【物理】2019届二轮复习力与物体的平衡作业2（全国通用） 10页

第1讲　力与物体的平衡 课时跟踪训练 一、选择题(1～9题为单项选择题，10～11题为多项选择题)‎ ‎1.(2018·河南联考)如图1所示，滑块放在水平地面上，左边受一个弹簧拉力作用，弹簧原长小于h，水平向右的拉力F拉动滑块，使滑块向右缓慢移动，并且滑块始终没有离开地面，则在上述过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A.弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力不变 B.弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力变小 C.弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力变小 D.弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力不变 解析　设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，弹簧弹力在竖直方向的分量Fy＝k(－l0)sin θ，故Fy＝kh－kl0sin θ，当滑块向右移动时弹簧与水平方向的夹角减小，可知弹簧弹力的竖直分量在增大，故滑块与地面间的弹力减小，滑块与地面间的摩擦力减小，C正确。‎ 答案　C ‎2.如图2所示，质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，在斜面上有一光滑且不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使挡板与斜面的夹角β缓慢增大，在此过程中，斜面对球的支持力N1和挡板对球的压力N2的变化情况为(　　)‎ 图2‎ A.N1、N2都是先减小后增加 B.N1一直减小，N2先增加后减小 C.N1先减小后增加，N2一直减小 D.N1一直减小，N2先减小后增加 解析　对球受力分析，如图所示。球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，三力构成矢量三角形。挡板逆时针转动时，N2方向也逆时针转动，作出如图所示的动态矢量三角形。由图可见，N1随β的增大一直减小，N2先减小后增大。选项D正确。‎ 答案　D ‎3.灯笼，又称灯彩，是一种古老的中国传统工艺品。每年的农历正月十五元宵节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围。如图3是某节日挂出的一只灯笼，轻绳a、b将灯笼悬挂于O点。绳a与水平方向的夹角为θ，绳b水平。灯笼保持静止，所受重力为G，绳a、b对O点拉力分别为F1、F2，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.F1＝，F2＝ B.F1＝Gsin θ，F2＝Gtan θ C.F1和F2的合力与灯笼对地球的引力是一对平衡力 D.F1和F2的合力与地球对灯笼的引力是一对相互作用力 解析　以结点O为研究对象，受力分析如图所示，由灯笼受力平衡可知，T＝G，而F1与F2的合力与T等大反向，即F1与F2的合力大小等于灯笼的重力大小。则可知F1＝，F2＝，选项A正确，B错误；F1与F2的合力与竖直方向绳的拉力是一对平衡力，选项C错误；地球对灯笼的引力与灯笼对地球的引力是一对相互作用力，选项D错误。‎ 答案　A ‎4.如图4所示，放在水平桌面上的质量为1 kg的物体A通过水平轻绳、弹簧测力计和光滑定滑轮与物体B相连接，两物体均静止时弹簧测力计甲和乙的读数分别为5 N和2 N，则剪断物体A左侧轻绳瞬间，物体A的加速度和弹簧测力计乙的读数分别为(　　)‎ 图4‎ A.5 m/s2，0 B.2 m/s2，N C.0，0 D.0，2 N 解析　两物体均静止时，物体A在水平方向的受力如图所示，物体A所受最大静摩擦力Ffmax≥3 N，剪断物体A左侧轻绳瞬间，FT甲＝0，FT乙＝2 N，由于Ffmax＞FT乙，所以物体A仍能静止不动，所以物体A的加速度为0；此时物体B也处于静止状态，所以弹簧测力计乙的读数不变仍为2 N。综上分析，选项D正确。‎ 答案　D ‎5.如图5所示，在竖直向下的匀强磁场中，绝缘细线下面悬挂一质量为m、长为l的导线，导线中有垂直纸面向里的恒定电流I，静止时细线偏离竖直方向θ角，现将磁场沿逆时针方向缓慢转动到水平向右，转动时磁感应强度B的大小不变，在此过程中下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.导线受到的安培力逐渐变大 B.绝缘细线受到的拉力逐渐变大 C.绝缘细线与竖直方向的夹角θ先增大后减小 D.导线受到的安培力与绝缘细线受到的拉力的合力大小不变，方向随磁场的方向的改变而改变 解析　导线受到的安培力F安＝BIl大小不变，选项A错误；磁场逆时针转动90°的过程中，F安方向逐渐由水平向左变为竖直向下，由于变化缓慢，所以F安与mg的合力F合与FT大小相等，方向相反，由图可知，F合大小逐渐增大，θ逐渐减小，所以FT大小逐渐增大，选项B正确，选项C错误；F安与FT的合力总是与重力大小相等，方向相反，即竖直向上，选项D错误。‎ 答案　B ‎6.(2018·山东济宁市二模)智能手机的普及使“低头族”应运而生。低头时，颈椎受到的压力会增大(当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量)。现将人体头颈简化为如图6所示的模型：重心在头部的P点，在可绕O转动的颈椎OP(轻杆)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止状态。当低头时，若颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ 与竖直方向的夹角为53°，此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)(　　)‎ 图6‎ A.4 B.5 ‎ C.4 D.5 解析　由题意可明确人的头受力情况，如图所示：‎ 由题意知，F′＝G，则由几何关系可知：‎ ＝＝4。‎ 根据牛顿第三定律可知C正确。‎ 答案　C ‎7.在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与光滑竖直墙之间放另一截面也为半圆的光滑柱状物体B，整个装置处于静止状态，截面如图7所示。设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。在B上加一物体C，整个装置仍保持静止，则(　　)‎ 图7‎ A.F1保持不变，F3增大 B.F1增大，F3保持不变 C.F2增大，F3增大 D.F2增大，F3保持不变 解析　未放上C时，以B为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件得，墙对B的作用力F1＝GBtan α。当放上C时，F1增大，A对B的作用力F2′＝‎ ，F1缓慢增大，则F2′缓慢增大，即F2也增大。再以整体为研究对象，受力分析如图乙所示，则放上C前，地面对A的支持力FN＝GA＋GB，放上C′后变为GA＋GB＋GC，即FN增大，地面对A的摩擦力Ff＝F1，且F3为FN与Ff的合力，所以F3缓慢增大，故选项C正确。‎ 答案　C ‎8.如图8所示，O点有一个很小的光滑轻质圆环，一根轻绳AB穿过圆环，A端固定，B端悬挂一个重物，另一根轻绳一端固定在C点，另一端系在圆环上，力F作用在圆环上，圆环静止时，绳OC与绳OA水平，F与OA的夹角为45°，现改变力F，圆环位置不变，且重物处于平衡状态，则下列说法中正确的是(　　)‎ 图8‎ A.改变F方向时绳AB两端的拉力将改变 B.当F沿逆时针旋转时，F先减小，后增大 C.当F沿顺时针旋转时，绳OC的拉力先减小后增大 D.F沿逆时针转过的角度可以大于90°‎ 解析　改变力F的方向，圆环位置不变，绳AB两端的拉力大小始终等于重物的重力，绳AB两端的拉力保持不变，选项A错误；将绳AB两端的拉力先合成一个力，大小为mg，方向斜向右下方，与水平方向夹角成45°，圆环受力如图所示，由图可知，当F沿顺时针旋转时，F增大，T增大，选项C错误；当F沿逆时针旋转时，F先减小，后增大，选项B正确；若F沿逆时针转过角度大于90°，则F与T位于等效合力的同侧，圆环不能平衡，选项D错误。‎ 答案　B ‎9.(2018·天津理综，7)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，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9所示，木楔两侧产生推力FN，则(　　)‎ 图9‎ A.若F一定，θ大时FN大 B.若F一定，θ小时FN大 C.若θ一定，F大时FN大 D.若θ一定，F小时FN大 解析　‎ 如图所示，根据力F的作用效果，把力F分解为垂直于木楔两侧方向的分力F1、F2，则F1＝F2＝FN＝，由表达式可知，若F一定，θ越小，FN越大，A项错误，B项正确；若θ一定，F越大，FN越大，C项正确，D项错误。‎ 答案　BC ‎10.如图10所示，水平平行光滑金属导轨上连有阻值为R的定值电阻，电阻不计的金属杆垂直导轨放置，导轨间距为l，导轨与金属杆组成的闭合电路面积为S，金属杆上系一根轻绳，绕过光滑定滑轮与一质量为m 的物块相连，初始时物块静止在水平地面上，轻绳拉直但没有弹力。在导轨区域加一竖直向上的磁场，磁感应强度随时间变化规律为B＝kt(k＞0)，重力加速度大小为g，导轨电阻不计，则下列说法正确的是(　　)‎ 图10‎ A.金属杆中的电流从a向b B.t＝时，物块恰好离开地面 C.物块离开地面前，定值电阻上产生的总热量为 D.物块离开地面前，流过定值电阻的总电荷量为 解析　磁场的磁感应强度方向向上，逐渐增强，由楞次定律可得感应电流的方向是从a向b，选项A正确；磁场的磁感应强度随时间均匀变化，则＝k，E＝S＝kS，I＝＝，物块恰好离开地面时有BIl＝mg，其中B＝kt，解得t＝，选项B错误；物块离开地面前QR＝I2Rt＝，选项C错误；物块离开地面前qR＝It＝，选项D正确。‎ 答案　AD ‎11.如图11所示，在一竖直平面内，y轴左侧有一水平向右的匀强电场E1和一垂直纸面向里的匀强磁场B，y轴右侧有一竖直方向的匀强电场E2，一电荷量为q(电性未知)、质量为m的微粒从x轴上A点以一定初速度与水平方向成θ＝37°角沿直线经P点运动到图中C点，其中m、q、B均已知，重力加速度为g，则(　　)‎ 图11‎ A.微粒一定带负电 B.电场强度E2一定竖直向上 C.两电场强度之比＝ D.微粒的初速度为v＝ 解析　微粒从A到P受重力、静电力和洛伦兹力作用做直线运动，则微粒做匀速直线运动，由左手定则及静电力的性质可确定微粒一定带正电，选项A错误；此时有qE1＝mgtan 37°，微粒从P到C在静电力、重力作用下做直线运动，必有mg＝qE2，所以E2的方向竖直向上，选项B正确；由以上分析可知＝，选项C错误；AP段有mg＝Bqvcos 37°，即v＝，选项D正确。‎ 答案　BD 二、非选择题 ‎12.如图12所示，倾角为θ＝37°的两根平行长直金属导轨的间距为d，其底端接有阻值为R的电阻，整个装置处在垂直两导轨所在斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。质量均为m(质量分布均匀)、电阻均为R的导体杆ab、cd垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。两导体杆与导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.5，现杆ab在恒力F作用下沿导轨向上做匀速运动，杆cd能保持静止状态。导轨电阻不计，重力加速度大小为g。求杆ab的速度大小。‎ 图12‎ 解析　导体杆ab以速度v运动，切割磁感线产生感应电动势，则有：E＝Bdv 根据闭合电路欧姆定律，有E＝I(R＋)‎ 导体杆ab有最小速度vmin时，对于导体杆cd则有 B·d＋μmgcos 37°＝mgsin 37°‎ 解得vmin＝ 导体杆ab有最大速度vmax时，对于导体杆cd则有 B·d＝μmgcos 37°＋mgsin 37°‎ 解得vmax＝ 故导体杆ab的速度应满足条件：≤v≤ 答案　≤v≤