高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練1 力與物體的平衡（含解析）-人教版高三物理試題

專題能力訓(xùn)練1力與物體的平衡(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共6小題,每小題9分,共54分。在每小題給出的四個選項中,14題只有一個選項符合題目要求,56題有多個選項符合題目要求。全部選對的得9分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)1.(2017·全國卷)如圖所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為()A.2-3B.36C.33D.32答案:C解析:假設(shè)物塊質(zhì)量為m,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為,當(dāng)物塊在水平力F作用下做勻速直線運動時滿足F=mg;當(dāng)物塊在與水平方向成60°角的力F作用下做勻速直線運動時滿足Fcos60°=(mg-Fsin60°);聯(lián)立方程解得,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)=33,故選項C正確。2.如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的兩物體甲、乙位于相鄰的兩水平臺階上,中間用輕彈簧相連,彈簧與豎直方向夾角為。在乙右端施加水平拉力F,使甲、乙均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,乙表面光滑,則下列說法正確的是()A.彈簧彈力的大小為m1gcosB.地面對甲的摩擦力大小為FC.甲的表面可能光滑D.m1與m2一定相等答案:B解析:對兩物體及彈簧整體受力分析可知,整體受重力、支持力、拉力及摩擦力;要使整體處于平衡,則水平方向一定有向左的摩擦力作用在甲上,且大小與F相同,故B正確。因甲與地面間有摩擦力,故C錯誤。再對甲受力分析可知,彈力水平方向的分力應(yīng)等于摩擦力,即等于F,故彈力F彈=Fsin;因豎直方向上地面對甲、乙的支持力大小不明確,無法確定兩物體的質(zhì)量關(guān)系,也無法求出彈簧彈力與重力的關(guān)系,故A、D錯誤。3.(2019·遼寧大連模擬)如圖所示,一條細(xì)繩跨過光滑的定滑輪連接兩個小球A、B,它們都穿在一根光滑的豎直桿上,不計滑輪的質(zhì)量。當(dāng)兩球平衡時OA繩與水平方向的夾角為2,OB繩與水平方向的夾角為,B球的質(zhì)量為m,則()A.A球的質(zhì)量為m2cosB.A球的質(zhì)量可能小于B球的質(zhì)量C.滑輪軸受到的作用力大小為mgsin2D.細(xì)繩的張力大小為mgsin2答案:C解析:運用隔離法,分別對A、B兩球受力分析,如圖所示,由幾何知識得,FTsin2=mAg,FTsin=mg,又2<90°,故mA>m且mAm=sin2sin=2cos1,可得mA=2mcos,A、B錯誤;繩子的張力大小FT=mgsin,滑輪軸受到的作用力大小F=2FTcos2=mgsin2,C正確,D錯誤。4.如圖所示,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時A恰好不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為1,A與地面間的動摩擦因數(shù)為2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為 ()A.112B.1-1212C.1+1212D.2+1212答案:B解析:對滑塊A,F=2(mA+mB)g;對滑塊B,mBg=1F,以上兩式聯(lián)立得mAmB=1-1212,故B項正確。5.(2019·浙江4月改編)如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán),系在兩環(huán)上的等長細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則()A.桿對A環(huán)的支持力變大B.B環(huán)對桿的摩擦力變小C.桿對A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細(xì)繩對書本的拉力變小答案:BD解析:以兩個輕環(huán)和書本組成的系統(tǒng)為研究對象,設(shè)系統(tǒng)總質(zhì)量為m總,豎直方向受到重力和水平橫桿對輕環(huán)的支持力2FN,受力分析圖如圖甲所示。甲乙根據(jù)平衡條件得2FN=m總g,得到FN=12m總g,可見,水平橫桿對每個輕環(huán)的支持力FN不變,A錯誤。以A環(huán)為研究對象,受力分析圖如圖乙所示。豎直方向:FN=Fsin水平方向:Fcos=FfA由得FfA=FNcot,增大時,FfA變小,FfB=FfA,由牛頓第三定律可知B環(huán)對桿的摩擦力變小,B正確。FN和FfA的合力即為桿對環(huán)的作用力,合力變小,C錯誤。對書本受力分析,受重力和兩個拉力,如圖丙所示。丙根據(jù)共點力平衡條件,兩根輕繩對書本的拉力的合力始終等于書本的重力,即保持不變。由幾何關(guān)系有FA=FB=mg2cos2當(dāng)兩輕環(huán)間距離縮短一些時,拉力FA、FB均變小,D正確。6.(2017·天津卷)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個條件,仍保持衣架靜止,下列說法正確的是()A.繩的右端上移到b',繩子拉力不變B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點右移答案:AB解析:如圖所示,由幾何關(guān)系可知1=5=2=4,若繩子的端點b向上移至b',繩的夾角大小不變,故晾衣繩拉力不變,故A正確。桿N右移,繩長不變,兩段繩的夾角變大,但合力大小、方向均不變,故繩的拉力變大,故B正確。只要桿M、N間距不變,如圖所示,無論移動哪個端點,繩的拉力始終保持不變,故C錯誤。若要換掛質(zhì)量更大的衣服,只是衣服的重力增大,繩與豎直方向的夾角不變,則衣架懸掛點不變,故D錯誤。二、非選擇題(本題共2小題,共46分)7.(22分)如圖所示,光滑金屬球的重力G=40 N,它的左側(cè)緊靠豎直的墻壁,右側(cè)置于傾角=37° 的斜面體上。已知斜面體置于水平地面上保持靜止?fàn)顟B(tài),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)墻壁對金屬球的彈力大小;(2)水平地面對斜面體的摩擦力的大小和方向。答案:(1)30 N(2)30 N,水平向左解析:(1)金屬球靜止,則它受力平衡,如圖所示。由平衡條件可得墻壁對金屬球的彈力為FN1=Gtan=40tan37°N=30N。(2)斜面體對金屬球的彈力為FN2=Gcos=50N由斜面體受力平衡可知地面對斜面體的摩擦力大小為Ff=FN2sin=30N摩擦力的方向水平向左。8.(24分)如圖所示,傾角為30°的粗糙絕緣斜面固定在水平地面上,整個裝置處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)電場之中,一質(zhì)量為m、電荷量為-q的小滑塊恰能沿斜面勻速下滑,已知滑塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為34,求勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度E的大小。答案:3mg6q解析:受力分析如圖所示, 由題意得mgsin-Ff=0FN-mgcos-F=0F=qEFf=FN聯(lián)立解得mgsin-(mgcos+qE)=0E=mgsin-mgcosq代入數(shù)據(jù)得E=3mg6q。