优化方案高三物理二轮复习 第一部分 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡课时演练知能提升.doc

第1讲 力与物体的平衡一、选择题1(2015湖北重点中学高三第二次联考)如图所示，静止在水平地面上的斜面体质量为m，一质量为m的物块恰能沿斜面匀速下滑，若对物块施以水平向右的拉力f，物块m仍能沿斜面运动则以下判断正确的是()a物块m仍将沿斜面匀速下滑b物块m将沿斜面加速下滑c地面对斜面m有向左的摩擦力d地面对斜面的支持力等于(mm)g解析：选b物块m恰能匀速下滑，则物块m受到的支持力和摩擦力的合力竖直向上，大小等于mg，且tan (为斜面体倾角)，施加水平外力f后，物块m受到的支持力和摩擦力的合力仍竖直向上，但合力小于mg，对物块m受力分析易知，物块m做加速运动，选项a错误，b正确；对斜面体m，物块m对它的压力和摩擦力的合力竖直向下，合力小于mg，对斜面体m受力分析易知，地面对斜面体m的摩擦力为0，支持力小于(mm)g，选项c、d错误2.(2015济南一模)如图所示，在粗糙水平面上放置a、b、c、d四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，bad120，整个系统保持静止状态已知a物块所受的摩擦力大小为ff，则d物块所受的摩擦力大小为()aff bffcff d2ff解析：选c由对称性可知，四根轻弹簧的弹力大小相等，均为f，对a有：2fcos 60ff，对d有：2fcos 30ffd，故ffdff.3(2015河南八市质检)如图所示，质量均为1 kg的小球a、b在轻弹簧a、b及外力f的作用下处于平衡状态，其中a、b两个弹簧的劲度系数均为5 n/cm，b弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为60，a弹簧竖直，g取10 m/s2，则以下说法正确的是()aa弹簧的伸长量为3 cmb外力f10 ncb弹簧的伸长量为4 cmd突然撤去外力f瞬间，b球加速度为0解析：选da、b两球处于平衡状态，所受合力均为零，a弹簧的伸长量为xa2 cm，故a错误对a、b球及a弹簧整体受力分析得：外力f2mgtan 6020 n，b弹簧弹力大小为fb40 n，则b弹簧的伸长量xb8 cm，故b、c错误撤去力f瞬间，a、b弹簧的弹力不变，则b球所受合力仍为零，加速度为0，故d正确4.(2015河北保定4月模拟)如图所示，将三个完全相同的光滑球用不可伸长的细线悬挂于o点并处于静止状态已知球半径为r，重为g，线长均为r.则每条细线上的张力大小为()a2g bgcg dg解析：选b本题中o点与各球心的连线及各球心连线，构成一个边长为2r的正四面体，如图甲所示(a、b、c为各球球心)，o为abc的中心，设oao，由几何关系知oar，由勾股定理得oor，对a处球受力分析有：fsin g，又sin ，解得fg，故只有b项正确5(2015东北三校二联)如图所示，有一倾角30的斜面体b，质量为m.质量为m的物体a静止在b上现用水平力f推物体a，在f由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中，a和b始终保持静止对此过程下列说法正确的是()a地面对b的支持力大于(mm)gba对b的压力的最小值为mg，最大值为mgca所受摩擦力的最小值为0，最大值为da所受摩擦力的最小值为mg，最大值为mg解析：选b因为a、b始终保持静止，对a、b整体受力分析可知，地面对b的支持力一直等于(mm)g，a错误当f0时，a对b的压力最小，为mgcos 30mg；当fmg时，a对b的压力最大，为mgcos 30fsin 30mg，b正确当fcos 30mgsin 30时，即fmg时，a所受摩擦力为0，当f0时，a所受摩擦力大小为mg，方向沿斜面向上，当fmg时，a所受摩擦力大小为mg，方向沿斜面向下，选项c、d错误6.(2015湖北宜昌市第一次调研)如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的a、b两点，绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计，衣服处于静止状态如果保持绳子a端、b端在杆上位置不变，将右侧杆平移到虚线位置，稳定后衣服仍处于静止状态则()a绳子的弹力变大b绳子的弹力不变c绳对挂钩弹力的合力变小d绳对挂钩弹力的合力不变解析：选d对挂钩受力分析，如图所示，根据平衡条件，有2ftcos g，绳子右端的b点在杆上位置不动，将右杆移动到虚线位置时，变小，故绳子拉力ft变小，a、b错误；绳中的拉力左右相等，根据三力平衡条件可知，两绳子的拉力ft的合力f始终与g等值反向，保持不变，故c错误，d正确7(2015陕西高三质量检测)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于o点，如图所示用力f拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线oa与竖直方向的夹角保持30，则f达到最小值时oa线上的拉力为()amg bmgcmg dmg解析：选a以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出f在三个方向时整体的受力图，根据平衡条件得知：f与ft的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反的，由力的合成图可知，当f与绳子oa垂直时，f有最小值，即图中2位置，根据平衡条件得：f2mgsin 30mg，ft2mgcos 30mg，a正确8(2015江西南昌调研)水平面上有u形导轨nmpq，它们之间的宽度为l，m和p之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为i，现加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为()abilsin bbilcos c(mgbilsin ) d(mgbilcos )解析：选b金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图所示，在水平方向有bilcos ff0，ffbilcos ，选项b正确，选项a、c、d错误9(多选)(2014高考浙江卷)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球a，细线与斜面平行小球a的质量为m、电量为q.小球a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球a静止在斜面上，则()a小球a与b之间库仑力的大小为b当 时，细线上的拉力为0c当 时，细线上的拉力为0d当 时，斜面对小球a的支持力为0解析：选ac根据库仑定律，a、b球间的库仑力f库k，选项a正确小球a受竖直向下的重力mg，水平向左的库仑力f库，由平衡条件知，当斜面对小球的支持力fn的大小等于重力与库仑力的合力大小时，细线上的拉力等于零，如图所示，则tan ，所以 ，选项c正确，选项b错误；斜面对小球的支持力fn始终不会等于零，选项d错误10(2015新余模拟)如图所示，质量为m、半径为r的半球形物体a放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球b，a、b均静止则()ab对a的压力大小为mgb细线对小球的拉力大小为mgca对地面的压力大小为(mm)gd地面对a的摩擦力大小为mg解析：选c由于a、b处于静止状态，故其所受合外力为零，整体受力分析，如图甲所示，根据平衡条件，可得：fn(mm)g0，根据牛顿第三定律可知a对地面的压力大小为(mm)g，选项c正确，选项d错误隔离b受力分析，如图乙所示，根据平衡条件，由图中几何关系，可得，解得fmg，依据牛顿第三定律知：b对a的压力大小为mg；细线对小球的拉力fmg，选项a、b错误二、计算题11.(2015临沂第三次适应性测试)如图所示，一个底面粗糙，质量为m的斜面体静止在水平地面上，斜面体的斜面是光滑的，倾角为30，现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球静止时轻绳与斜面的夹角是30.(1)求当斜面体静止时绳的拉力大小；(2)若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍，为了使整个系统始终处于静止状态，k值必须满足什么条件？解析：(1)设绳的拉力为ft，斜面体对小球的支持力为fn，对小球进行受力分析如图所示，由平衡条件可知，ft和fn的合力竖直向上，大小等于mg，由几何关系可得出fnftmg.(2)对斜面体进行受力分析，设小球对斜面体的压力为fn，地面的支持力为f，地面的静摩擦力为ff，由正交分解和平衡条件可知，在竖直方向上：fmgfncos 30在水平方向上：fffnsin 30根据(1)和牛顿第三定律可知：fnfnmg又由题设可知ffmaxkfff综合上述各式解得k.答案：(1)mg(2)k12(2015高考全国卷，t24，12分)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 t，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 v的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长