高考物理二轮复习共点力的平衡含答案解析

1、2014年高考二轮复习专题训练之共点力的平衡1.滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动。如图 1所示，一个小孩正在滑梯上匀速下滑，则()A.小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等B.小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等图1C.小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等D.小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等2 .如图2所示，100个大小相同、质量均为 m且光滑的小球，静止放置于L形光滑木板上。木板斜面 AB与水平面的夹角为 30。则第2个小球对第3个小球的作用力大小为()图2Amg2B. 48mgC. 49mgD. 98mg3.将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第

2、 3、4块固定在地基上，第 1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30。假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第 1、2块石块间的作用力 F1和第1、3块石块间的作用力 F2的大小之比为图3A. 1 ： 2C.3 : 3B. 3 ： 2D. 3 ： 1.如图，在场强为 E匀强电场中有一个质量为 m的带正电小球 A悬挂在绝缘细线上，当小球静止时，细线与竖直方向成 30角，己知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电量应为A B r C - D A. B. C. D.2E【解析】试题分析：小球受到三个力作用：重力mg电场力F和细线的拉力 T,根据平衡条件得知：F和T

3、的合力与重力 mg大小相等、方向相反，作出电场力在三种不同方向下合成图如图，可以看出，当电场力 F与细线的拉力 T垂直时，电场力最小，由图求出电场力的最小值为故选D 考点：电场强度；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用.点评：本题与动态平衡问题类似，采用图解法分析极值的条件，也可以运用函数法分析.如图，在场强为 E匀强电场中有一个质量为 m的带正电小球 A悬挂在绝缘细线上，当小球静止时，细线与竖直方向成 300角，己知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，则小球所带的电量应为A ：B r C ，二 D A. B C DE E S 2E【答案】D【解析】试题分析：小球受到三个力作用：重力

4、mg电场力F和细线的拉力 T,根据平衡条件得知：F和T的合力与重力 mg大小相等、方向相反，作出电场力在三种不同方向下合成图如图，可以 看出，当电场力 F与细线的拉力 T垂直时，电场力最小，由图求出电场力的最小值为 见广喇腑Mg2E故选D 考点：电场强度；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用.点评：本题与动态平衡问题类似，采用图解法分析极值的条件，也可以运用函数法分析.m的物体分别通过细线跨.如下图所示，重物 A、B叠放在水平桌面上。质量分别为过定滑轮水平系在重物 A B上，已知mm+n3, A、B保持静止。现将m3解下放在物体 A的上方，发现A B仍处于静止。关于 A B间的摩擦力

5、fl和B与桌面的摩擦力f 2的变化情况，下列说法中正确的是1变大，人不变；变大，右变大变小，人不变人变大变小， 【答案】D 【解析】 试题分析：对于重物A,受水平向左的拉力和静摩擦力 工，处于平衡。加；放到重物A上时，工 一定变小。对于重物 B,开始时受到水平向右的拉力大小为取g , A给的水平向左的静摩擦力大小为工二（叫+烟）g ,由于叫叫+阿，故桌面可定要给B 一个水平向左的静摩擦力 人，此时 有：.g =卜工，当地放到重物A上时，工减小，故工变大，故选D 考点：考查了共点力平衡和静摩擦力点评：本题的关键是先判断 工的变化，然后根据 B的受力情况和力的平衡判断.如图所示，石拱桥的正中央有一

6、质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为“，重力加速度为g,若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面 所受弹力的大小为（）A. 42sin ;C. m mgtan ;8.如图所示，用细绳系住放在倾角为b. Jm2cos:D. m mgcot ;0的光滑斜面上的球，当细绳由水平方向缓慢向上偏移至竖直方向的过程中，细绳上的拉力将A.逐渐增大C.先增大后减小B.逐渐减小()D.先减小后增大.质量为m的金属导体棒置于倾角为 g的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为，当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰能在导轨上静止。如图所示的四个图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中导体棒与导轨间的摩擦力可能为零的

7、是【答案】ACD【解析】试题分析：杆子受重力，竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，不受摩擦力，故A正确；杆子受重力，垂直向下的安培力，垂直向上的支持力，若无摩擦力，不能平 衡，故B错误；杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩 擦力，故 C正确；杆子受重力、沿斜面向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不 受摩擦力，故D正确；故选ACD.考点：安培力；力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用.点评：解决本题的关键掌握安培力的方向判定，以及能正确地进行受力分析，根据受力平衡判断杆子是否受摩擦力.如图所示，清洗楼房光滑玻璃的工人常用一根绳索将自己悬

8、在空中，工人及其装备的总重量为G,且视为质点.悬绳与竖直墙壁的夹角为 a ,悬绳对工人的拉力大小为Fi,墙壁对工人的弹力大小为F25U()Fi= G/sin aF2= G tan aC.若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则Fi与F2的合力变大D.若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则Fi减小,F2增大【答案】B【解析】试题分析：工人受到重力、支持力和拉力，如图所示工工-十.儿 77 G0A根据共点力平衡条件，有月二；错误coscr日根据共点力平衡条件，有 鸟；正确c根据共点力平衡条件可知，g与E 的合力与重力平衡，当工人缓慢下移时，尺与月的合力保持不变；错误D当工人缓慢下移时，细绳与竖直方向的夹角

9、a变小，故变小，E变小；错误故选B考点：共点力平衡的条件及其应用点评：本题关键是工人受力平衡，当工人下移时，细绳与竖直方向的夹角变小，根据共点力平衡条件，由几何关系得到 月与E的表达式，再讨论变化情况。 X. 上11.蹦床可简化为如图所示，完全相同的网绳构成正方形，。a、b、c?等为网绳的结点。当网水平张紧时，若质量为m的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O点，当该处下凹至最低点时，网绳aOe cOg均成120向上的张角，此时 O点受到的向下的作用力为F,则这时O点周围每根网绳的拉力的大小为（）A. F/4B. F/2(F+mg) /4D. (F+ mg) /2试题分析：因为网绳完全相同，并且构

10、成的是正方形,O点到最低是aoe, goc所成的角度是，且Fa与Fe的合力为120彳/三居，同理Fg与Fc的合力也是 彳/三今，所以选项acd昔误，b正确.故选B.考点：考查了共点力平衡条件的应用点评：本题只要对 O点进行受力分析，做出受力分析图，并利用共点力作用下物体平衡的条 件就可求解.12.如图所示，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均为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A. G 和 GB和二 G C.，和 一 ,D.，和【答案】B【解析】试题分析：以物体为研究对象，受到绳子的拉力，和重力作用，共三个力作用，合力为零，所以根据力的矢量三角

11、形可得公二二二磔8545。二立G，故D正确；考点：考查了共点力平衡条件的应用点评：关键是对物体受力分析，然后结合矢量三角形分析解题13.如图所示，重 80 N的物体A放在倾角为30的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm、劲度系数为1000 N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体 A后，弹簧长度缩短为 8cm, 现用一测力计沿斜面向上拉物体，若物体与斜面间最大静摩擦力为25 N,当弹簧的长度仍为8 cm时，测力计读数可能为（）A. 10 NB. 20 NC. 40 ND. 60 N【答案】ABC试题分析：设物体与斜面的静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件得: 可得：F+F=20N, F由0逐

12、渐增大.凡逐渐减小，当 产尸。时，F为20 N;故A、B均可能；当Ff沿斜面向下时， F+ h=E+明即加30.有：F=Ff+20X随f增大，Ff也逐渐 M*增大，直到 凡二25,此时F=45 ,V，当F45N，滑块就沿斜面滑动，故测力计的读数不可能为60 N.故选ABC14.拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图12)。设拖把头的质量为 m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 go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；图12(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的

13、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。,若0 0 o,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 0o【答案】(1) 3xltfN/C 2.4N , 37 (3) (JJOSJ试题分析：(1) B球水平方向合力为零，我E吟JI11 八一3.E = fr4=9xlOx-NC=3xlO5NC TOC o 1-5 h z L03(2)两球及细线最后位置如图所示,T= 2mg= 2 X 0.12 X 10N= 2.4N一 qE 3xlO-fx3xlO5 3二. -mg 0.12x1040 =37(3) A球克服电场力做功，JF=-

14、gE(l-sin ff) =-3x10sx3x105x03xQ-0.6)J=-0.108J，A球的电势能增加了- 0.108J考点：共点力作用下物体平衡点评：(1)要知道“ A、B间细线恰好伸直”的意思是绳子此时伸直但没有拉力；(2)会画出PA之间的线烧断后两球和绳子的位置状态和受力情况；(3)能算出A球相对原位置的水平位移。15.如图所示，两个带电小球(可视为质点) ，固定在轻质绝缘等腰直角三角形框架 OAB的两 个端点A、B上，整个装置可以绕过 O点且垂直于纸面的水平轴在竖直平面内自由转动 .直角 三角形的直角边长为 L.质量分别为ra= 3m, rb= m电荷量分别为 Q= q, Q=

15、+ q.重力加速 度为g.Qa&/(1)若施加竖直向上的匀强电场E,使中g架 OB边水平、OA边竖直并保持静止状态，则电场强度E多大？(2)若将匀强电场方向改为与原电场方向相反，保持E的大小不变，则框架 OAB接下来的运动过程中，带电小球 A的最大动能EkA为多少？(3)在(2)中，设以 O点为零势能位，则框架 OAB在运动过程中，A、B小球电势能之和的 最小值E为多少？【答案】 E= mg/q (2) 乙(3) mgL2【解析】试题分析：1)以O为支点，根据三角架力矩平衡，M顺=MmgL= qEL (1 分)求得E= mg/q (2分)(2)设OA边与竖直方向成 a,根据力矩平衡找出动能最大

16、位置，M顺=吊逆3mglsin a= mglcosa+ qELcosa+ qELsin a (1 分)求得OA杆与竖直方向夹角 a=450时A球动能最大。（1分）根据系统动能定理 Wh= Ek3mgL（ 1 cos45 ） + mglsin45 + qEL sin45 + qEL （1cos45 ） = 2mV （1 分）求得A球最大速度v= J（若_应 （1分）得到A球动能Eka=:唾3T）。（2分）2（3）设OA边与竖直方向成 a,根据系统动能定理3mgL（1cosa） + mglsin a+qELsin a+qEL （1 cosa） = 0 （1 分）求得a =90。时系统速度为零。不能

17、再继续转过去了。由于该过程电场力一直做正功，A、B小球电势能之和一直减小，所以此处A、B小球电势能之和最小（2分）E =- qEL =mgL（2分）考点：考查了带电物体在电场中的运动，点评：带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直线或曲线），然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化的观点，选用动能定理和功能关系求解.如图所示，斜面倾角为 & =寸：，一质量为m = 一年的木块恰能沿斜面匀速下滑，若用一

18、水平恒力F作用于木块上，使之沿斜面向上做匀速运动，求此恒力F的大小。（$m37b =0 g 二网”）【答案】240N【解析】试题分析：设物体与斜面间的动摩擦因数为乩，第一次匀速下滑，受力分析如图所示，则Vmg加 gsinf = 4 胡gco5g= = tan&=0：5第二次在水平恒力 F的作用下匀速向上运动，受力分析如图，则解得:,，考点：共点力平衡点评：本题要注意，第二种情况下摩擦力不再是用geos J 了，滑块对斜面的压力变了。.如图所示，光滑金属球的质量G=40N它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角。=37。的斜面体上。已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin37 =0. 6, cos37 =0. 8,求：(