【高考导航】2013届高考物理一轮复习单元过关检测（二） 力 物体的平衡

1 高考导航高考导航 2013 2013 届高考物理一轮复习单元过关检测 二 届高考物理一轮复习单元过关检测 二 力力 物体的平衡 人教版 物体的平衡 人教版 时间 时间 9090 分钟分钟 满分 满分 100100 分分 一 选择题一 选择题 本大题共本大题共 1010 个小题 每小题个小题 每小题 5 5 分 共分 共 5050 分 每小题只有一个答案正确 把正分 每小题只有一个答案正确 把正 确选项前的字母填在题后的括号内确选项前的字母填在题后的括号内 1 1 2012 2012 年淮北模拟年淮北模拟 两个相同的可视为质点的小球两个相同的可视为质点的小球A A和和B B 质量均为 质量均为 m m 用长度相同的两根细线把用长度相同的两根细线把A A B B两球悬挂在水平天花板上的同一点两球悬挂在水平天花板上的同一点 O O 并用长度相同的细线连接并用长度相同的细线连接A A B B两个小球 然后用一水平方向的力两个小球 然后用一水平方向的力F F 作用在小球作用在小球A A上 此时三根线均处于伸直状态 且上 此时三根线均处于伸直状态 且OBOB细线恰好处于竖直方向 如图所细线恰好处于竖直方向 如图所 示 如果两小球均处于静止状态 则力示 如果两小球均处于静止状态 则力F F的大小为的大小为 A A 0 0 B B mgmg C C D D mgmg 3 3m mg g 3 33 3 解析 分析解析 分析B B球受力 由平衡条件得 球受力 由平衡条件得 ABAB段细线的拉力为零 段细线的拉力为零 再分析再分析A A球的受力情况 如图所示 则有 球的受力情况 如图所示 则有 F FT Tcoscos mgmg F FT Tsinsin F F 所以 所以 F F mgmgtantan mgmg 3 3 故故 D D 项正确 项正确 答案 答案 D D 2 2 用一根长 用一根长 1 1 m m 的轻质细绳将一幅质量为的轻质细绳将一幅质量为 1 1 kgkg 的画框对称悬挂在墙壁上 的画框对称悬挂在墙壁上 如图所示 已知绳能承受的最大张力为如图所示 已知绳能承受的最大张力为 1010 N N 为使绳不断裂 画框上 为使绳不断裂 画框上 两个挂钉的间距最大为两个挂钉的间距最大为 g g 取取 1010 m sm s2 2 A A m m B B m m 3 3 2 2 2 2 2 2 C C m m D D m m 1 1 2 2 3 3 4 4 解析 一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时 合力在分力的角平分线上 且解析 一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时 合力在分力的角平分线上 且 两分力的夹角越大 分力越大 题中当绳子拉力达到两分力的夹角越大 分力越大 题中当绳子拉力达到F F 1010 N N 的时候 绳子间的张角的时候 绳子间的张角 最大 即两个挂钉间的距离最大 绳子与竖直方向的夹角为最大 即两个挂钉间的距离最大 绳子与竖直方向的夹角为 绳子长为 绳子长为L L0 0 1 1 m m 2 则有则有mgmg 2 2F Fcoscos 两个挂钉的间距为 两个挂钉的间距为L L 2 2 sinsin L L0 0 2 2 解得解得L L m m 故正确答案为 故正确答案为 A A 3 3 2 2 答案 答案 A A 3 3 2012 2012 年吉林敦化期中年吉林敦化期中 用与竖直方向成用与竖直方向成 角角 45 45 的倾斜的倾斜 轻绳轻绳a a 和水平轻绳和水平轻绳b b共同固定一个小球 这时绳共同固定一个小球 这时绳b b的拉力大小为的拉力大小为F F1 1 则则 保持小球在原位置不动 使绳保持小球在原位置不动 使绳b b在原竖直平面内逆时针转过在原竖直平面内逆时针转过 角角 后固定 绳后固定 绳b b的拉力大小变为的拉力大小变为F F2 2 再转过 再转过 角固定 绳角固定 绳b b的拉力大小为的拉力大小为F F3 3 则 则 A A F F1 1 F F3 3 F F2 2 B B F F1 1 F F2 2 F F3 3 C C F F1 1 F F3 3 F F2 2 D D F F1 1 F F2 2 F F3 3 解析 对小球受力分析如图 平移力解析 对小球受力分析如图 平移力T Ta a T Tb b 构成图示力三角形 构成图示力三角形 当当T Tb b转过转过 其方向与 其方向与T Ta a垂直 由图可知垂直 由图可知F F1 1 F F3 3 F F2 2 答案 答案 A A 4 4 如图所示 在一内壁光滑的半圆球壳内有两个可视为质点的小球如图所示 在一内壁光滑的半圆球壳内有两个可视为质点的小球 用用 一劲度系数为一劲度系数为k k的轻弹簧连接着 已知球壳固定且内半径为的轻弹簧连接着 已知球壳固定且内半径为R R 两 两 小球质量均为小球质量均为m m 两小球与弹簧静止时处在同一水平线上 小球与球两小球与弹簧静止时处在同一水平线上 小球与球 壳球心连线与水平方向成壳球心连线与水平方向成 角 弹簧形变在弹性限度范围内 则弹簧的原长为角 弹簧形变在弹性限度范围内 则弹簧的原长为 A A B B m mg g k kt ta an n m mg g 2 2k kt ta an n C C 2 2R Rcoscos D D 2 2R Rcoscos m mg g k kt ta an n m mg g 2 2k kt ta an n 解析 以小球为研究对象 小球受三个力 重力 弹力和球壳的解析 以小球为研究对象 小球受三个力 重力 弹力和球壳的 支持力如右图所示 由平衡条件支持力如右图所示 由平衡条件 tantan x x 弹簧 弹簧 m mg g k kx x m mg g k kt ta an n 原长原长 x x0 0 2 2R Rcoscos C C 正确 正确 m mg g k kt ta an n 答案 答案 C C 5 5 如图所示 在一根粗糙的水平直杆上 套有两个质量均为 如图所示 在一根粗糙的水平直杆上 套有两个质量均为m m的铁环 的铁环 两铁环上系着两根等长细线 共同拴住质量为两铁环上系着两根等长细线 共同拴住质量为M M的小球 两铁环的小球 两铁环 与小球都处于静止状态 现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时与小球都处于静止状态 现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时 3 仍能保持系统平衡 则水平直杆对铁环的支持力仍能保持系统平衡 则水平直杆对铁环的支持力F FN N和摩擦力和摩擦力F Ff f的可能变化是的可能变化是 A A F FN N不变不变 B B F FN N增大增大 C C F Ff f减小减小 D D F Ff f不变不变 解析 分析本题可以先用整体法 把小球和两个铁环看做一个整体 且该整体受到竖解析 分析本题可以先用整体法 把小球和两个铁环看做一个整体 且该整体受到竖 直向下的重力和杆对它们竖直向上的支持力作用 由题意整体平衡知该整体在竖直方直向下的重力和杆对它们竖直向上的支持力作用 由题意整体平衡知该整体在竖直方 向上受力必然平衡 即受到竖直向下的重力为向上受力必然平衡 即受到竖直向下的重力为 2 2mgmg MgMg 与竖直向上的支持力大小相 与竖直向上的支持力大小相 等 所以选项等 所以选项 B B 错误 选项错误 选项 A A 正确 再用隔离法 分析小球平衡得到细线中的拉力随正确 再用隔离法 分析小球平衡得到细线中的拉力随 两铁环间距离变大而增大 所以当对其中一个铁环受力分析可以得到细线沿水平方向两铁环间距离变大而增大 所以当对其中一个铁环受力分析可以得到细线沿水平方向 的分力的分力F F在逐渐变大 则铁环水平方向受到的摩擦力必与在逐渐变大 则铁环水平方向受到的摩擦力必与F F大小相等 所以摩擦力在大小相等 所以摩擦力在 变大 选项变大 选项 C C 错误 选项错误 选项 D D 错误 综上所述 本题的正确答案应该为错误 综上所述 本题的正确答案应该为 A A 答案 答案 A A 6 6 如图所示 传送机的皮带与水平方向的夹角为如图所示 传送机的皮带与水平方向的夹角为 将质量为 将质量为m m的的 物体放在皮带传送机上 随皮带一起向下以加速度物体放在皮带传送机上 随皮带一起向下以加速度a a a a g gsinsin 做做 匀加速直线运动 则匀加速直线运动 则 A A 小物体受到的支持力与静摩擦力的合力等于 小物体受到的支持力与静摩擦力的合力等于mgmg B B 小物体受到的静摩擦力的方向一定沿皮带向下 大小是 小物体受到的静摩擦力的方向一定沿皮带向下 大小是mama C C 小物块受到的静摩擦力的大小可能等于 小物块受到的静摩擦力的大小可能等于mgmgsinsin D D 小物块受到的重力和静摩擦力的合力的方向一定沿皮带方向向下 小物块受到的重力和静摩擦力的合力的方向一定沿皮带方向向下 解析 对物块 解析 对物块 mgmgsinsin F Ff f mama F FN N mgmgcoscos 由由 知知F Ff f mama 故 故 B B 错 若错 若a a 2 2g gsinsin 则 则F Ff f mgmgsinsin 可见 可见 C C 对 由对 由 得支得支 持力与静摩擦力的合力为 持力与静摩擦力的合力为 F F mgmg 由于 由于a a值不确定 故值不确定 故 A A 错 错 c co os s2 2 a a g g s si in n 2 2 答案 答案 C C 7 7 如图 如图 1 1 所示 斜面体所示 斜面体M M的底面粗糙 斜面光滑 放在粗糙水平面上 的底面粗糙 斜面光滑 放在粗糙水平面上 弹簧的一端固定在墙面上 另一端与放在斜面上的物块弹簧的一端固定在墙面上 另一端与放在斜面上的物块m m相连 弹相连 弹 簧的轴线与斜面平行 若物块在斜面上做简谐运动 斜面体保持静止 簧的轴线与斜面平行 若物块在斜面上做简谐运动 斜面体保持静止 则地面对斜面体的摩擦力则地面对斜面体的摩擦力F Ff f与时间与时间t t的关系图象是图的关系图象是图 2 2 中的中的 解析 由于斜面光滑 尽管物块在斜面上做简谐运动 但由于物块对斜面的摩擦力为解析 由于斜面光滑 尽管物块在斜面上做简谐运动 但由于物块对斜面的摩擦力为 4 零 对斜面的正压力始终等于重力沿垂直斜面方向的分力 因此地面对斜面体的摩擦零 对斜面的正压力始终等于重力沿垂直斜面方向的分力 因此地面对斜面体的摩擦 力始终是一个恒力 力始终是一个恒力 C C 正确 正确 答案 答案 C C 8 8 2012 2012 年芜湖模拟年芜湖模拟 如图所示 倾角为如图所示 倾角为 的等腰三角形斜面固定在水的等腰三角形斜面固定在水 平面上 一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧 平面上 一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧 绸带与斜面间无摩擦 绸带与斜面间无摩擦 现将质量分别为现将质量分别为M M m m M M m m 的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上 的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上 两物块与绸带间的动摩擦因数相等 且最大静摩擦力与滑动摩擦力大两物块与绸带间的动摩擦因数相等 且最大静摩擦力与滑动摩擦力大 小相等 在小相等 在 角取不同值的情况下 下列说法正确的有角取不同值的情况下 下列说法正确的有 A A 两物块所受摩擦力的大小不相等 两物块所受摩擦力的大小不相等 B B 两物块不可能同时相对绸带静止 两物块不可能同时相对绸带静止 C C M M不可能相对绸带发生滑动不可能相对绸带发生滑动 D D m m不可能相对斜面向上滑动不可能相对斜面向上滑动 解析 绸带与斜面间无摩擦 且为轻质绸带 因此绸带无论运动与否 解析 绸带与斜面间无摩擦 且为轻质绸带 因此绸带无论运动与否 mama 0 0 故绸带 故绸带 受合力为零 故受合力为零 故M M m m与绸带间的摩擦力一定大小相等 与绸带间的摩擦力一定大小相等 A A 错误 当错误 当 较小时 较小时 mgmgsinsin 小于其最大静摩擦力 二者可以同时相对绸带静止 小于其最大静摩擦力 二者可以同时相对绸带静止 B B 错误 最大静摩擦力错误 最大静摩擦力 F Ff fm m mg mgcoscos 因 因M M m m 故 故M M的的F Ff fm m大于大于m m的的F Ff fm m 当 当 增大时 增大时 mgmgsinsin 增大到增大到m m的的F Ff fm m 时 时 m m相对绸带滑动 此时绸带两端的摩擦力仍大小相等 故没有达到相对绸带滑动 此时绸带两端的摩擦力仍大小相等 故没有达到M M的的F Ff fm m 故 故M M与与 绸带仍相对静止 绸带仍相对静止 C C 正确 正确 D D 错误 错误 答案 答案 C C 9 9 在机场货物托运外 常用传送带运送行李和货物 如图所示 在机场货物托运外 常用传送带运送行李和货物 如图所示 靠在一起的两个质地相同 质量和大小均不同的包装箱随传靠在一起的两个质地相同 质量和大小均不同的包装箱随传 送带一起上行 下列说法正确的是送带一起上行 下列说法正确的是 A A 匀速上行时 匀速上行时b b受三个力作用受三个力作用 B B 匀加速上行时 匀加速上行时b b受四个力作用受四个力作用 C C 若上行过程传送带因故突然停止时 若上行过程传送带因故突然停止时 b b受四个力作用受四个力作用 D D 若上行过程传送带因故突然停止后 若上行过程传送带因故突然停止后 b b受的摩擦力一定比原来大受的摩擦力一定比原来大 解析 由于两包装箱的质地相同 则动摩擦因数相同 无论两包装箱匀速 匀加速运解析 由于两包装箱的质地相同 则动摩擦因数相同 无论两包装箱匀速 匀加速运 动 动 a a b b之间均无相对运动趋势 故无相互作用力 包装箱之间均无相对运动趋势 故无相互作用力 包装箱b b只受三个力的作用 只受三个力的作用 A A 正确 正确 B B 错误 当传送带因故突然停止时 两包装箱加速度仍然相同 故两者之间仍错误 当传送带因故突然停止时 两包装箱加速度仍然相同 故两者之间仍 无相互作用力 无相互作用力 C C 错误 传送带因故突然停止时 包装箱受到的摩擦力与停止前无法错误 传送带因故突然停止时 包装箱受到的摩擦力与停止前无法 5 比较 所以比较 所以 D D 错误 错误 答案 答案 A A 1010 2012 2012 年六安模拟年六安模拟 如图所示 两根直木棍如图所示 两根直木棍ABAB和和CDCD相互平行 相互平行 斜靠在竖直墙壁上固定不动 水泥圆筒从木棍的上部匀速斜靠在竖直墙壁上固定不动 水泥圆筒从木棍的上部匀速 滑下 若保持两木棍倾角不变 将两木棍间的距离减小后固定滑下 若保持两木棍倾角不变 将两木棍间的距离减小后固定 不动 仍将水泥圆筒放在两木棍上部 则不动 仍将水泥圆筒放在两木棍上部 则 A A 每根木棍对圆筒的支持力变大 摩擦力变大 每根木棍对圆筒的支持力变大 摩擦力变大 B B 每根木棍对圆筒的支持力变小 摩擦力变大 每根木棍对圆筒的支持力变小 摩擦力变大 C C 圆筒仍能匀速滑下 圆筒仍能匀速滑下 D D 圆筒将匀加速滑下 圆筒将匀加速滑下 解析 保持两木棍倾角不变 两木棍间距减小时 每根木棍对圆筒支持力的角度变小 解析 保持两木棍倾角不变 两木棍间距减小时 每根木棍对圆筒支持力的角度变小 则支持力变小 摩擦力变小 而圆筒沿斜面下滑的分力不变 故圆筒将匀加速滑下 则支持力变小 摩擦力变小 而圆筒沿斜面下滑的分力不变 故圆筒将匀加速滑下 D D 正确 正确 答案 答案 D D 二 非选择题二 非选择题 本题共本题共 6 6 小题 共小题 共 5050 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算步分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算步 骤 有数值计算的要注明单位骤 有数值计算的要注明单位 1111 5 5 分分 在在 探究求合力的方法探究求合力的方法 的实验中 需要将橡皮条的一的实验中 需要将橡皮条的一 端端 固定在水平木板上 另一端系上两根细绳 细绳的另一端都有固定在水平木板上 另一端系上两根细绳 细绳的另一端都有 绳套绳套 如图如图 实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套 并互 实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套 并互 成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结点到达某一位置成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结点到达某一位置O O 1 1 某同学在做该实验时认为 某同学在做该实验时认为 A A 拉橡皮条的绳细一些且长一些 实验效果较好 拉橡皮条的绳细一些且长一些 实验效果较好 B B 拉橡皮条时 弹簧测力计 橡皮条 细绳应贴近木板且与木板平面平行 拉橡皮条时 弹簧测力计 橡皮条 细绳应贴近木板且与木板平面平行 C C 橡皮条弹性要好 拉结点到达某一位置 橡皮条弹性要好 拉结点到达某一位置O O时 拉力要适当大些时 拉力要适当大些 D D 拉力 拉力F F1 1和和F F2 2的夹角越大越好的夹角越大越好 其中不正确的是其中不正确的是 填入相应的字母填入相应的字母 2 2 若两个弹簧测力计的读数均为若两个弹簧测力计的读数均为 4 4 N N 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直 则 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直 则 选填选填 能能 或或 不能不能 用一个量程为用一个量程为 5 5 N N 的弹簧测力计测量出它们的合力 的弹簧测力计测量出它们的合力 理由是理由是 解析 解析 1 1 拉力拉力F F1 1和和F F2 2的夹角越大 而合力小 作图时相对误差太大 正确的选项为的夹角越大 而合力小 作图时相对误差太大 正确的选项为 A A B B C C 2 2 若两个弹簧测力计的读数均为若两个弹簧测力计的读数均为 4 4 N N 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直 则其合 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直 则其合 力为力为 4 4 N N 5 5 N N 故不能用一个量程为 故不能用一个量程为 5 5 N N 的弹簧测力计测量出它们的合力 的弹簧测力计测量出它们的合力 2 2 6 答案 答案 1 D 1 D 2 2 不能不能 量程太小量程太小 1212 5 5 分分 某同学在做某同学在做 研究弹簧的形变与外力的关系研究弹簧的形变与外力的关系 实验时 实验时 将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂 然后在其下部施加外将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂 然后在其下部施加外 力力F F 测出弹簧的总长度 测出弹簧的总长度L L 改变外力 改变外力F F的大小 测出几组的大小 测出几组 数据 作出外力数据 作出外力F F与弹簧总长度与弹簧总长度L L的关系图线如图所示 的关系图线如图所示 实验过程是在弹簧的弹性限实验过程是在弹簧的弹性限 度内进行的度内进行的 由图可知该弹簧的自然长度为由图可知该弹簧的自然长度为 cm cm 该弹簧的劲度系数为 该弹簧的劲度系数为 N m N m 解析 当外力解析 当外力F F 0 0 时 弹簧的长度即原长 时 弹簧的长度即原长 L L0 0 1010 cmcm 图线的斜率就是弹簧的劲度 图线的斜率就是弹簧的劲度 系数 即系数 即k k 10 102 2 N mN m 5050 N m N m 1 10 0 0 0 0 0 3 30 0 1 10 0 答案 答案 1010 5050 1313 9 9 分分 如图所示 质量为如图所示 质量为 6 6 kgkg 的木块静止在水平桌面上 的木块静止在水平桌面上 木块与桌面间的动摩擦因数为木块与桌面间的动摩擦因数为 0 50 5 现用与水平方向 现用与水平方向成成 37 37 角的斜向下的推力推木块 木块匀速前进 求该推力的大小 角的斜向下的推力推木块 木块匀速前进 求该推力的大小 g g 1010 m sm s2 2 sinsin 37 37 0 60 6 coscos 37 37 0 8 0 8 解析 木块的受力如图所示 将解析 木块的受力如图所示 将F F分解 由于木块处于平衡状态 分解 由于木块处于平衡状态 则则F Fcoscos 37 37 F FN N 0 0 F FN N G G F Fsinsin 37 37 0 0 解解 得 得 F Fcoscos 37 37 G G F Fsinsin 37 37 0 0 所以所以F F N N 6060 N N G G c co os s 3 37 7 s si in n 3 37 7 0 0 5 5 6 6 1 10 0 0 0 8 8 0 0 5 5 0 0 6 6 即推力的大小为即推力的大小为 6060 N N 答案 答案 6060 N N 1414 9 9 分分 电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力 但不能到绳的自由端去电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力 但不能到绳的自由端去 直接测量 某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器 工作原理如图所示 将相距为直接测量 某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器 工作原理如图所示 将相距为 L L的两根固定支柱的两根固定支柱 A A B B 图中小圆圈表示支柱的横截面图中小圆圈表示支柱的横截面 垂直于金属绳水平放置 在垂直于金属绳水平放置 在ABAB 的中点用一可动支柱的中点用一可动支柱C C向上推动金属绳 使绳在垂直于向上推动金属绳 使绳在垂直于ABAB的方向竖直向上发生一个偏的方向竖直向上发生一个偏 移量移量d d d d L L 这时仪器测得绳对支柱 这时仪器测得绳对支柱C C竖直向下的作用力为竖直向下的作用力为F F 1 1 试用试用L L d d F F表示这时绳中的张力表示这时绳中的张力F FT T 2 2 如果偏移量如果偏移量d d 1010 mmmm 作用力 作用力F F 400400 N N L L 250250 mmmm 计算绳中张力的大小 计算绳中张力的大小 7 解析 解析 1 1 设设C C 点两边绳的张力为点两边绳的张力为F FT1 T1和 和F FT2 T2 ABAB与与BCBC 的夹角为的夹角为 如图所示 如图所示 依对称性有 依对称性有 F FT1 T1 F FT2 T2 F FT T 由力的合成有 由力的合成有 F F 2 2F FT Tsinsin 根据几何关系有 根据几何关系有 tantan 2 2d d L L 联立解得 联立解得 F FT T F F 2 2d d d d2 2 L L2 2 4 4 因因d d L L 故 故F FT T F FL L 4 4d d 2 2 将将d d 1010 mmmm F F 400400 N N L L 250250 mmmm 代入代入F FT T F FL L 4 4d d 解得 解得 F FT T 2 5 102 5 103 3N N 答案 答案 1 1 F FT T 2 2 绳中的张力为绳中的张力为 2 5 102 5 103 3 N N F FL L 4 4d d 1515 10 10 分分 2012 2012 年阜阳模拟年阜阳模拟 如图所示 一根匀质绳质量为如图所示 一根匀质绳质量为M M 其两端固定在天花板上的其两端固定在天花板上的A A B B两点 在绳的中点悬挂一重两点 在绳的中点悬挂一重 物 物 质量为质量为m m 悬挂重物的绳 悬挂重物的绳PQPQ质量不计 设质量不计 设 分别分别 为绳为绳 子端点和中点处绳子的切线方