2012年高考物理高考试题+模拟新题分类汇编专题2力与物体的平衡

1、b单元力与物体的平衡b1力、重力、弹力b2 摩擦力b3力的合成与分解b4受力分析物体的平衡14. b42012 浙江卷如图所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m 1.0kg的物体.细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连.物体 静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 n.关于物体受力的判断（取g=9.8 m/s2）,下列说法正确的是（）a.斜面对物体的摩擦力大小为零b.斜面对物体的摩擦力大小为4.9 n ,方向竖直向上c.斜面对物体的支持力大小为4.943 n,方向竖直向上d.斜面对物体的支持力大小为4.9 n ,方向垂直斜面向上14. a 解析由弹簧秤的示数为 4

2、.9 n可知细绳对物体的拉力大小也为4.9 n,刚好等于物体的重力沿斜面向下的分力，因此物体在重力、绳子的拉力和斜面的支持力下能够保 持平衡状态，故选项a正确，选项b错误；由平衡条件，斜面对物体的支持力fn= macos30= 4.9 43n,方向垂直斜面向上，故选项c、d错误.16. b42012 课标全国卷如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的 压力大小为 n,球对木板的压力大小为n2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦，在此过程中（）a. n始终减小，n2始终增大b. n始终减小，n2始终减小c. n先增大后减小，n2始终减

3、小d. n先增大后减小，n2先减小后增大16. b 解析小球受重力、墙面的压力、木板的支持力而处于静止状态，故墙面的压力、木板的支持力的合力必与重力等大反向.设木板与竖直墙面的夹角为0 ,由受力分析知，墙对球的压力大小为n=mgcot 0 ,球对木板的压力与木板对球的支持力大小相等，故n2 =-m.当木板由图示位置缓慢转至水平时，0角逐渐增大，n、n2始终减小，b正确.sin 016. b42012 广东卷如图3所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45?,日光灯保持水平，所受重力为g左右两绳的拉力大小分别为916. b 解析日光灯受力如图所示，将 ti、t2分别

4、向水平方向和竖直方向分解，则有:tisin45=t2 sin45tcos45 + t2cos450 = g 解得:b正确.b5实验：探究弹力和弹簧伸长的关系34. b52012 广东卷(2)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.将弹簧悬挂在铁架台上， 将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(填“水平”或“竖直”)弹簧自然悬挂，待弹簧 时，长度记为l0；弹簧下端挂上祛码盘时，长度记为lx；在祛码盘中每次增加 10 g祛码，弹簧长度依次记为 li至l6,数据如下表：代表符号l0lxl1l2l3l4l5l6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.4135.3537.403

5、9.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为 .由表可知所用刻度尺的最小分度为0 2 4 6 8 10 12 14图8x ichm)图8是该同学根据表中数据作的图，纵轴是祛码的质量，横轴是弹簧长度与 的差值(填“l0”或“ l”).由图可知弹簧的劲度系数为 n/m ;通过图和表可知祛码盘的质量为g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s 2).34. (2)竖直 静止 l3 mm lx 4.9 10解析本实验是利用重力与弹力平衡获取若干数据，再利用图象处理数据得到劲度系数的.测量时，弹簧及刻度尺都要保持在竖直状态；读数时，要等弹簧静止时才能读取； 由记录的值可知，刻度尺的最小分度为0

6、.1 cm,但最小分度后还要估读一位，故记录l3是不符合规范的；弹簧的长度与弹簧挂上祛码盘时弹簧长度lx的差值才是由于添加祛码而伸长的长度；祛码盘的质量为mo,祛码的质量为 m,当挂上祛码盘时有：mog = k( lx lo),当祛码盘中的祛码质量为m时，弹簧的长度为 ln,此时有mog+mg= k(ln-lo),两式联立得：mgmg60x 10 3-0= k(ln- lx),即卜=昌；，由图象知图线的斜率为 k = 12x10 2_0 kg/m =0.50 kg/m，故 n x _ k lx-l027.35-25,35 x10 2劲度系数 k= k g= 4.9 n/m,而 m0=kg =1

7、0 g.g9.824 . b5 f2 e2 e32012 安徽卷如图19所示，装置的左边是足够长的光滑水平台 面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量m= 2 kg的小物块a装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接.传送带始终以u=2 m/s的速率逆时针转动.装置的右边是一光滑曲面，质量 m= 1 kg的小物块b从其上距水平台面高 h=1.0 m处由静止释 放.已知物块 b与传送带之间的动摩擦因数 科=0.2, l =1.0 m.设物块a、b间发生的是对 心弹性碰撞，第一次碰撞前物块 a静止且处于平衡状态.取 g=10 m/s 2.图19(1)求物块b与物块a第一次碰撞前的速

8、度大小；(2)通过计算说明物块 b与物块a第一次碰撞后能否运动到右边的曲面上;(3)如果物块a、b每次碰撞后，物块 a再回到平衡位置时都会立即被锁定，而当它们再 次碰撞前锁定被解除，试求出物块b第n次碰撞后的运动速度大小.25 .解析(1)设物块b沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v。.由机械能守恒知1 2mgh= 2mv得 v0 = v2gh设物块b在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a,则mg= ma设物块b通过传送带后运动速度大小为v,有v2v2= 2al联立解得v= 4 m/s由于vu = 2 m/s ,所以v=4 m/s即为物块b与物块a第一次碰撞前的速度大小.(2

9、)设物块a、b第一次碰撞后的速度分别为v、v1,取向右为正方向，由弹性碰撞知mv= mv+ mv 1cle 1c mv= 2mv + 2mv14解得 v1 = -v= - m/s 33即碰撞后物块 b沿水平台面向右匀速运动.设物块b在传送带上向右运动的最大位移为l ,则0 v1= 2a得 l，= - m1 m 9所以物块b不能通过传送带运动到右边的曲面上.(3)当物块b在传送带上向右运动的速度为零后，将会沿传送带向左加速. 可以判断，物块b运动到左边台面时的速度大小为vi,继而与物块 a发生第二次碰撞.设第二次碰撞后物块b速度大小为v2,同上计算可知v2=1vi= 11 2v3 3物块b与物块

10、a第三次碰撞、第四次碰撞，碰撞后物块b的速度大小依次为v3=1v2= 11 )v3 3v4= 3= i- 4v3 3则第n次碰撞后物块b的速度大小为 vn= (3) nv.b6实验：验证力的平行四边形定则22. b62012 浙江卷在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡 皮筋、细绳套和一把弹簧秤.(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力rn)0.501.001.502.002.503.003.50x(10 2m)0.741.802.803.724.6015.5816.42用作图法求得该弹簧的劲度系数k=n/m；(2)某次实验中，弹簧秤

11、的指针位置如图所示，其读数为 n;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 n ,请在答题纸上画出这两个共点力的合力f合；(3)由图得到f合=n. 22.答案(1)53(5155)(2)2.10(2.082.12) 图略(3)3.3(3.13.5)解析如图所示，在图象上取相距较远的两点p(0.50,0.31)、q(6.00,3.25)、弹簧,，、一 一 3.25 -0.31的劲度系数 k=不加 n/cm = 0.53 n/cm =53 n/m ;6.00 0.50(2)利用作图法作出两个力的图示;(3)利用作图法求合力.年餐婶长昌(抖板声板o、o始终等高，则()竖直方向有:t增大.b7

12、力与平衡问题综合17. b72012 山东卷如图所示，两相同轻质硬杆 oq oo可绕其两端垂直纸面的水平 轴o o、q转动，在o点悬挂一重物 m将两相同木块 m紧压在竖直挡板上，此时整个系统 保持静止.ff表示木块与挡板间摩擦力的大小， fn表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且a. ff变小b . ff不变c. fn变小 d . fn变大17. bd 解析对o点受力分析如图所示.对m受力分析如图所示t = t.水平方向有：t sin 0 =fn,当0竖直方向有：t cos。+mg= ff,解得增大时，t增大，t增大，sin 0增大，所以fn增大;ff = 1以m

13、g所以ff不变.图924. b72012 课标全国卷拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具 (如图).设拖把头 的质量为拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数科，重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为0 .(1)若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小.(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力 的比值为 入.已知存在一临界角。0,若0 0 0,则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tan 0 0.24.解析(1)设该同学沿拖杆方向用大小为f的力推拖把.将推

14、拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有fcos 0 + mg= ndfsin 0 =f式中n和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力.按摩擦定律有f =科 n联立式得f= t; mgdsin 0 cos 0 为(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应有fsin 0 w 入 nd这时，式仍满足.联立式得sin 。一入 cos 0 w 入现考察使上式成立的 0角的取值范围.注意到上式右边总是大于零，限为零，有sin。一入 cos 0 0使上式成立的0角满足。w。0,这里。0是题中所定义的临界角，即当 管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把.临界角的正切为tan 0 0=入且当f无

15、限大时极1 . 2012 洛阳模拟如图所示，小车上有一根固定的水平横杆，横杆左端固定的轻杆与竖直方向成0角，轻杆下端连接一小铁球；横杆右端用一根细线悬挂一小铁球，当小车做匀变速直线运动时，细线保持与竖直方向成a角，若。“，则下列说法中正确的是 ()a.轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上b.轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上c.小车一定以加速度gtan a向右做匀加速运动d.小车一定以加速度gtan 0向右做匀加速运动1. b 解析由于两小球加速度方向相同，所受弹力方向也应该相同，所以轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上，选项a错误，选项b正确；对细线悬挂的小球受力分析，由牛顿第二定律可得，小车

16、一定以向右的加速度 gtan “做匀变速运动，可能向右加速，也可能向 左减速，选项c d错误.2. 2012 陕西联考如图甲所示，斜面体固定在水平面上， 斜面上有一物块在拉力 f的作用下始终处于静止状态，取沿斜面向上为正方向，拉力f在如图乙所示的范围内变化.则图中物块所受的摩擦力 ff与时间t的关系可能正确的是（）bd2. b 解析物块在重力、支持力、摩擦力和拉力 f作用下处于平衡状态.在 f=0,此时物块所受的摩擦力大小为 mgiin 0 ,方向沿斜面向上，a、c错误；由于 线性变化，由平衡条件可知 ff也随时间线性变化，b正确、d错误.3. 2012 湖北百校调考如图所示，100个大小相同

17、、质量均为 m且光滑的小球,11时刻, f随时间静止放置于两个相互垂直且光滑的平面上.小球的作用力大小为（）平面a*水平面的夹角为 30 .则第2个小球对第3个a. 0.5 mg b. 48 mgc. 49mg d . 98mg3. c 解析以第3个到第 作用，即重力、斜面的支持力和第 沿斜面方向的受力应平衡，所以有100个这98个小球组成的整体为研究对象，受到三个力的2个小球对第3个小球的作用力，由于整体处于平衡状态,f23= 98mgsin304. 2012 天津联考如图所示，滑块 a与小球 套在水平直杆上.现用大小为 10 n、与水平方向成 速运动，运动过程中 a、b保持相对静止.已知

18、a、 为 10 m/s 2,则（）=49mg选项c正确.b用一根不可伸长的轻绳相连，且滑块a30。角的力f拉b,使a b一起向右匀b的质量分别为2 kg、1 kg,重力加速度a.轻绳与水平方向的夹角0 =30b.轻绳与水平方向的夹角。=60c.滑块a与水平直杆之间的动摩擦因数为d.滑块a与水平直杆之间的动摩擦因数为,34,354. ad 解析以a b整体为研究对象,由平衡条件，在水平方向上f = fcos300 ,在竖直方向上fn= (m+rnqgfsin30 ,且f =科fn,联立解得选项c错误，选项d5正确；隔离物体 b,设轻绳拉力为 t,由正交分解法和平衡条彳%在水平方向上：tcos 0 =fcos30 ,在竖直方向上： tsin 0 =mgfsin30 ,联立解得 0 =30 ,选项 a正确，选 项b错误.5. 2012 太原模拟如图 z1 3所示，物体p放在粗糙水平面上，左边用一根轻弹簧与竖直墙相连，物体静止时弹簧的长度小于原长.若再用一个从0开始逐渐增大的水平力 f向右拉p,直到拉动，那么在 擦力f的大小的变化情况a.弹簧