2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)收尾二輪專題突破檢測(cè) 力與物體的平衡

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1、力與物體的平衡 (45分鐘　100分) 一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.(2020·廣州二模)如圖,力F垂直作用在傾角為α的三角滑塊上,滑塊沒(méi)被推動(dòng),則滑塊受到水平地面的靜摩擦力大小為(　　) A.0　　　B.Fcosα　　　C.Fsinα　　　D.Ftanα 2.(多選)(2020·朝陽(yáng)區(qū)一模)如圖所示,表面光滑的半圓柱體固定在水平面上,小物塊在拉力F作用下從B點(diǎn)沿圓弧緩慢上滑至A點(diǎn),此過(guò)程中F始終沿圓弧的切線方向,則(　　) A.小物塊受的支持力逐漸變大 B.小物塊受的支持力先變小后變大 C.拉力F逐漸變小 D.拉力F先變大

2、后變小 3.(多選)(2020·廣東高考)如圖,物體P靜止于固定的斜面上,P的上表面水平?，F(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上,則(　　) A.P向下滑動(dòng) B.P靜止不動(dòng) C.P所受的合外力增大 D.P與斜面間的靜摩擦力增大 4.(2020·德陽(yáng)二模)如圖所示,小圓環(huán)A吊著一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊并套在另一個(gè)豎直放置的大圓環(huán)上,有一細(xì)線一端拴在小圓環(huán)A上,另一端跨過(guò)固定在大圓環(huán)最高點(diǎn)B的一個(gè)小滑輪后吊著一個(gè)質(zhì)量為m1的物塊。如果小圓環(huán)、滑輪、繩子的大小和質(zhì)量以及相互之間的摩擦都可以忽略不計(jì),繩子又不可伸長(zhǎng),若平衡時(shí)弦AB所對(duì)應(yīng)的圓心角為α,則兩物塊的質(zhì)量比m1∶m2應(yīng)為(　　) A.cos

3、 B.sin C.2sin D.2cos 5.(2020·廣元一模)如圖所示,與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體。細(xì)繩的一端與物體相連,且與斜面平行,另一端經(jīng)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧測(cè)力計(jì)相連。物體靜止在斜面上,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.9N。關(guān)于物體受力的判斷(取g=9.8m/s2),下列說(shuō)法正確的是(　　) A.斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9 N,方向垂直斜面向上 B.斜面對(duì)物體的摩擦力大小為4.9 N,方向沿斜面向上 C.斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9N,方向豎直向上 D.斜面對(duì)物體的摩擦力大小為零

4、 6.(2020·長(zhǎng)沙二模)如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直于傾角為α的絕緣粗糙斜面向上,一質(zhì)量為m的帶正電荷的滑塊靜止于斜面上,關(guān)于該滑塊的受力,下列分析正確的是(當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)(　　) A.滑塊可能只受重力、電場(chǎng)力、摩擦力三個(gè)力的作用 B.滑塊所受摩擦力大小一定為mgsinα C.滑塊所受電場(chǎng)力大小可能為mgcosα D.滑塊對(duì)斜面的壓力大小一定為mgcosα 7.(多選)(2020·桂林二模)如圖所示,質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上,通過(guò)最高點(diǎn)處的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B。則(　　) A.A對(duì)地面的壓力等于(M+m)g B.A對(duì)地面的摩擦

5、力方向向左 C.B對(duì)A的壓力大小為mg D.細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為mg 8.(2020·黃岡二模)如圖所示,將一勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在內(nèi)壁光滑的半球形容器底部O′處(O為球心),彈簧另一端與質(zhì)量為m的小球相連,小球靜止于P點(diǎn)。已知容器半徑為R,與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,OP與水平方向的夾角θ=30°。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.容器相對(duì)于水平面有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) B.容器對(duì)小球的作用力豎直向上 C.輕彈簧對(duì)小球的作用力大小為mg D.彈簧原長(zhǎng)為R+ 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.(18分)(2020·揭陽(yáng)一模)如圖所示,小球被輕質(zhì)

6、細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面體上,設(shè)小球質(zhì)量m=1kg,斜面體傾角α=30°,細(xì)繩與豎直方向夾角θ=30°,光滑斜面體的質(zhì)量M=3kg,置于粗糙水平面上。(g取10m/s2)求: (1)細(xì)繩對(duì)小球拉力的大小; (2)地面對(duì)斜面體的摩擦力的大小和方向。 10.(18分)同學(xué)們都擦過(guò)黑板,手拿黑板擦在豎直的黑板面上,或上下或左右使黑板擦與黑板之間進(jìn)行滑動(dòng)摩擦,將黑板上的粉筆字擦干凈。已知黑板的規(guī)格為4.5×1.5m2,黑板的下邊沿離地的高度為0.8m,若黑板擦(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量為0.1kg,現(xiàn)假定某同學(xué)用力將黑板擦在黑板表面緩慢豎直向上擦黑板,當(dāng)手臂對(duì)黑板擦的作用力F與黑板面所成角度為

7、θ=53°時(shí),F=5N。(取g=10m/s2,sin53°=0.8) (1)求黑板擦與黑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 (2)當(dāng)他擦到離地最大高度2.05m時(shí),黑板擦意外脫手沿黑板面豎直向下滑落,求黑板擦砸到黑板下邊沿時(shí)的速度v的大小。 答案解析 1.【解析】選C?；瑝K受力如圖所示,由平衡條件得Fsinα-f=0,解得f=Fsinα,選項(xiàng)C正確。 2. 【解析】選A、C。小物塊受力如圖所示,由平衡條件得F=mgsinθ,N=mgcosθ,小物塊由B上升到A的過(guò)程中,θ逐漸減小,故F逐漸減小,N逐漸增大,選項(xiàng)A、C正確,B、D錯(cuò)誤。 3.【解析】選B、D。設(shè)P的質(zhì)量為m,P靜止

8、于斜面上,則有mgsinθ=f≤ μmgcosθ,當(dāng)把Q輕放于P之上時(shí),相當(dāng)于P的質(zhì)量變大,設(shè)P、Q的總質(zhì)量為M,則有Mgsinθ≤μMgcosθ,故P仍靜止不動(dòng),A錯(cuò)誤、B正確;P靜止不動(dòng)合力為零,C錯(cuò)誤;對(duì)P、Q整體:f′=Mgsinθ,由于M>m,故f′變大,D正確。 【變式備選】(多選)如圖所示,斜劈A置于水平地面上,滑塊B恰好沿其斜面勻速下滑。在對(duì)B施加一個(gè)豎直平面內(nèi)的外力F后,A仍處于靜止?fàn)顟B(tài),B繼續(xù)沿斜面下滑。則以下說(shuō)法中正確的是(　　) A.若外力F豎直向下,則B仍勻速下滑,地面對(duì)A無(wú)靜摩擦力作用 B.若外力F斜向左下方,則B加速下滑,地面對(duì)A有向右的靜摩擦力作用 C

9、.若外力F斜向右下方,則B減速下滑,地面對(duì)A有向左的靜摩擦力作用 D.無(wú)論F沿豎直平面內(nèi)的任何方向,地面對(duì)A均無(wú)靜摩擦力作用 【解析】選A、B、C。由滑塊B恰好沿其斜面勻速下滑可知滿足mgsinθ= μmgcosθ,解得μ=tanθ,在對(duì)B施加一個(gè)豎直平面內(nèi)豎直向下的外力后,則有(mg+F)sinθ-μ(mg+F)cosθ=0,B仍勻速下滑,對(duì)A、B整體受力分析可知,地面對(duì)A無(wú)靜摩擦力作用,選項(xiàng)A正確;若外力F斜向左下方,則B加速下滑,有向左的加速度,地面對(duì)A有向右的靜摩擦力作用,選項(xiàng)B正確;若外力F斜向右下方,則B減速下滑,有向右的加速度,地面對(duì)A有向左的靜摩擦力作用,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)

10、誤。 4.【解析】選C。T2與N的合力與T1平衡,由于A環(huán)平衡,大環(huán)對(duì)A環(huán)的彈力N的方向斜向下,由幾何關(guān)系可知,T2與N所構(gòu)成的平行四邊形為菱形,有2T2sin=T1=m1g T2=m2g,T1=m1g解得=2sin。 5.【解析】選D。物體受到重力、支持力和繩子的拉力作用,重力沿斜面向下的分力為mgsinθ=4.9N,沿斜面方向的合力為零,所以物體沒(méi)有沿斜面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),摩擦力大小為零,D正確,B錯(cuò)誤;斜面對(duì)物體的支持力大小等于mgcosθ=4.9N,方向垂直斜面向上,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。 6. 【解析】選B?；瑝K受力如圖所示,滑塊受重力、電場(chǎng)力、支持力、摩擦力四個(gè)力的作用,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由

11、平衡條件得f=mgsinα,N+qE=mgcosα,選項(xiàng)B正確,C、D錯(cuò)誤。 7.【解析】選A、C。物體A與球B整體只受重力和地面的支持力作用而平衡,由平衡條件得N′=(M+m)g,由牛頓第三定律得A對(duì)地面的壓力等于(M+m)g,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;球B受力如圖所示,由平衡條件得N′==mg,T=mgtanθ=mg=mg,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 8. 【解析】選D。容器和小球組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),受力如圖甲所示,容器相對(duì)于水平面沒(méi)有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),A錯(cuò);小球受力如圖乙所示,容器對(duì)小球的作用力是支持力,指向球心O,B錯(cuò);由θ=30°得,小球受到容器的支持力和彈簧對(duì)小球的彈力大小均為mg,C錯(cuò)

12、;題圖中彈簧長(zhǎng)度為R,壓縮量為,故原長(zhǎng)為R+,D正確。 9. 【解析】(1)小球受力如圖甲所示,由平衡條件得: 水平方向:Nsin30°-Tsin30°=0　 (4分) 豎直方向:Ncos30°+Tcos30°-mg=0　 (4分) 解得:T==N=N (2分) (2)小球和斜面體整體受力如圖乙所示,由平衡條件得: 水平方向:f-Tsin30°=0　 (4

13、分) 解得:f=Tsin30°=×N=N (2分) 方向水平向左?！? (2分) 答案:(1)N　 (2)N　 方向水平向左 【方法技巧】共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的規(guī)范求解 1.一般解題步驟: (1)選取研究對(duì)象:根據(jù)題目要求,選取一個(gè)平衡體(單個(gè)物體或系統(tǒng),也可以是結(jié)點(diǎn))作為研究對(duì)象。 (2)畫受力示意圖:對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,畫出受力示意圖。 (3)正交分解:選取合適的方向建立直角坐標(biāo)系,將所受各力正交分解。 (4)列方程求解:

14、根據(jù)平衡條件列出平衡方程,解平衡方程,對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。 2.應(yīng)注意的問(wèn)題: (1)物體受三個(gè)力平衡時(shí),利用力的分解法或合成法比較簡(jiǎn)單。 (2)解平衡問(wèn)題建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合,需要分解的力盡可能少,物體受四個(gè)以上的力作用時(shí)一般要采用正交分解法。 10.【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)黑板擦在黑板表面緩慢移動(dòng)說(shuō)明黑板擦處于平衡狀態(tài)。 (2)黑板擦沿黑板面豎直向下滑落時(shí),黑板擦只受重力作用,黑板擦做自由落體運(yùn)動(dòng)。 【解析】(1)黑板擦豎直向上緩慢運(yùn)動(dòng),受力如圖所示,由平衡條件得: 水平方向:Fsinθ-N=0　 (3分)

15、 豎直方向:Fcosθ-mg-f=0　 (3分) 又有:f=μN(yùn)　 (3分) 解得:μ=0.5　 (2分) (2)黑板擦豎直下落時(shí)與黑板之間無(wú)摩擦,做自由落體運(yùn)動(dòng),則: v2=2gh　 (3分) 下落高度:h=2.05m-0.8m=1.25 m (2分) 解得:v=5m/s (2分) 答案:(1)0.5　(2)5m/s