2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 1 力 物体的平衡 考点高分解题综合训练

用心 爱心 专心 1 力力 物体的平衡考点高分解题综合训练物体的平衡考点高分解题综合训练 1 下列对运动的认识不正确的是 A 亚里士多德认为物体的自然状态是静止的 只有当它受到力的作用才会运动 B 伽利略认为力不是维持物体速度的原因 C 牛顿认为力的真正效应总是改变物体 的速度 而不仅仅是使之运动 D 伽利略根据理想实验推论出 如果没有摩擦 在水平面上的物体 一旦具有某一个 速度 将保持这个速度继续运动下去 1 A 2 武汉市水果湖建有一座李白放鹰台 每年春天吸引许多游客前往放风筝 会放风筝的 人 可使风筝静止在空中 如图 1 25 所示四幅图中 AB 代表风筝截面 OL 代表风筝线 风 向水平 风筝可能静止的是 2 B 解析 因风对风筝的作用力的方向垂直 AB 面 由平衡条件可知 B 对 3 如图 1 26 所示 物体 A B 放在物体 C 上 水平力 F 作用于 A 使 A B C 一起匀速 运动 各接触面间的摩擦力的情况是 A A 对 C 有向左的摩擦力 BC 对 B 有向左的摩擦力 C 物体 C 受到三个摩擦力的作用 D C 对地有向右的摩擦力 3 A 解析 以 A 为研究对象 所受合外力为零 故 C 对 A 有向右的摩擦力 A 对 c 有向 左的摩擦力 选项 A 正确 对 B 因其所受合外力为零 故 B C 间没有摩擦力 选项 B 错误 选 A B c 整体为研究对象 在 F 作用下向左匀速运动 所受合外力为零 故知地面对 C 有 向右的摩擦力 C 对地面有向左的摩擦力 C 受到 A 地面给它的两个摩擦力的作用 选项 C D 都错误 4 沿水平方向的转动轴 0 上固定一根轻杆 杆端固定一个金属小球 A A 随转轴及轻杆在 竖直平面内匀速转动 某一时刻位置如图 1 27 所示 BC 为过 A 的竖直方向 此时刻轻杆对 金属小球 A 的作用力的可能方向在下面的哪个范围内 A 沿 AO 方向 B 在 AB 及 AO 的范围内 C 沿 AB 方向 D 在 AB 及 OA 延长线间的范 围内 4 B 解析 由于匀速圆周运动的小球所受合外力指向圆心 且合外力为重力与杆对球弹 用心 爱心 专心 2 力的合力产生 故弹力必定在 AO 与 AB 所夹的范围内 5 如图 1 28 所示 物块 M 通过与斜面平行的细绳与小物块 m 相连 斜面的倾角 a 可 以改变 讨论物块 M 对斜面的摩擦力大小 则有 A 若物块 M 保持静止 则 a 角越大 摩擦力一定越大 B 若物块 M 保持静止 则 a 角越大 摩擦力一定越小 C 若物块 M 沿斜面下滑 则 a 角越大 摩擦力一定越大 D 若物块 M 沿斜面下滑 则 a 角越大 摩擦力一定越小 5 D 解析 由于题干中不能确定 M 与 m 的大小关系 故静摩擦力的方向 大小均不能确 定 选项 AB 错误 而滑动摩擦力 f 与正压力 Mgcos a 成正比 斜面倾角 a 越大 压力越小 滑动摩擦力越小 故选项 C 错误 选项 D 正确 6 如图 1 29 所示 质量分别为 10 kg 的物体 A 和 B 过滑轮与物体 C 相连 平面和斜面 间的动摩擦因数均为 0 2 斜面的倾角为 37 o 若 C 刚好能匀速拉动 A 和 B 下滑 则物体 C 的质量为 g 取 10 m s2 A 9 6 kg B 80 kg C 36 kg D 76 kg 6 A 解析 物体 A 处于平衡状态所以绳的拉力为 T1 mAg 20N 再分析 B 的受力情况 如图所示 f mBgcos 16 N T1 20N 所以 T2 f T1 mBgsin 96N 物体 C 处于平衡 状态 所以 mcg T2 96 N mc 9 6 kg 7 小木块放在倾角为 a 的斜面上 受到一个水平力 F F O 的作用处于静止 如图 1 30 所示 则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向及其与竖直向上的方向的夹角 可能是 A 合力的方向竖直向上 O B 合力的方向向右上方 a C 合力的方向向左上方 a 7 CD 解析 小木块静止在斜面上 受到 4 个力的作用 竖直向下的重力 水平向右的力 F 斜面的支持力和摩擦力 这四个力的合力为零 因为重力与 F 的合力方向必为向右下方 所以斜面的支持力和摩擦力的合力方向必为向左上方 即 0 90o 力 F 较小时 a 故选项 CD 正确 8 在倾角为 30 的光滑斜面底端固定一个垂直于斜面的挡板 物体 A B 用轻弹簧连接 并放在斜面上 如图 1 31 所示 已知物体 A 的质量 mA 2 kg 物体 B 的质量 mB 1kg 弹簧 的劲度系数为 k 100 N m 现将物体 B 从静止状态沿斜面向下压 10 cm 后释放 g 取 10m s2 则在 B 运动的过程中 A 物体 A 不会离开挡板 A 对挡板的最小压力为 5 N B 物体 A 不会离开挡板 A 对挡板的最小压力为 10 N C 物体 A 不会离开挡板 物体 B 振动的振幅为 15 cm D 物体 A 会离开挡板 8 A 解析 物体 B 静止时的位置为振动的平衡位置 此时弹簧的弹力为 kx0 mBgsin 30 o 5 N 即 x0 5 cm 将 B 物体下压 10 cm 后 根据简谐振动的对称性可知 物体 B 运动的最高 点距平衡位置为 10 cm 此时弹簧伸长 5 cm 弹簧的弹力为 5 N 则 A 物体不会离开挡板 挡板对 A 的弹力最小值为 5 N 由以上分析可知选项 A 正确 9 如图 1 36 所示 质量 m 2 kg 的物体放在倾角 30 o的斜面上处于静止 若用 F 5 N 的力竖直向上提物体 则 A 斜面受到的摩擦力减小了 5 N B 斜面受到的摩擦力减小了 2 5 N C 斜面受到的摩擦力与压力的合力减小了 5 N D 斜面受到的摩擦力与压力的合力减小了 2 5 N 9 BC 解析 受力如图 由图知 厂减小 又 Fsin 2 5 N 故 减小了 5 N 斜面受到 的摩擦力与压力的合力方向竖直向下 大小等于 mg F 所以其合力减小了 5 N 10 电梯修理员或牵引 ks5u 专家常常需要检测金属绳中的张力 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 1 33 所示 将相距为 L 的两根固定支柱 A B 图中小圆圈表示支柱的横截面 垂直于金属绳水平放置 在 AB 的中 点用一可动支柱 c 向上推动金属绳 使绳在垂直于 AB 的方向竖直向上发生一个偏移量 d d L 这时仪器测得绳对支柱 C 竖直向下的作用力为 F 用心 爱心 专心 4 1 试用 L d F 表示这时绳中的张力丁 2 如果偏移量 d 10 mm 作用力 F 400 N L 250mm 计算绳中张力的大小 10 解析 依对称性将仪器测得的绳对支柱 C 竖直向下的作用力 F 按作用效果分解为沿 两绳方向的两个分力 Tl T2 T 由力的合成有 F 2Tsin 根据几何关系有 解得 因 d L 故 2 代人数据得 T 2 500 N 11 有一只小虫重为 G 不慎跌人一个碗中 如图 1 34 所示 碗内壁为一半径为 R 的球壳 的一部分 且其深度为 D 碗与小虫脚间的动摩擦因数为 若小虫可顺利爬出碗口而不会 滑入碗底 则 D 的最大值为多少 用 G R 表示 D 11 解析 如图所示 设过碗的边缘的半径与竖直方向的夹角为 小虫爬到碗的边缘 时所受到的支持力为 N 摩擦力为 f 则 又 f N 所以有 tan 由几何关系可知 D R 1 cos 联 立上述各式解得 12 某空间区域存在匀强电场和匀强磁场 匀强电场的电场强度为 0 5 N C 一带电量为 q 10 3C 质量为 m 3 10 5kg 的油滴从高 5 m 处落入该区域后 恰好做匀速直线运动 忽略 空气阻力的作用 求匀强磁场的磁感应强度的最小值 g 取 10m s2 12 0 04 T 解析 带电油滴进入电场和磁场区域后做匀速直线运动 所以油滴处于受力平衡状态 油滴受力如图所示 由于进入场区时速度竖直向下 所以磁场力 f 一定在水平方向上 与重 力垂直 所以电场力 F 在水平方向的分力等于磁场力 f 在竖直方向的分力等于重力 G F qE 10 3C 0 5 N C 5 10 4N mg 3 10 4N 设 F 与竖直方向的夹角 为 竖直方向上有 mg Fcos 水平方向上有 f Fsin 由 式可得 f 4 10 4N 设油滴下落到场区时的速度为 v 当速度与磁场垂直时 粒子所 用心 爱心 专心 5 受的磁场力最大 所以当磁场与速度垂直时 磁场的磁感应强度最小 设磁感应强度的最小 值为 B 由 f 13 如图 1 35 所示 物体的质量为 2kg 两根轻绳 AB 和 AC 的一端连接于竖直墙上 BAC 另一端系于物体上 在物体上另施加一个方向与水平线也成 角的拉力 F 若要 使两绳都能伸直 求拉力 F 的大小范围 60 o 13 解析 题中绳都伸直后 作出 A 的受力图如图所示 以水平方向为 x 轴 以竖直方向 为 y 轴 建立直角坐标系 由平衡条件有 x 轴 y 轴 由 式得 联立得 要使两绳都能绷直 则有 FAB O FAC O 由 式得 F 有最大值 由 式得 F 有最小值 综合得 F 的取值范围为 14 如图 2 36 所示 水平放置的平行的两条光滑金属导轨 PQ 和 MN 处在竖直方向的匀 强磁场中 一端和电池 电阻 R 相连 电池的电动势 E 3 O V 内阻 r 0 50 电阻 R 3 5 金属棒 AB 跨接在导轨上 AB 的电阻 R1 1 0 Q 其余电阻不计 当金属棒 AB 以 3 0 m s 的速度向右匀速运动时 金属导轨中的电流恰为零 当 AB 在水平力 F 作用下向左匀 速运动时 水平力做功的功率是 2 0W 求水平力 F 的大小和方向 用心 爱心 专心 6 14 解析 1 0 N 方向向左解析 金属棒 AB 向右运动 切割磁感线产生的感应电动势 等于电池的电动势时 电路中无电流 则 E BLv1 金属棒 AB 向左切割磁感线运动产 生感应电动势 可以判断感应电动势的方向和电池的电动势方向相同 电路中的电流设为 I 有 I El E I2 r R R1 其中 IE1等于水平力做功的功率 即 IEl 2W 代入 式得 I l 0 A I 0 4 A 舍 金属棒 AB 受水平力 F 和安培力处于平衡 有 F F安 BIL 由 式可得 方向向左 考点小资料考点小资料 共点力作用下平衡条件的三个推论共点力作用下平衡条件的三个推论 物体在共点力作用下平衡的条件是合力为零 即 F 0 由此可得出以下三个推论 推论一 物体在若干个力作用下平衡 则其中任意一个力必与其他力的合力等值反向 推论二 物体在若干个力作用下平衡 则这些力的矢线构成封闭多边形 若三个力作用 于物体使其平衡 则三力必构成封闭三角形 推论三 若有三个力作用于物体并使其处于平衡状态 且这三个力彼此不平行 则这三 个力必为共点力 利用这三个推论可以迅速而简便的解决许多静力学 问题 现举例说明 例 1 如图 l 处于水平面上的物体 在斜向上拉力 F1的作用下做匀速直线运动 则物体 所受拉力 F1与地面磨擦力 F2的合力 F 的方向一定 A 斜向右上方 B 竖直向上 C 斜向左上方 D 无法确定 解析 物体受重力 G 拉力 F1 地面支持力 FN与地面磨擦力 F2的作用 如图 2 设重力 G 与地面支持 FN的合力为 F3 由推论一得知 F3与 F 必为等值反向 由于 FN G 均沿竖直 方向 F3必定竖直向上 因而答案 B 是正确的 例 2 在光滑的水平桌面上有一根细绳 绳的一端固定于桌面上的 0 点 现对绳的自由端 施加两个靠近桌面的水平拉力 使绳被拉直且静止于向东偏南 a 角的位置 已知 F1的大小 其方向为正东 如图 3 求另一力 F2的最小值 用心 爱心 专心 7 解析 绳的自由端 A 受三个力的作用 拉力 F1 F2和细绳对 A 端的拉力 T 此三力的合 力为零 由推论二知 这三力必定构成封闭三角形 以 F1的末端为 F2的始端 再以 F2的末 端为 T 的始端 则 T 的末端必与 F1的始端重合 在图 4 中 由于 F1的大小 方向均已知 拉力 T 的方向沿绳指向 0 为使 F2取最小值 F2的方向必与丁的方向垂直 可知 F2min FsinA 例 3 一个质量为 m 50kg 的均匀圆柱体 置于高为 h 的台阶旁 圆柱体半径 r 2h 如图 5 柱体与台阶接触处是粗糙的 若在图中 A 处施以最小力 F 2 5 102N 使圆柱体刚能