高考物理二輪復(fù)習 訓練2 專題一 力與直線運動 第2講 力與物體的平衡

訓練2力與物體的平衡一、選擇題(本大題共8小題，每小題8分，共64分第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求)1.如圖，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上；一細線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球在a和b之間的細線上懸掛一小物塊平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑不計所有摩擦小物塊的質(zhì)量為()A.B.mCm D2m解析： 本題考查受力分析、共點力平衡問題，意在考查學生對平衡條件的理解能力及對隱含條件的分析判斷能力由于輕環(huán)不計重力，故細線對輕環(huán)的拉力的合力與圓弧對輕環(huán)的支持力等大反向，即沿半徑方向；又兩側(cè)細線對輕環(huán)拉力相等，故輕環(huán)所在位置對應(yīng)的圓弧半徑為兩細線的角平分線，因為兩輕環(huán)間的距離等于圓弧的半徑，故兩輕環(huán)與圓弧圓心構(gòu)成等邊三角形；又小球?qū)毦€的拉力方向豎直向下，由幾何知識可知，兩輕環(huán)間的細線夾角為120，對小物塊進行受力分析，由三力平衡知識可知，小物塊質(zhì)量與小球質(zhì)量相等，均為m，C項正確答案：C2.如圖，一不可伸長的光滑輕繩，其左端固定于O點，右端跨過位于O點的固定光滑軸懸掛一質(zhì)量為M的物體；OO段水平，長度為L；繩上套一可沿繩滑動的輕環(huán)現(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼，平衡后，物體上升L，則鉤碼的質(zhì)量為()A.M B.MC.M D.M解析：如圖所示，輕環(huán)上掛鉤碼后，物體上升L，則根據(jù)幾何關(guān)系可知，三角形OOA為等邊三角形，根據(jù)物體的平衡條件可知，2Mgcos30mg，求得mM，D項正確答案：D3如圖所示，豎直懸掛于C點的小球，另兩根細繩BC、AC與豎直方向的夾角分別是30、60，靜止時三根繩子的拉力分別為F1、F2、F3(如圖標示)，關(guān)于三個拉力的大小關(guān)系，下列判斷正確的是()AF1>F2>F3 BF1<F2<F3CF2>F3>F1 DF2<F1<F3解析：對結(jié)點C受力分析，三力平衡，F(xiàn)1與F2的合力與F3等大反向，根據(jù)幾何關(guān)系可知：F1F3sin60F3，F(xiàn)2F3sin30F3，F(xiàn)2<F1<F3，故D正確答案：D4如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m1 kg的小物塊上，另一端固定在墻上物塊在斜面上靜止時，彈簧與豎直方向的夾角為37，已知斜面傾角37，斜面與小物塊間的動摩擦因數(shù)0.5，斜面固定不動設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，下列說法正確的是()A小物塊可能只受三個力B彈簧彈力大小一定等于4 NC彈簧彈力大小可能等于5 ND斜面對物塊支持力可能為零解析：由于mgcos374 N，mgsin376 N，故mgcos37<mgsin37，若不受彈簧的壓力則木塊不可能靜止，故物塊一定受彈簧的壓力，還受重力、斜面支持力和靜摩擦力，四個力的作用而平衡，A錯誤；若要物塊靜止，(mgcos37FN)6 N，解得FN4 N，故B錯誤，C正確；由于滑塊此時受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，不可能為零，所以斜面對物塊的支持力不可能為零，D錯誤答案：C5如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣空心斜面ABC放置在水平面上，CAB30，斜面內(nèi)部O點(與斜面無任何連接)固定有一正點電荷，一帶負電的小物體(可視為質(zhì)點)可以分別靜止在M、N、MN的中點P上，OMON，OMAB，則下列判斷正確的是()A小物體分別在三處靜止時所受力的個數(shù)一定都是4個B小物體靜止在P點時受到的支持力最大，靜止在M、N點時受到的支持力相等C小物體靜止在P點時受到的摩擦力最大D當小物體靜止在N點時，地面給斜面的摩擦力為零解析：由共點力平衡可知在M點小物體可以受三個力的作用，A錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系，小物體在M、N兩點時，庫侖力垂直于AC，方向的分力相同，支持力等于重力的分力加上庫侖力的分力，所以靜止在M、N點時受到的支持力相等，OP垂直于AC，故支持力等于重力的分力加上庫侖力，所以小物體靜止在P點時受到的支持力最大，故B正確；在P點小物體受靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，在N點小物體受靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力加庫侖力的分力，大于在P點所受摩擦力，C錯誤；因正點電荷與斜面無任何連接，小物體靜止在N點時，地面給斜面向右的靜摩擦力，所以D錯誤答案：B6.如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體A、B通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動(A在地面上，B在空中)，力F與水平方向成角則A所受支持力FN和摩擦力f滿足()AFNm1gm2gFsinBFNm1gm2gFcosCfFcosDfFsin解析：把A、B和彈簧作為整體進行受力分析，靜止狀態(tài)合力為零，故A、C正確答案：AC7.質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)已知斜面傾角及輕繩與豎直方向夾角均為30.不計小球與斜面間的摩擦，則()A輕繩對小球的作用力大小為mgB斜面體對小球的作用力大小為mgC斜面體對水平面的壓力大小為(Mm)gD斜面體對水平面的摩擦力大小為mg解析：小球處于平衡狀態(tài)，支持力垂直于斜面且與豎直方向成30角，將輕繩的拉力T和斜面對小球的支持力N進行正交分解可得Tcos30Ncos30mg，小球與斜面間沒有摩擦力，故斜面體和輕繩對小球的作用力均為mg，A正確，B錯誤；對小球和斜面體整體進行受力分析可得C錯誤，D正確答案：AD8.如圖所示，頂端裝有定滑輪的斜面體放在粗糙水平面上，A、B兩物體通過細繩相連，并處于靜止狀態(tài)(不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)現(xiàn)用水平向右的力F作用于物體B上，將物體B緩慢拉高一定的距離，此過程中斜面體與物體A仍然保持靜止在此過程中()A水平力F一定變小B斜面體所受地面的支持力不變C物體A所受斜面體的摩擦力一定變大D地面對斜面體的摩擦力一定變大解析：物體B受到三個力作用，受力平衡，可判斷F逐漸增大，A錯誤；斜面體對物體A的支持力不變，物體A受到的摩擦力情況與初狀態(tài)受到的摩擦有關(guān)，當初狀態(tài)摩擦力沿斜面向下時，摩擦力應(yīng)該是先減小后增大，故C錯誤；對物體A、B和斜面體整體進行受力分析，地面對斜面的摩擦力等于F，逐漸增加，地面對斜面體的支持力不變，故B、D正確答案：BD二、計算題(本大題共2小題，共36分需寫出規(guī)范的解題步驟)9如圖所示，AC和BC兩輕繩共同懸掛一質(zhì)量為m的物體，若保持AC繩的方向不變，AC繩與豎直方向的夾角為60，改變BC繩的方向，試求：(1)物體能達到平衡時，角的取值范圍；(2)在090的范圍內(nèi)，求BC繩上拉力的最大值和最小值解析：(1)改變BC繩的方向時，AC繩的拉力FTA方向不變，兩繩拉力的合力F與物體的重力平衡，重力大小和方向保持不變，如圖所示，經(jīng)分析可知，最小為0，此時FTA0；且必須小于120，否則兩繩的合力不可能豎直向上，所以角的取值范圍是0<120.(2)在090的范圍內(nèi)，當90時，F(xiàn)TB最大，F(xiàn)maxmgtan60mg當兩繩垂直時，即30時，F(xiàn)TB最小，F(xiàn)minmgsin60mg.答案：(1)0<120(2)mgmg10.如圖所示，輕桿BC的C點用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點通過水平細繩AB使桿與豎直墻壁保持30的夾角若在B點懸掛一個光滑定滑輪(不計重力)，某人用它勻速地提起重物已知重物的質(zhì)量m30 kg，繞繩質(zhì)量不計，人的質(zhì)量M50 kg，g取10 m/s2.試求：(1)此時地面對人的支持力的大?。?2)輕桿BC和繩AB所受力的大小解析：(1)因勻速提起重物，則繞繩對重物的拉力FTmg，繞繩對人的拉力大小為mg，所以地面對人的支持力為：FNMgmg(5030)10 N200 N，方向豎直向上(2)定滑輪對B點的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對B點的彈力方向沿桿的方向，如圖所示，由共點力平衡條件得：FAB2mgtan3023010 N200 NFBC N400 N答案：(1)200 N(2)200 N400 N