专题02+力与物体的平衡（练）-2019年高考物理二轮复习讲练测 19页

‎1．明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则 A. 若F一定，θ大时大 B. 若F一定，θ小时大 C. 若θ一定，F大时大 D. 若θ一定，F小时大 ‎【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）‎ ‎【答案】 BC 则， ‎ ‎，故解得，所以F一定时， 越小， 越大； 一定时，F越大， 越大，BC正确；‎ ‎【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则，画出力F按效果分解的图示．并且可据此求出木楔对A两边产生的压力．对力进行分解时，一定要分清力的实际作用效果的方向如何，再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可．‎ ‎2．【2017·新课标Ⅱ卷】如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为： （ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【考点定位】物体的平衡 ‎【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程，联立即可求解。‎ ‎3．【2016·浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为： （ ）‎ A．v(t0–t)， B．v(t0–t)，‎ C． v(t0–t)， D． v(t0–t)， ‎ ‎【答案】D ‎【考点定位】物体的平衡；传感器及速度的计算问题 ‎【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大 ‎4．【2016·全国新课标Ⅰ卷】（多选）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则： （ ）‎ A．绳OO'的张力也在一定范围内变化 B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 ‎【答案】BD ‎【解析】物块b始终保持静止，可知物块a也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角也不变，可知连接物块a和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，夹角不变，所以，绳OO'的张力也不变，故A、C错误；对物块b进行受力分析如图所示，可知，若F方向不变，大小在一定范围内变化时，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以，物块b所受到的支持力也在一定范围内变化，物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，故B、D正确。‎ ‎【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析 ‎【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项A的判断。‎ ‎9．如图所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态．给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动．在此过程中( )‎ A．水平力F的大小不变 B．杆对小球A的支持力不变 C．杆对小球A的摩擦力先变小后变大 D．轻绳对小球B的拉力先变大后变小 ‎【答案】 C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 随着θ的增加，拉力F和细线张力T均增加，故AD错误；再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、支持力N和静摩擦力f，如图所示：‎ ‎10．如图所示，质量为M、半径为R的半圆形球体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m，半径为r的光滑球B，A、B均静止，则 A．B对A的压力大小为 B．细线对小球的拉力大小为 C．A对地面的压力大小为 D．地面对A的摩擦力大小为mg ‎【答案】 B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 对小球受力分析，如图所示：‎ 根据平衡条件，有：，T=mgtanθ，其中cosθ=，tanθ=；故：F=mg，T=mg，故A错误，B正确；对AB整体受力分析，受重力和支持力，相对地面无相对滑动趋势，故不受摩擦力，根据平衡条件，支持力等于整体的重力，为（M+m）g；根据牛顿第三定律，整体对地面的压力与地面对整体的支持力是相互作用力，大小相等，故对地面的压力等于（M+m）g，故CD错误；故选B。‎ ‎【点睛】‎ 本题关键是采用整体法和隔离法，受力分析后根据平衡条件列式分析．‎ ‎11．重为的两个完全相同的小球，与水平面间的动摩擦因数均为.竖直向上的较小的力作用在连接两球轻绳的中点，绳间的夹角=60O，如图所示，缓慢增大到两球刚要运动的过程中，下列说法正确的是 （ ）‎ A．地面对球的支持力变大 B．球刚开始运动时，地面对球没有支持力 C．地面对球的摩擦力变小 D．球刚开始运动时，球受到的摩擦力最大 ‎【答案】 D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎12．如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B 用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是 A．小球A、B受到的拉力TOA与TOB相等，且TOA＝TOB＝‎ B．弹簧弹力大小 C．A球质量为 D．光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg ‎【答案】 C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ C、D、对A分析，如图所示：‎ 由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等，夹角为60°，则N和T相等，有：2TOAsin60°=mAg，‎ 解得：，由对称性可得：，故C正确，D错误.‎ 故选C. ‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．本题采用隔离法研究比较简便．‎ ‎5．（多选）如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上．现过a的轴心施加一水平作用力F，可缓慢的将a拉离平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有（　　）‎ A．a、b的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G B．开始时拉力F最大为，以后逐渐减小为0‎ C．拉力F先增大后减小，最大值是G D．a、b间的压力由0逐渐增大，最大为G ‎【答案】 AB ‎【解析】‎ 对于a球：a球受到重力G、拉力F和b球的支持力N ‎6．（多选）如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆的水平部分粗糙，杆的竖直部分光滑，两部分各套有质量均为1kg的小球A和B，A、B间用细绳相连，A与水平杆之间的动摩擦因数=0.2，初始A、B 均处于静止状态，已知：OA=3m，OB=4m．若A球在水平拉力F的作用下向右缓慢地移动1m(取g=10m/s2)，那么该过程中( )‎ A．小球A受到的摩擦力大小为7.5N B．小球B上升的距离为1m C．拉力F做功为12J D．拉力F做功为14J ‎【答案】 BD ‎【解析】‎ 对AB整体受力分析，受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向右的弹力，如图，根据共点力平衡条件，有竖直方向：，水平方向：，其中，解得，，A错误；移动前，绳长，A球移动1m后，OA=4m，故OB长为，所以小球B上升1m，B正确；对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到，故有，C错误D正确．‎ ‎7．如图所示，一粗糙斜面的倾角θ=37°，物体与斜面间的动摩擦因素μ=0.5，一质量为m=5kg的物块在一水平力F的作用下静止在斜面上，g取10 m/s2，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，求：‎ ‎（1）要使物体恰能静止在斜面上（即与斜面没有相对滑动的趋势），F应为多大；‎ ‎（2）要使物体静止在斜面上，F应在什么范围内。‎ ‎【答案】 （1）37.5N（2）9.09N≤F≤100N ‎【解析】‎ 试题分析：（1）要使物体恰能静止在斜面上。则摩擦力为零 考点：物体的平衡 ‎8．如图所示，质量M=2kg的木块套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m=kg的小球相连。今用跟水平方向成a=300角的力F=10N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2。求：‎ ‎（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；‎ ‎（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ。‎ ‎【答案】 (1),,即 （2）个题。‎ ‎【解析】‎ 试题分析：(1)以球为研究对象，其受力如图所示 据共点力平衡条件得 Fcos 30°－FTcos θ＝0‎ Fsin 30°＋FTsin θ＝mg 解得FT＝10 N，θ＝30°.‎ ‎(2)以木块M为研究对象，其受力如图所示 ‎1．两根圆柱形长直木杆AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上把一摞瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处，在实际操作中发现瓦滑到底端处时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施可行的是（ ）‎ A．适当减少两杆之间的距离 B．适当增大两杆之间的距离 C．增多每次运送瓦的块数．‎ D．减少每次运送瓦的块数 ‎【答案】 B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎2．如图所示，物体G用两根绳子悬挂，开始时绳OA水平，现将两绳同时顺时针转过90°，且保持两绳之间的夹角不变（），物体保持静止状态，在旋转过程中，设绳OA的拉力为T1，绳OB的拉力为T2，则下列不正确的是（ ）‎ A．T1先增大后减小 B．T1先减小后增大 C．T2逐渐减小 D．T2最终变为零 ‎【答案】 B ‎【解析】‎ 以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图:重力G、绳OA的拉力 ,绳OB的拉力 ,根据平衡条件可得知:拉力和拉力的合力与重力G大小相等、方向相反,如图.‎ ‎3．如图所示，某同学用绳子拉木箱，从静止开始沿粗糙水平路面匀加速至某一速度，在这个过程中绳子拉力大小一定（　　）‎ A．小于路面的摩擦力 B．大于路面的摩擦力 C．小于木箱的重力 D．大于木箱的重力 ‎【答案】 B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 木箱受力如图：‎ AB、木箱在匀加速运动的过程中，F的水平分力大于摩擦力，所以拉力大小一定大于路面的摩擦力，故A错误，B正确；‎ CD、拉力的竖直分力、地面的支持力和重力，三力的合力为零。但无法比较拉力和重力的大小，故C错误，D错误。‎ 故选：B ‎4．如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平向左的力F拉着绳的中点O，使AO与竖直方向的夹角为θ，物体处于平衡状态，则拉力F的大小为 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】 B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 分析小球的受力情况，运用合成法或正交分解法进行求解，得到F的表达式；‎ ‎【详解】‎ 以结点O为研究对象受力分析如下图所示：‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键能够正确地受力分析，运用合成方法求解即可，也可运用正交分解。‎ ‎5．（多选）如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的,且F≠0,则B 的受力个数可能为　(　　)‎ A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 ‎【答案】 BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 再对物体A受力分析，受推力、重力、支持力和向左的静摩擦力，共4个力；‎ 最后对B受力分析，受重力、A对B的压力和向右的静摩擦力、斜面体对A的支持力，如果B物体相对斜面体有滑动趋势，则受到斜面体的静摩擦力，若相对斜面体无滑动趋势，则不受斜面体的静摩擦力，即物体B可能受4个力，也可能受5个力，故BC正确，AD错误；‎ 故选BC。‎ ‎【点睛】‎ 先对AB整体受力分析，判断整体相对斜面体的运动趋势；再对A受力分析，最后对物体B受力分析，B可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，即B受力情况有两种可能。‎ ‎6．（多选）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O点，跨过滑轮的细绳连接物块A、B，‎ A、B都处于静止状态，现将物块B移至C点后，A、B仍保持静止，下列说法中正确的是：    （      ）‎ A．B与水平面间的摩擦力增大 B．绳子对B的拉力增大 C．悬于墙上的绳所受拉力不变 D．A、B静止时，图中α、β、θ三角始终相等 ‎【答案】 AD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由平衡条件可得，B与水平面间的摩擦力；由于不变、变小，则B与水平面间的摩擦力变大。故A项正确。‎ CD：对不计质量的光滑小滑轮受力分析，滑轮受竖直绳对其向下的拉力、与物块相连绳对其斜向右下方的拉力、悬于墙上的绳对滑轮的拉力，由于竖直绳对其向下的拉力、与物块相连绳对其斜向右下方的拉力大小不变且夹角变大，则这两力的合力变小，悬于墙上的绳对滑轮的拉力变小。由于竖直绳对其向下的拉力、与物块相连绳对其斜向右下方的拉力大小相等，这两力的合力在其角平分线上，则；又由于三力平衡，则悬于墙上的绳的拉力也沿角平分线，即。故C项错误， D项正确。‎ ‎【点睛】‎ 本题关键是分别对物体A、物体B ‎、滑轮受力分析，然后根据共点力平衡条件结合正交分解法和合成法进行分析讨论。‎ ‎7．如图所示，物体A置于水平桌面上，物体B的重力为6N，物体A、B均处于静止状态，绳OA水平，绳OC与水平方向成370角。（sin370=0．6，cos370=0．8，取g=10m/s2）‎ ‎（1）求绳OC中的拉力的大小；‎ ‎（2）求物体A受到的摩擦力的大小；‎ ‎（3）若物体A与水平桌面间的最大静摩擦力为10N，为使物体A、B保持静止状态，则物体B的重力不能超过多大?‎ ‎【答案】 （1）（2）（3）‎ ‎（3）绳OC中的最大拉力为：‎ 根据物体平衡条件得：‎ 解得：‎ 考点：共点力平衡条件的应用。‎ ‎【名师点睛】（1）对结点受力分析，正交分解，根据平衡条件列方程求求绳OC中的拉力的大小和OA绳拉力的大小；（2）物体A受到的摩擦力的大小等于OA绳拉力的大小；（3）当A静摩擦力最大时OA拉力达到最大，据此求出物体B的重力。‎ ‎8．一个底面粗糙、质量为M=3m的劈放在粗糙水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30°角。现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30°，如图所示。‎ ‎(1)当劈静止时，求绳子的拉力大小。‎ ‎(2)当劈静止时，求地面对劈的摩擦力大小。‎ ‎(3)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍，为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？‎ ‎【答案】 (1) (2) (3)‎ ‎【解析】‎ 解:（1）以小球为研究对象，受力分析如图（左）所示，对T和mg进行正交分解，由平衡条件有Tcos 30°=mgsin 30°‎ 得T=mg ‎(2)以劈和小球整体为研究对象，受力情况如图（右）所示 由平衡条件可得f=Tcos 60°=mg ‎(3)为使整个系统静止，必须满足fmax=kFN≥Tcos 60°，且有FN+Tsin 60°=(M+m)g 联立解得k≥ ‎