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- 2021-05-22 发布
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高考物理总复习
二 力与物体的平衡
1.(粤教版必修1 P66第2题)两个大小相等的共点力F1和F2,当它们的夹角为90°时,合力大小为F,它们的夹角变为120°时,合力的大小为( )
A.2F B.F C.F D.F
答案 B
解析 由题意知,2F1cos45°=F,2F1cos60°=F′,两式联立得F′=F,B正确。
2.(多选)一物体静止于水平桌面上,物体与桌面之间的最大静摩擦力为5 N,现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点,三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是( )
A.物体所受静摩擦力可能为2 N
B.物体所受静摩擦力可能为4 N
C.物体可能仍保持静止
D.物体一定被拉动
答案 ABC
解析 两个2 N力的合力范围为0~4 N,然后与3 N的力合成,则三力的合力范围为0~7 N,由于最大静摩擦力为5 N,因此可判定A、B、C正确,D错误。
3. 小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示,已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是( )
A.当θ为120°时,F=
B.不管θ为何值,F=
C.当θ=0°时,F=
D.θ越大时F越小
答案 C
解析 对水和水桶分析受力,根据平衡条件得:2Fcos=G,解得F=,故θ越大,F越大,当θ=0°时,cos值最大,此时F=G,即为最小,当θ为120°时,F=G
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,故C正确,A、B、D错误。
4. 如图所示,小车内有一固定光滑斜面,一个小球通过细绳与车顶相连,细绳始终保持竖直,关于小球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.若小车静止,绳对小球的拉力可能为零
B.若小车静止,斜面对小球的支持力一定为零
C.若小车向右运动,小球一定受两个力的作用
D.若小车向右运动,小球一定受三个力的作用
答案 B
解析 小车静止时,小球受力平衡,只受重力和绳子拉力两个力的作用,故A错误,B正确。小车向右运动可能有三种运动形式:向右匀速运动、向右加速运动和向右减速运动;当小车向右匀速运动时,小球受力平衡,只受重力和绳子拉力两个力的作用;当小车向右加速运动时,小球应受向右的合力,但由细绳始终保持竖直状态和斜面形状可知,该运动形式不可能;当小车向右减速运动时,小球应受向左的合力,则一定受重力和斜面的支持力,可能受绳子的拉力,也可能不受绳子的拉力,故C、D错误。
5.(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同。三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示。则下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力不为零,方向向右
B.三个物体只有A物体受到的摩擦力为零
C.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相同
D.B、C受到的摩擦力大小相等,方向相反
答案 BC
解析 A物体与传送带一起匀速运动,没有发生相对滑动,也没有相对运动趋势,所以A物体不受摩擦力,A错误;对B、C物体进行受力分析,可知B、C所受的静摩擦力大小均为mgsinθ,方向均沿传送带向上,B、C正确,D错误。
6.(源于人教版必修1 P58 “说一说”)(多选)有一堆砂子在水平面上堆成圆锥形,稳定时底角为α,如图所示。如果视每粒砂子完全相同,砂子与砂子之间,砂子与地面之间的动摩擦因数均为μ,砂子之间的最大静摩擦力可近似认为与滑动摩擦力相等,下列说法正确的是( )
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A.砂堆稳定时,砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零
B.砂堆稳定时,只有形成严格规则的圆锥,底面受到地面的摩擦力才为零
C.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足tanαmax=μ
D.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足cosαmax=μ
答案 AC
解析 对砂堆整体受力分析,受到重力和地面的支持力,水平方向上不受力,A正确;不论砂堆的形状是否为规则的圆锥形,砂堆稳定时,整体均不受地面摩擦力,B错误;对砂堆侧面上的某粒砂子受力分析,如图所示,则FN=mgcosα,Ff=mgsinα,Ff≤μFN,解得tanαmax=μ,C正确,D错误。
7.(源于人教版必修1 P101课题研究“桥梁的研究”)(多选)某兴趣小组在探究石拱桥的力学原理时,做了下面的实验:将四块形状相同、质量均为m的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第1、4块固定在地基上,第2、3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为30°。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2石块间的作用力F12和第2、3石块间的作用力F23的大小分别为( )
A.F12=mg B.F12=2mg
C.F23=0 D.F23=mg
答案 BD
解析 取第2块石块为研究对象,受力分析如图所示,由受力平衡得F12==2mg,F23==mg,B、D正确。
8.某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,得到弹力与弹簧长度关系的图象如图所示,则:
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(1)弹簧的原长为________ cm。
(2)弹簧的劲度系数为________ N/cm。
(3)若弹簧的长度为(2l2-l1) cm时仍在弹簧的弹性范围内,此时弹簧的弹力为________ N。
答案 (1)l1 (2) (3)2F0
解析 (1)当弹簧长度为l1 cm时,弹簧弹力为零,可知弹簧的原长为l1 cm。
(2)图线的斜率为弹簧的劲度系数,即k= N/cm。
(3)当弹簧的长度为(2l2-l1) cm时,形变量x=(2l2-2l1) cm,根据胡克定律得,F=kx=2F0 N。
9. 如图所示,质量为m1=2 kg的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O。轻绳OA水平,OB绳与水平方向的夹角θ=30°,且通过一个光滑的轻滑轮与放置在水平面上的质量为m2=5 kg的物体乙相连,物体甲、乙均处于静止状态。(g=10 m/s2)求:
(1)轻绳OA、OB对结点O的拉力大小;
(2)物体乙对地面的压力大小;
(3)滑轮轴对滑轮的弹力的大小和方向。
答案 (1)20 N 40 N (2)10 N
(3)40 N 方向与竖直方向成30°角指向右上方
解析 (1)以结点O为研究对象进行受力分析如图1所示:
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根据平衡条件可得:
FOA==20 N
FOB==40 N。
(2)对乙:N=m2g-FOB=10 N
由牛顿第三定律可知:物体乙对地面的压力N′=N=10 N,方向竖直向下。
(3)以滑轮轴为研究对象进行受力分析如图2所示:
设滑轮轴对滑轮的弹力的方向与竖直方向的夹角为α,根据几何关系可得2α=90°-30°
解得:α=30°
弹力为:T=2FOBcos30°=40 N
方向与竖直方向成30°角指向右上方。
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