（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化訓(xùn)練1 力與物體的平衡

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1、專題強(qiáng)化訓(xùn)練(一) 一、選擇題 1．(2019·河北名校聯(lián)盟質(zhì)檢)如圖所示，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切．穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對(duì)球的彈力為N.在運(yùn)動(dòng)過程中(　　) A．F增大，N減小 B．F減小，N減小 C．F增大，N增大 D．F減小，N增大 [解析]　 由題意知，小球在由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中始終處于平衡狀態(tài)．設(shè)某一時(shí)刻小球運(yùn)動(dòng)至如圖所示位置，則對(duì)球由平衡條件，得F＝mgsinθ，N＝mgcosθ，在運(yùn)動(dòng)過程中，θ增大，故F增大，N減小，A項(xiàng)正確． [答案]　A 2．(2019

2、·葫蘆島重點(diǎn)高中期中聯(lián)考)用右圖所示簡易裝置可以測(cè)定水平風(fēng)速，在水平地面上豎直固定一直桿，半徑為R、質(zhì)量為m的空心塑料球用細(xì)線懸于桿頂端O.當(dāng)風(fēng)沿水平方向吹來時(shí)，球在風(fēng)力的作用下飄了起來．已知風(fēng)力大小與“風(fēng)速”和“球正對(duì)風(fēng)的截面積”均成正比，當(dāng)風(fēng)速v0＝3 m/s時(shí)，測(cè)得球平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝30°，則(　　) A．風(fēng)速v＝4.5 m/s時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝45° B．若風(fēng)速增大到某一值時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ可能等于90° C．若風(fēng)速不變，換用半徑更大、質(zhì)量不變的球，則夾角θ增大 D．若風(fēng)速不變，換用半徑相等、質(zhì)量更大的球，則夾角θ增大 [解析]　對(duì)小球受力

3、分析如圖， 由平衡條件可得風(fēng)力大小F＝mgtanθ，而由題意知F∝Sv，又S＝πR2，則F＝kπR2v(k為常數(shù))，則有mgtanθ＝kπR2v，由此可知：當(dāng)風(fēng)速由3 m/s增大到4.5 m/s時(shí)，＝，可得tanθ＝，A錯(cuò)誤．因小球所受重力方向豎直向下，而風(fēng)力方向水平向右，則知細(xì)線與水平方向的夾角θ不可能等于90°，B錯(cuò)誤．由mgtanθ＝kπR2v可知，當(dāng)v、m不變，R增大時(shí)，θ角增大；當(dāng)v、R不變，m增大時(shí)，θ角減小，C正確，D錯(cuò)誤． [答案]　C 3．(2019·上饒重點(diǎn)高中一模)如圖所示，在斜面上等高處，靜止著兩個(gè)相同的質(zhì)量為m的物塊A和B.兩物塊之間連接著一個(gè)勁度系數(shù)為k的

4、輕質(zhì)彈簧，斜面的傾角為θ，兩物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，則彈簧的最大伸長量是(　　) A. B. C. D. [解析]　物塊靜止在斜面上，在斜面所在平面內(nèi)受三個(gè)力作用，一個(gè)是重力沿斜面向下的分力mgsinθ，靜摩擦力f≤fm＝μmgcosθ，方向不確定，水平方向的彈簧彈力kx，則物塊所受靜摩擦力f大小等于kx與mgsinθ的合力，當(dāng)靜摩擦力最大時(shí)有kx＝，可得x＝，故D正確． [答案]　D 4．(多選)(2019·河北五校聯(lián)考)如圖所示，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)圓柱體a、b靠在一起，表面光滑，重力為G，其中b的下半部分剛好固定在水平面MN的下方，上邊露

5、出另一半，a靜止在水平面上，現(xiàn)過a的軸心施加一水平作用力F，可緩慢地將a拉離水平面一直滑到b的頂端，對(duì)該過程分析，則應(yīng)有(　　) A．拉力F先增大后減小，最大值是G B．開始時(shí)拉力F最大為G，以后逐漸減小為0 C．a(chǎn)、b間的壓力開始最大為2G，而后逐漸減小到G D．a(chǎn)、b間的壓力由0逐漸增大，最大為G [解析]　要把a(bǔ)拉離水平面，在剛拉離時(shí)水平面MN對(duì)a的支持力應(yīng)為零，因此對(duì)a受力分析如圖甲所示，則sinθ＝＝，所以θ＝30°，拉力F＝＝G；當(dāng)a逐漸上移時(shí)用圖解法分析可知F逐漸減小至零(如圖乙所示)；在開始時(shí)，a、b間的壓力FN＝＝2G，以后逐漸減小至G.因此選項(xiàng)B、C正確，A、

6、D錯(cuò)誤． [答案]　BC 5．(2019·河北五校聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為M的半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上，質(zhì)量為m的光滑小球P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，P與圓心O的連線與水平面的夾角為θ，將力F在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90°，框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，在此過程中下列說法正確的是(　　) A．框架對(duì)小球的支持力一直減小 B．力F的最小值為mgsinθ C．地面對(duì)框架的摩擦力先減小后增大 D．框架對(duì)地面的壓力一直增大 [解析]　用圖解法求解， 對(duì)小球受力分析如圖所示，力F順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的過程中，先減小后增大，最小值為mgcosθ；框架對(duì)小球的

7、支持力FN一直減小，A正確，B錯(cuò)誤．以框架為研究對(duì)象，由平衡條件得地面對(duì)框架的摩擦力大小等于FNcosθ，隨FN減小，F(xiàn)Ncosθ減小，C錯(cuò)誤；框架對(duì)地面的壓力等于Mg＋FNsinθ，隨FN的減小而減小，D錯(cuò)誤． [答案]　A 6．(2019·河北五校聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的．一根細(xì)線跨在碗口上，線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球．當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí)，質(zhì)量為m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為α＝90°，質(zhì)量為m2的小球位于水平地面上，設(shè)此時(shí)質(zhì)量為m2的小球?qū)Φ孛娴膲毫Υ笮镕N，細(xì)線的拉力大小為FT，則(　　)

8、 A．FN＝(m2－m1)g B．FN＝m2g C．FT＝m1g D．FT＝g [解析]　分析小球(m1)的受力情況，由物體的平衡條件可得，線的拉力FT＝0，故C、D均錯(cuò)誤；分析小球(m2)的受力情況，由平衡條件可得FN＝FN′＝m2g，故A錯(cuò)誤、B正確． [答案]　B 7．(2019·寶雞質(zhì)檢)如右圖所示，輕桿A端用鉸鏈固定，滑輪在A點(diǎn)正上方(滑輪大小及摩擦均可不計(jì))，輕桿B端吊一重物，現(xiàn)將輕繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉(均未斷)，在輕桿達(dá)到豎直前，以下分析正確的是(　　) A．輕繩的拉力越來越大 B．輕繩的拉力越來越小 C．輕桿的彈力越來越大

9、D．輕桿的彈力越來越小 [解析]　以B點(diǎn)為研究對(duì)象， 它受三個(gè)力的作用而處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，其中一個(gè)是輕桿的彈力F，一個(gè)是輕繩斜向上的拉力T，一個(gè)是輕繩豎直向下的拉力F′(大小等于重物所受的重力)，如圖所示，根據(jù)相似三角形法，可得＝＝，由于OA和AB不變，OB逐漸減小，因此輕桿的彈力大小不變，而輕繩的拉力越來越小，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤． [答案]　B 8．(2019·山西六校聯(lián)考)如圖，在光滑絕緣水平面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電．整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場中．已知靜電力常量為k.若三個(gè)小球均處于靜

10、止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小為(　　) A. B. C. D. [解析]　 帶電小球a、b在c球位置處的場強(qiáng)大小均為Ea＝，方向如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則，其合電場強(qiáng)度大小為Eab＝，該電場應(yīng)與外加的勻強(qiáng)電場E等大反向，即E＝，B項(xiàng)正確． [答案]　B 9.(2019·池州二模)如圖所示，在傾角為θ＝37°的斜面上，固定一平行金屬導(dǎo)軌，現(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m＝0.4 kg的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5.整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌接電源E，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.

11、8，滑動(dòng)變阻器的阻值符合要求，現(xiàn)閉合開關(guān)S，要保持金屬棒ab在導(dǎo)軌上靜止不動(dòng)，則(　　) A．金屬棒所受安培力的方向水平向左 B．金屬棒所受到的摩擦力方向一定沿平行斜面向上 C．金屬棒所受安培力的取值范圍是 N≤F≤8 N D．金屬棒受到的安培力的最大值為16 N [解析]　由左手定則可以判斷金屬棒所受安培力的方向水平向右，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒剛好不向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，方向平行斜面向下，設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F1，其受力分析如圖甲所示，則由平衡條件得FN＝F1sinθ＋mgcosθ，F(xiàn)1cosθ＝mgsinθ＋fmax，fmax＝μFN，聯(lián)立解得F

12、1＝8 N；當(dāng)金屬棒剛好不向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)金屬棒受到的安培力大小為F2，其受力分析如圖乙所示，則由平衡條件得FN′＝F2sinθ＋mgcosθ，F(xiàn)2cosθ＋fmax′＝mgsinθ，fmax′＝μFN′，聯(lián)立解得F2＝ N，所以金屬棒受到的安培力的取值范圍為 N≤F≤8 N，故選項(xiàng)C正確，B、D錯(cuò)誤． [答案]　C 10．(多選)(2019·遼寧五校聯(lián)考)如圖所示，在半徑為R的光滑半球形碗的最低點(diǎn)P處固定兩原長相同的輕質(zhì)彈簧，彈簧的另一端與質(zhì)量均為m的兩小球相連，當(dāng)兩小球分別在A、B兩點(diǎn)靜止不動(dòng)時(shí)，OA、OB與OP之間的夾角滿足α<β，已知彈簧不彎曲且始終在彈性限度內(nèi)，則下列說法正確的

13、是(　　) A．靜止在B點(diǎn)的小球?qū)ν雰?nèi)壁的壓力較小 B．兩小球?qū)ν雰?nèi)壁的壓力一樣大 C．靜止在A點(diǎn)的小球受到彈簧的彈力較大 D．P、B之間彈簧的勁度系數(shù)比A、P之間的彈簧的勁度系數(shù)大 [解析]　兩小球在A、B兩點(diǎn)的受力分析如圖所示． 設(shè)碗內(nèi)壁對(duì)小球的支持力分別為F1、F2，彈簧對(duì)小球的彈力分別為FA、FB，對(duì)A點(diǎn)的小球，由力的矢量三角形與幾何三角形相似可得＝＝，同理對(duì)B點(diǎn)的小球有＝＝，可得F1＝F2，由牛頓第三定律可知，兩小球?qū)ν雰?nèi)壁的壓力一樣大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；又有＝，因?yàn)棣?β，所以xBP>xAP，F(xiàn)B>FA，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因兩彈簧原長相等，xBP>xAP，所以B、P

14、間的彈簧壓縮量xB小于A、P間彈簧壓縮量xA，又FA

15、速度大小為g.求桿ab的速度大小． [解析]　導(dǎo)體桿ab以速度v運(yùn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則有：E＝Bdv 根據(jù)閉合電路歐姆定律，有E＝I 導(dǎo)體桿ab有最小速度vmin時(shí)，對(duì)于導(dǎo)體桿cd則有 B·d＋μmgcos37°＝mgsin37° 解得vmin＝ 導(dǎo)體桿ab有最大速度vmax時(shí)，對(duì)于導(dǎo)體桿cd則有 B·d＝μmgcos37°＋mgsin37° 解得vmax＝ 故導(dǎo)體桿ab的速度應(yīng)滿足條件：≤v≤ [答案]　≤v≤ 12．(2019·河北省衡水中學(xué)第一次調(diào)研)如下圖所示，放在粗糙的固定斜面上的物塊A和懸掛的物塊B均處于靜止?fàn)顟B(tài)．輕繩AO繞過光滑的定滑輪與輕彈

16、簧的右端及輕繩BO的上端連接于O點(diǎn)，輕彈簧中軸線沿水平方向，輕繩的OC段與豎直方向的夾角(θ＝53°，斜面傾角α＝37°，物塊A和B的質(zhì)量分別為mA＝5 kg、mB＝1.5 kg，彈簧的勁度系數(shù)k＝500 N/m，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)彈簧的伸長量x； (2)物塊A受到的摩擦力． [解析]　 (1)對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析如圖所示： 根據(jù)平衡條件，有：FTcosθ－mBg＝0，F(xiàn)Tsinθ－F＝0，且：F＝kx，解得：x＝4 cm； (2)設(shè)物塊A所受摩擦力沿斜面向下，對(duì)物塊A做受力分析如圖所示： 根據(jù)平衡條件，有：FT′－Ff－mAgsinα＝0，且FT′＝FT，解得：Ff＝－5 N，即物塊A所受摩擦力大小為5 N，方向沿斜面向上． [答案]　(1)4 cm　(2)5 N，方向沿斜面向上 11