到重力。地面支持力和物塊m的壓力、摩擦力四個力作用，選項B正確。二計算題9（14分）（xx河北石家莊質檢I）如圖所示，質量M等于2kg的木塊套在水平固定桿上，并用輕繩與質量m=1kg的小球相連。今用跟水平方向成60°角的力F=10 N拉著球并帶動木塊一起向右勻速運動，運動中M、m相對位置保持不變，g取10ms2。求：   （1）輕繩與水平方向夾角；（2）木塊M與水平桿間的動摩擦因數?！緟⒄沾鸢浮浚?）30° （2）【名師解析】（1）（7分）m處于靜止狀態(tài)，其合力為零。（1分）以m為研究對象，由平衡條件得：水平方向Fcos60°FTcos0 （2分）豎直方向Fsin60°FTsinmg0 （2分）由得30°（2分）（2）（7分）M、m整體處于靜止狀態(tài)，可看做整體，系統(tǒng)所受合力為零。（1分）以M、m整體為研究對象。由平衡條件得水平方向Fcos60°FN0 （2分）豎直方向FNFsin60°Mgmg0 （2分）由得（2分）說明：其他方法正確可參照給分。10. (10分）（xx云南師大附中月考）如圖14所示，某人要將質量為m = 100kg的貨箱搬到貨車上，但他對貨箱能夠施加的最大作用力為600N，于是他找來一厚木板，搭成一高1.2m、長2m的斜面，貨箱與木板和地面之間的動摩擦因數均為0.5，取g = 10m/s2，若貨車始終靜止于地面上，問： (1)若他施加水平力使貨箱在地面上加速運動一段距離后進人斜面，之后用平行于斜面的力推貨箱，不考慮貨箱由水平面轉入斜面時的能量損失，貨箱在地面上滑動的距離至少是多遠才能將貨箱推上貨車？ (2)如果他不讓貨箱在地面上加速，選擇合適的施力角度，請通過相關計算論證他能否將貨箱緩 慢推上貨車并求出將貨箱緩慢推上貨車所需的最小作用力?！久麕熃馕觥浚?0分）（1）m在平面上運動時：Fmg=ma1 設滑行距離為x1，則 當m滑上斜面，若到頂時速度剛好為0，設斜面長L，與地面夾角為，可知sin=0.6，cos=0.8，貨箱沿斜面向上滑動時：Fmgsin-mg cos=ma2 由、式解得：x1=8m （2）設與斜面夾角為恰好能勻速向上推動貨箱 由以上兩式解得： 上式可變?yōu)椋?，式?由此時可知，要將貨箱緩慢推上貨車，所需力的最小值為 代入數據解得： 因此將貨箱緩慢推上貨車所需的最小作用力為，他不能將該木箱緩慢推上貨車。 11（16分）（xx江蘇省揚州中學質檢）如圖所示，截面是直角梯形的物塊靜置于光滑水平地面上，其兩個側面恰好與兩個固定在地面上的擋板X和Y相接觸。圖中AB高H=0.3m、AD長L=0.5m，斜面傾角=37°?？梢暈橘|點的小物塊P（圖中未畫出）質量m=1kg，它與斜面的動摩擦因數可以通過更換斜面表面的材料進行調節(jié)，調節(jié)范圍是01。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2,結果可保留根號.）（1）令=0，將P由D點靜止釋放，求小物塊P在斜面上的運動時間；（2）令=0.5，在D點給P一個沿斜面向下的初速度v0=2m/s，求小物塊P落地時的動能；（3）對于不同的，每次都在D點給小物塊P一個沿斜面向下足夠大的初速度以保證它能滑離斜面，求的取值在哪個范圍內，擋板X始終受到壓力的作用?！久麕熃馕觥浚?）當=0時，P沿斜面下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得：mgsin=ma，解得：a=gsin=6m/s2，由運動學公式得：L=at2，解得：t= s0.41s，（2）設落地時P的動能為Ek，P沿斜面下滑到落地，由動能定理得：mg（H+Lsin）-mgLcos=EK- mv02，解得：EK=6J；（3）P在斜面上下滑過程中梯形物塊受力如圖：由平衡條件可得F+Nsin=fcos，所以F=mgcoscos-mgcossin代入數據，得F=6.4-4.8，擋板X受壓力，則F0，所以6.4-4.80，得0.75依題意，01，所以的取值范圍為0.751