2020高考物理 月刊专版 专题2 相互作用 共点力的平衡专家预测4 11页

相互作用 共点力的平衡 ‎ 第Ⅰ卷　选择题 一、选择题(本题包括10小题,共40分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分)‎ ‎1.一个物体受三个共点力的作用，这三个力大小相等，互成120°.则下列说法正确的是(　　)‎ A.物体一定做匀速直线运动 B.物体所受合力可能不为零 C.物体所受合力一定为零 D.物体可能做匀变速曲线运动 解析:三个共点力大小相等，互成120°，则这三个力一定在同一平面内，合力为零，物体可能匀速直线运动，也可能静止，选项C正确.‎ 答案:C ‎2.王飞同学练习拉单杠时，两臂平行握住单杠，在他两臂逐渐分开的过程中，手臂的拉力(　　)‎ A.逐渐变大　　　　　　 B.逐渐变小 C.先变小，后变大 D.先变大，后变小 解析:设每个手臂的拉力为F，两个手臂的夹角为2θ，由题意可知2Fcosθ=mg，在两个手臂逐渐分开的过程中，θ角在逐渐增大，则cosθ值在逐渐减小，而mg不变，所以拉力F在逐渐增大，本题考查了力的合成与分解的知识.‎ 答案:A ‎3.如图1-1,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是(　　)‎ 图1-1‎ A. B. C.tanα D.cotα 解析:设A和B的质量均为m,B与斜面间的动摩擦因数为μ,则A与斜面间的动摩擦因数为2μ,AB系统处于平衡状态,在沿斜面方向上有2mg·sinα－2μmgcosα－μmgcosα=0,得故选A.‎ 答案:A ‎4.如图1-2,一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为(　　)‎ 图1-2‎ A. B. C. D.0‎ 解析:气球匀速下降时据平衡条件F+f(v)=Mg①‎ 设减少的质量为Δm,则气球匀速上升时据平衡条件有 F－f(v)=(M－Δm)g②‎ 由①②得故A正确.‎ 答案:A ‎5.如图1-3，由物体A和B组成的系统处于静止状态.A、B的质量分别为mA和mB,且mA>mB ‎,滑轮的质量和一切摩擦不计.使绳的悬点由P点向右移动一小段距离到Q点，系统再次达到静止状态.则悬点移动前后图中绳与水平方向的夹角θ将(　　)‎ 图1-3‎ A.变大 B.变小 C.不变 D.可能变大，也可能变小 解析:设绳中拉力为T，则当系统只要静止，则T=mBg，而对于A物体，2Tcos(90°－θ)=mAg，由于T不变，则θ不变.C正确.‎ 答案:C ‎6.如图1-4所示，质量为m的物体A在沿斜面向上的拉力F作用下沿斜面匀速下滑，此过程斜面体B仍静止，斜面体的质量为M，则水平地面对斜面体(　　)‎ 图1-4‎ A.无摩擦力 B.有水平向左的摩擦力 C.支持力为(m+M)g D.支持力小于(m+M)g 解析:由于A匀速下滑、B静止不动，可将A、B视为整体，根据平衡条件可知，斜面体B应该受到地面对它施加的水平向左的静摩擦力Ff，满足Ff=Fcosθ，选项B对；竖直方向有F下标N+Fsinθ=(m+M)g，选项D对.‎ 答案:BD ‎7.如图1-5所示，用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接.然后用一水平方向的力F作用于A球上，此时三根轻绳均处于直线状态，且OB绳恰好处于竖直方向，两球均处于静止状态.三根轻绳的长度之比为OA∶AB∶OB=3∶4∶5.则下列说法正确的是(　　)‎ 图1-5‎ A.OB绳中的拉力小于mg B.OA绳中的拉力大小为 C.拉力F大小为 D.拉力F大小为 解析:由于A、B两球均处于静止状态，则OB绳中的拉力等于mg，AB绳中拉力为零.此时，A球受重力、拉力F、OA绳拉力FT三个力作用处于平衡，据平衡条件可求得FT=５mg/3，F=４mg/3，故Ｂ、Ｄ正确.‎ 答案:BD ‎8.两滑杆上分别套A、B两圆环，两环上分别用细线悬吊着两物体C、D，如图1-6所示，当它们都沿滑杆向下滑动时，A的悬线始终与杆垂直，B的悬线始终竖直向下.则(　　)‎ 图1-6‎ A.A环做的是匀速运动 B.B环做的是匀速运动 C.A环与杆之间一定有摩擦力 D.B环与杆之间一定无摩擦力 解析:对C物体受力分析如图甲.C物体沿与杆平行的方向做匀加速直线运动，由于A的悬线始终与杆垂直，所以A的加速度等于C物体的加速度，A环与杆之间一定无摩擦，A、C错误.对D物体受力分析如图乙，D物体沿与杆平行的方向做匀速直线运动，则B也做匀速直线运动，B与杆之间一定有摩擦.B正确，D错误.‎ 甲　　　　 乙 答案:B ‎9.如图1-7所示，固定在水平地面上的斜面体顶端安装一定滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过定滑轮，P 悬于空中，Q 放在斜面上，均处于静止状态.不计滑轮的质量和绳子与滑轮间的摩擦，当用水平向右的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则(　　)‎ 图1-7‎ A.Q受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上的拉力一定变小 D.轻绳上的拉力一定不变 解析:Q受到的静摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，当又受到一个水平向右的力推它时，它受到的静摩擦力可能增大也可能减小.由于P、Q仍静止不动，所以绳的拉力仍等于P的重力.本题中由于未告知P、Q的质量及斜面倾角间的关系和斜面的情况，所以Q受到的摩擦力就有多种可能情况，既可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，还可能不受摩擦力.‎ 答案:D ‎10.如图1-8所示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球P，球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中弹簧与竖直方向的夹角θ＜90°，且弹簧的伸长量不超过弹性限度，并始终保持外力F的方向水平，则图1-9给出的弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图象中，最接近的是(　　)‎ 图1-9‎ 解析:设弹簧的劲度系数为k，当弹簧与竖直方向成θ角时，伸长量为x，受力分析由平衡条件知，则，即x与cosθ成反比，最接近的是图象D.‎ 答案:D 第Ⅱ卷　非选择题 二、填空与实验题(本题包括2小题,共20分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答)‎ ‎11.(5分)为测量小圆柱体的体积,用游标卡尺测量其长度如图1-10甲所示,其读数为_________mm;用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,其读数为________mm.‎ 乙 图1-10‎ 解析:略 答案:23.85　4.750‎ ‎12.(15分)小汽车正在走进我们的家庭，一辆汽车性能的优劣，其油耗标准非常重要.而影响汽车油耗标准最主要的因素是其在行进中所受到的空气阻力.人们发现汽车在高速行驶中所受到的空气阻力f(也称风阻)主要与两个因素有关:(1)汽车正面投影面积S； (2)汽车行驶速度v.某研究人员在汽车风洞实验室中通过模拟实验得到下表所列数据:‎ 图1-11‎ ‎(1)由上述数据可得汽车风阻f 与汽车正面投影面积S 及汽车行驶速度v 的关系式为f=________(要求用k表示比例系数).‎ ‎(2)由上述数据得出k的大小和单位是_________.‎ ‎(3)据推理或猜测，k的大小主要与、_________、________等因素有关.‎ 解析:(1)控制变量法:S不变，研究表格中某一行中的各个数据，找出f与v2成正比；v不变，研究表格中某一列中的各个数据，找出f与S成正比，即 f=kSv2.‎ ‎(2)把表格中的一组数据(如f=206 N,S=‎2.0 m2‎,v=‎20 m/s)代入上式，得出k=‎0.26 kg/m3. ‎(3) 与空气密度、车的外形、车的表面情况等因素有关.‎ 答案:(1)kSv2　(2)‎0.26 kg/m3　(3)与空气密度、车的外形、车表面情况等因素有关 三、计算题(本题包括4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13.(8分)现有一弹簧组，大弹簧内套小弹簧，大的比小的长‎0.2 m，底端一起固定在地面上，另一端自由.当压缩此弹簧组时，测得弹力与压缩距离的关系如图1-12所示.求大、小弹簧的劲度系数k1和k2.‎ 图1-12‎ 解析:由图象可知，弹力F1=2 N时，只有大弹簧被压缩，且压缩量x1=‎0.2 m，‎ 由胡克定律得F1=k1x1‎ 所以 弹力F2=5 N时，大弹簧的压缩量x1′=‎0.3 m，小弹簧的压缩量x2=‎0.3 m－‎0.2 m=‎0.1 m，则 F2=k1x1′+k2x2‎ 所以 答案:10 N/m　20 N/m ‎14.(9分)如图1-13所示，贴着竖直侧面的物体A的质量mA=‎‎0.2 kg ‎，放在水平面上的物体B的质量mB=‎1.0 kg，绳和滑轮间的摩擦均不计，且绳的OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起匀速运动.取g=‎10 m/s2，求:‎ 图1-13‎ ‎(1)物体B与桌面间的动摩擦因数.‎ ‎(2)如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，需多大的拉力？‎ ‎(3)若在原来静止的物体B上放一个与B物体质量相等的物体后，物体B受到的摩擦力为多大？‎ 解析:(1)因A和B恰好一起匀速运动，所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力Ff的大小相等，有 Ff=T=mAg 又Ff=μFN=μmBg 解得μ=0.2.‎ ‎(2)如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，此时绳的拉力与滑动摩擦力的大小均不变，根据物体B水平方向的平衡有 F=T+μmBg=mAg+μmBg=4 N.‎ ‎(3)在B上放一物体后，B将静止，由平衡条件可知，B受到的摩擦力仍等于绳的拉力，即2 N.‎ 答案:(1)0.2 (2)4 N (3)2 N ‎15.(11分)如图1-14所示,用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60°,AC绳能承受的最大拉力为150 N,而BC绳能承受的最大拉力为100 N,求物体最大重力不能超过多少?‎ 解析:以重物为研究对象.受力如右图所示,由平衡条件得 TACsin30°－TBCsin60°=0①‎ TACcos30°+TBCcos60°－G=0②‎ 由式①可知TAC=3TBC[K]‎ 当TBC=100 N时,TAC=173 N,AC将断.‎ 而当TAC=150 N时,TBC=86.6 N＜100 N 将TAC=150 N,TBC=86.6 N代入式②解得G=173.2 N 所以重物的最大重力不能超过173.2 N.‎ 答案:173.2 N ‎16.(12分)如图1-15所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环，它的两端都系上质量为m的重物，小圆环可以在大圆环上自由移动，且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略，小圆环的大小也忽略.问两个小圆环分别在哪些位置时，系统可处于平衡状态?‎ 图1-15‎ 解析:系统处于平衡状态时，两小环的可能位置为:‎ ‎(1)两小环同时位于大圆环的底端.‎ ‎(2)两小环同时位于大圆环的顶端.‎ ‎(3)两小环一个位于大圆环的顶端，另一个位于大圆环的底端.‎ ‎(4)除上述三种情况外，根据对称性可知，系统如能平衡，则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时，两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧α角的位置上(如图所示).对于重物m，受绳子拉力T与重力mg作用，由平衡条件得T=mg.‎ 对于小圆环，受到三个力的作用，水平绳子的拉力T、竖直绳子的拉力T、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等、方向相反，则 Tsinα=Tsinα′‎ 得α=α′，而α+α′=90°，所以α=45°.‎ 答案:略