（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练1 力与物体的平衡（含解析）

专题限时训练1力与物体的平衡时间：45分钟一、单项选择题1如图所示是悬绳对称且长度可调的自制降落伞，用该伞挂上重为g的物体进行两次落体实验，悬绳的长度l1l2，匀速下降时每根悬绳的拉力大小分别为f1、f2，则(b)af1f2cf1f2g解析：设每根绳与竖直方向的夹角为，绳子根数为n，则nfcosg，绳长变大时，夹角变小，f变小，选项b正确2(2019全国卷)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示两斜面、固定在车上，倾角分别为30和60.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面、压力的大小分别为f1、f2，则(d)af1mg，f2mg bf1mg，f2mgcf1mg，f2mg df1mg，f2mg解析：分析可知工件受力平衡，对工件受到的重力按照压紧斜面和的效果进行分解如图所示，结合几何关系可知工件对斜面的压力大小为f1mgcos30mg、对斜面的压力大小为f2mgsin30mg，选项d正确，a、b、c均错误3用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为l.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为l，斜面倾角为30，如图所示，则斜面上物体所受摩擦力(重力加速度为g)(d)a大小为mg，方向沿斜面向上b大小为mg，方向沿斜面向下c大小为mg，方向沿斜面向上d等于零解析：弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据平衡条件得fmg，对放在斜面上的物体受力分析，此时弹簧的拉力大小仍为fmg，设物体所受的摩擦力沿斜面向上，根据平衡条件得ff2mgsin300，解得f0，选项d正确4“嫦娥三号”着陆器在月球表面软着陆后，着陆器的机械手臂带着“玉兔号”月球车缓慢地下降到月球表面，下落过程中机械手臂与“玉兔号”月球车保持相对静止如图所示，由位置1到位置3，着陆器对“玉兔号”月球车的支持力fn和摩擦力ff大小变化情况是(b)afn变小，ff变小 bfn变小，ff变大cfn变大，ff变小 dfn变大，ff变大解析：开始时“玉兔号”月球车受重力和支持力，下降过程还受到沿接触面向上的静摩擦力；静摩擦力等于重力沿接触面向下的分力，即ffmgsin，随角度的增大，摩擦力增大，支持力fnmgcos，随角度的增大，支持力逐渐减小，b正确5飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等多项作战任务如图所示为飞艇拖拽扫雷具扫除水雷的模拟图当飞艇匀速飞行时，绳子与竖直方向恒成角已知扫雷具质量为m，重力加速度为g，扫雷具所受浮力不能忽略，下列说法正确的是(c)a扫雷具受3个力作用b绳子拉力大小为c海水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力d绳子拉力一定大于mg解析：对扫雷具进行受力分析，受到重力、浮力、拉力和水的水平方向的阻力，如图所示，故a错误；根据平衡条件，有：竖直方向：f浮tcosmg水平方向：ftsin计算得出：t，故b错误；扫雷具受到海水的水平方向的阻力等于绳子拉力的水平分力，即小于绳子的拉力，而绳子拉力不一定大于mg，故c正确、d错误6如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球p在水平外力f的作用下处于静止状态，p与圆心o的连线与水平面的夹角为，将力f在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90，框架与小球始终保持静止状态在此过程中，下列说法正确的是(b)a框架对小球的支持力先减小后增大b力f的最小值为mgcosc地面对框架的摩擦力先减小后增大d框架对地面的压力先增大后减小解析：以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意图，如图所示根据几何关系可知，当f顺时针转动至竖直向上之前，支持力n逐渐减小，f先减小后增大，当f的方向沿圆的切线方向向上时，f最小，此时：fmgcos，故a错误，b正确；以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力f的作用；由图可知，f沿顺时针方向转动的过程中，f沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，故c错误；f沿顺时针方向转动的过程中，f沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，故d错误7如图所示，a、b两个定滑轮安装在竖直的固定杆上，两滑轮的高度差为d，水平距离为d，质量分别为m和m的两物体，由跨过定滑轮的细绳连接，不计滑轮的大小、质量及一切摩擦现两物体处于静止状态，则(c)a两物体的质量m和m不相等b两竖直杆对滑轮的作用力大小相等co1a段杆对滑轮的作用力大小是o2b段杆对滑轮作用力大小的倍do1a段杆对滑轮的作用力大小是o2b段杆对滑轮作用力大小的2倍解析：由于滑轮两边绳上的张力大小总是相等的，因此两物体的质量相等，即mm，选项a错误；根据力的平衡可知，杆对滑轮的作用力等于滑轮两边绳子上的张力的矢量和，由几何关系可知，a滑轮两边绳子的夹角为60，则o1a段杆对滑轮的作用力大小为f12mgcos30mg，同理可知，o2b段杆对滑轮的作用力大小为f2mg，因此选项b、d错误，c正确二、多项选择题8质量均为m的两物块a和b之间连接着一个轻质弹簧，弹簧劲度系数为k，现将物块a、b放在水平地面上一斜面体的斜面上等高处，如图所示，弹簧处于压缩状态，且物块与斜面体均能保持静止已知斜面的倾角为，两物块和斜面间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力下列说法正确的是(重力加速度为g)(bd)a斜面体和水平地面间一定有静摩擦力b斜面对a、b组成的系统的静摩擦力为2mgsinc若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动d弹簧的最大压缩量为(2cos2sin2)解析：对斜面体和物块a、b整体分析，可知斜面体和水平地面间没有静摩擦力，选项a错误；对a、b整体分析，由平衡条件知，静摩擦力f2mgsin，选项b正确；对a分析，当a受到最大静摩擦力时，弹簧被压缩至最短，此时(kx)2(mgsin)2(mgcos)2，解得最大压缩量x(2cos2sin2)，选项d正确；若将弹簧拿掉，静摩擦力减小，物块继续保持静止，选项c错误9如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，在圆环的最高点有一个光滑小孔，一根轻绳的下端系着小球，上端穿过小孔用力拉住，开始时绳与竖直方向夹角为，小球处于静止状态，现缓慢拉动轻绳，使小球沿光滑圆环上升一小段距离，则下列关系正确的是(ac)a绳与竖直方向的夹角为时，f2mgcosb小球沿光滑圆环上升过程中，轻绳拉力逐渐增大c小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力大小不变d小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力逐渐增大解析：对小球受力分析，小球受到重力mg、轻绳的拉力f和圆环的弹力n，如图，根据平衡条件可以知道：mg和n的合力与f大小相等、方向相反，根据几何知识得知：nmg，且有f2mgcos，选项a正确小球沿圆环缓慢上移，处于动态平衡状态，对小球进行受力分析，小球受重力g，拉力f，圆环的弹力n，三个力满足受力平衡作出受力分析图如图，由相似三角形可以知道：，则得：fmg，nmg，当a点上移时，半径r不变，ab减小，故f减小，n不变，选项b、d错误，c正确10.如图所示，在竖直平面内，一轻质绝缘弹簧上端固定在p点，下端与带电小圆环连接，带电小圆环套在半径为r的光滑绝缘大圆环上，大圆环的圆心o点固定一个带电小球，带电小圆环与带电小球均可看做点电荷，它们的电性相同且电荷量大小均为q，p点在o点的正上方，当把带电小圆环放在大圆环a、b位置时，带电小圆环均能保持平衡，且b点与o点在同一水平线上，带电小圆环在b位置平衡时，大圆环与带电小圆环之间刚好无相互作用力，已知apoaop30，静电力常量为k，则下列说法正确的是(bd)a带电小圆环在a位置时弹簧一定处于压缩状态b带电小圆环在a位置平衡时，大圆环与带电小圆环之间无弹力c带电小圆环的重力为kd弹簧的劲度系数为k解析：在b位置，对带电小圆环受力分析可知：gktan60k，选项c错误；小圆环在a位置时，若弹簧给带电小圆环斜向下的弹力，不论有没有大圆环的弹力，带电小圆环都不可能平衡，故弹簧一定处于拉伸状态，选项a错误；带电小圆环在a位置平衡时，对带电小圆环受力分析，假设两圆环之间的相互作用力为f，由平衡知识：fapsin30sin30，fapcos30cos30g，解得f0，即两圆环之间无弹力，选项b正确；由平衡条件可知，a、b两位置的弹簧弹力分别为：fak，fb，弹簧形变量为xr，由胡克定律得弹簧的劲度系数为k，选项d正确三、计算题11如图所示，质量为mb24 kg的木板b放在水平地面上，质量为ma22 kg的木箱a放在木板b上一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为37.已知木箱a与木板b之间的动摩擦因数10.5.现用水平向右、大小为200 n的力f将木板b从木箱a下面匀速抽出(sin370.6，cos370.8，重力加速度g取10 m/s2)，则木板b与地面之间的动摩擦因数2的大小为多少？答案：0.3解析：对a受力分析如图甲所示：根据题意得：ftcosff1fn1ftsinmagff11fn1由得：ft100 n对a、b整体受力分析如图乙所示，根据题意得：ftcosff2ffn2ftsin(mamb)gff22fn2由得：20.312如图所示，两根直金属导轨mn、pq平行放置，它们所构成的平面与水平面间的夹角37，两导轨间的距离l0.50 m一根质量m0.20 kg的直金属杆ab垂直放在两导轨上且与导轨接触良好，整套装置处于与ab垂直的匀强磁场中在导轨的上端接有电动势e36 v、内阻r1.6 的直流电源和电阻箱r.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin370.60，cos370.80，重力加速度g取10 m/s2.(1)若金属杆ab和导轨间的摩擦可忽略不计，磁场方向竖直向下，磁感应强度b10.30 t，要使金属杆ab静止在导轨上，求电阻箱接入电路中的电阻(2)若金属杆ab与导轨间的动摩擦因数0.30，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度b20.40 t，欲使金属杆ab静止，则电阻箱接入电路