高考物理二轮专训2力与平衡含答案.docx
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高考物理二轮专训2力与平衡含答案
提能专训
(二) 力与平衡
时间:
90分钟 满分:
100分
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分.多选全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.(2014·湖南箴言中学期中)如图所示,物体B与竖直墙面接触,在竖直向上的力F的作用下A、B均保持静止,则物体B的受力个数为( )
A.2个B.3个
C.4个D.5个
答案:
C
解析:
对A受力分析可知:
受到重力、支持力、摩擦力,支持力和摩擦力的水平分力等大反向;对B分析可知:
受到重力、推力F、A给的压力和摩擦力,结合A的分析可知,墙对B没有弹力,故受到4个力.C项正确.
2.如图所示,一个人用与水平方向成θ角斜向上的力F拉放在粗糙水平面上质量为m的箱子,箱子沿水平面做匀速运动.若箱子与水平面间的动摩擦因数为μ,则箱子所受的摩擦力大小为( )
A.FsinθB.Fcosθ
C.μmgD.μFsinθ
答案:
B
解析:
对箱子进行受力分析,箱子匀速运动,受力平衡,水平方向合力为零,水平方向有两个效果的力:
Fcosθ、摩擦力f.这两个力等值反向,即摩擦力f大小也等于Fcosθ,所以B选项正确.由f=μFN得f=μ(mg-Fsinθ),C、D选项错误.
3.(多选)如图所示,光滑水平地面上有一直角三角形斜面体B靠在竖直墙壁上,物块A放在斜面体B上,开始时A、B静止.现用水平力F推A,A、B仍静止,则此时B受力个数可能是( )
A.3个B.4个C.5个D.6个
答案:
BC
解析:
物体B受重力、地面对B的支持力、A对B的压力和墙壁对B的弹力作用,因为F大小未知,不能确定A是否具有相对B的运动趋势,也就不能确定A、B间是否存在摩擦力,故B受力可能是4个,也可能是5个,B、C项正确.
4.(2014·广东惠州市一调)沿光滑的竖直墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图),足球受到的重力为G,网兜的质量不计.悬绳与墙壁的夹角为α=30°.悬绳对球的拉力为FT,墙壁对球的支持力为FN,下列表述正确的是( )
A.FN大于G
B.FT小于G
C.FN与FT的合力一定竖直向上
D.FN与FT大小之和等于G
答案:
C
解析:
足球受到重力、拉力、墙给的弹力如图,把FN和mg合成,合力与FT等大反向,所以A、B错误;三力平衡中的两个力的合力等于第三个力,C正确;D错误.
5.(2014·河北衡水中学调研)如图所示,质量为m1的木块P在质量为m2的长木板ab上滑行,长木板放在水平地面上一直处于静止状态.若ab与地面间的动摩擦因数为μ1,木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2,则长木板ab受到地面的摩擦力大小为( )
A.μ1m2gB.μ2m1g
C.μ1(m1+m2)gD.μ1m2g+μ2m1g
答案:
B
解析:
小木块在长木板上滑行时受到的摩擦力为μ2m1g,同时小木块对长木块亦有相同大小的摩擦力.由于木板始终处于静止状态,说明地面对木板的摩擦力(静摩擦力)应与木块给木板的摩擦力相平衡.故B正确.
6.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示.用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=30°,则F的最小值为( )
A.
mgB.mg
C.
mgD.
mg
答案:
B
解析:
将ab看成一个整体受力分析可知,当力F与Oa垂直时F最小,可知此时F=2mgsinθ=mg,B正确.
7.(2014·吉林省吉大附中高三三模)如图所示,固定在水平地面上的物体A,左侧是圆弧面,右侧是倾角为θ的斜面,一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮,绳两端分别系有质量为m1、m2的小球,当两球静止时,小球m1与圆心连线跟水平方向的夹角也为θ,不计一切摩擦,则m1、m2之间的关系是( )
A.m1=m2B.m1=m2tanθ
C.m1=m2cotθD.m1=m2cosθ
答案:
B
解析:
以m2为研究对象,由平衡条件有T=m2gsinθ,以m1为研究对象,由平衡条件有m1gcosθ=T,联立解得m1=m2tanθ,选项B正确.
8.如图所示,在一沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q.为了保证当丝线与竖直方向的夹角为θ=60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小不可能为( )
A.
B.
C.
D.
答案:
B
解析:
取小球为研究对象,其受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用,因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于零.由平衡条件知,F和Eq的合力与mg是一对平衡力.根据力的平行四边形定则可知,当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时,电场力为最小,如图所示.
则Eq=mgsinθ,得E=
=
.
所以,该匀强电场的场强大小可能值为E≥
,可见,本题应选B.
9.如图甲所示,水平地面上固定一倾角为30°表面粗糙的斜劈,一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑.现对小物块施加一水平向右的恒力F,使它沿该斜劈表面匀速上滑.如图乙所示,则F大小应为( )
A.
mgB.
mgC.
mgD.
mg
答案:
A
解析:
小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑,可知小物块与斜劈表面间的动摩擦因数μ=tan30°,由小物块能沿着斜劈表面匀速上滑,沿斜面方向列平衡方程,可得F=mgtan60°,所以B、C、D选项错误,A选项正确.
10.如图所示,质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上,斜面足够长,倾角为α的斜面体置于光滑水平面上,用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动,小球沿斜面缓慢升高.当细线拉力最小时,推力F等于( )
A.mgsinαB.
mgsinα
C.mgsin2αD.
mgsin2α
答案:
D
解析:
当细线与斜面平行时,细线拉力最小,隔离小球分析,画出受力动态矢量图,如图所示.则由图易知,在平行斜面方向应有FT=mgsinα;对小球和斜面体整体受力分析,在水平面内由平衡条件可得:
F=FTcosα=mgsinαcosα=
mgsin2α,选项D正确.
11.如图是由某种材料制成的固定在水平地面上半圆柱体的截面图,O点为圆心,半圆柱体表面是光滑的.质量为m的小物块(视为质点)在与竖直方向成θ角的斜向上的拉力F作用下静止在A处,半径OA与竖直方向的夹角也为θ,且A、O、F均在同一横截面内,则小物块对半圆柱体表面的压力为( )
A.
B.mgcosθC.
D.
答案:
D
解析:
对小物块受力分析可得,小物块受重力、支持力、拉力F三个力作用处于静止状态,因此三力合力为零,由平衡关系可得,支持力为
,由牛顿第三定律可知,压力也是
.D正确.
12.(2014·南京师大附中期中)如图所示,a为水平输送带,b为倾斜输送带,当行李箱随输送带一起匀速运动时,下列判断中正确的是( )
A.a上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
B.b上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
C.b上的行李箱受的支持力与重力是一对平衡力
D.a上的行李箱受的支持力与重力是一对作用力与反作用力
答案:
B
解析:
由于行李箱随输送带一起匀速运动,因此行李箱处于平衡状态,所受合外力为零,又因为a为水平输送带,所以a上的行李箱若受到输送带对它的摩擦力,则在水平方向找不到与其相平衡的力,即a上的行李箱不受输送带对它的摩擦力作用,故选项A错误;a上的行李箱仅受重力和输送带对它的支持力作用,两者是一对平衡力,故选项D错误;因为b为倾斜输送带、b上的行李箱受竖直向下的重力,输送带垂直带面向上的支持力作用,两者方向不共线,所以不可能平衡,故选项C错误;此时重力垂直带面向下的分力与支持力平衡,要使行李箱能随输送带一起匀速运动,则必须沿带面向上的静摩擦力与重力沿带面向下的分力相平衡,故选项B正确.
13.(2014·广东顺德区期末)(多选)如图所示,用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中.三个带电小球质量相等,A球带正电,平衡时三根绝缘细线都是直的,但拉力都为零,则( )
A.B球和C球都带负电荷
B.B球带负电荷,C球带正电荷
C.B球和C球所带电量不一定相等
D.B球和C球所带电量一定相等
答案:
AD
解析:
分析小球B受力,如图所示.由此可判断B、C都带负电,选项A正确,B错误;若B和C所带电量不相等,则FAB≠FAC,B和C不可能同时平衡,选项D正确,C错误.
14.(2014·陕西省咸阳市高三二模)(多选)如图所示,在倾角为θ=30°的斜面上,固定一宽L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好,整个装置处于磁感应强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属棒与金属导轨间的最大静摩擦力为0.05N,取g=10m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器R接入电路中的阻值可能为( )
A.48ΩB.30ΩC.20ΩD.14Ω
答案:
BC
解析:
导体棒受到安培力的方向沿导轨向上,当安培力足够大,导体棒有沿导轨向上的运动趋势.当导体棒受到沿导轨向下的最大静摩擦力时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,设为R1,由平衡条件有:
mgsinθ+fm=
,解得R1=15Ω;导体棒受到沿导轨向上的最大静摩擦力作用时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,设为R2,由平衡方程有:
mgsinθ=
+fm,解得R2=47Ω,所以15Ω≤R≤47Ω,选项B、C正确.
二、计算题(本题包括3小题,共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分)
15.(2014·广东珠海六校联考)(14分)光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有两个小球A和B(中央有孔,球可在圆环上自由滑动),A、B间由细绳连接着,它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态,B球与环中心O处于同一水平直线上,AB间的细绳呈伸直状态,与水平线成30°夹角.已知B球的质量为m,重力加速度为g,求:
(1)细绳对B球的拉力;
(2)A球的质量.
答案:
(1)2mg
(2)2m
解析:
(1)B物体受三力平衡,设细绳对B球拉力为F
Fsin30°=mg
所以F=2mg
(2)A物体受三力平衡,设A物体质量为mA,细绳对A球拉力为F′,圆环对A球弹力为FN,则
解得:
F=F′,mA=2m
16.(14分)如图所示,空间同时存在水平向右的匀强电场和方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电荷量为q的液滴,以某一速度沿与水平方向成θ角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域,在时间t内液滴从M点匀速运动到N点.重力加速度为g.
(1)判定液滴带的是正电还是负电,并画出液滴受力示意图;
(2)求匀强电场的场强E的大小;
(3)求液滴从M点运动到N点的过程中电势能的变化量.
答案:
(1)正电 受力示意图见解析图
(2)
(3)
解析:
(1)液滴带正电
液滴受力示意图如图所示
(2)由图可知F电=Eq=mgtanθ
E=
(3)设液滴运动的速度为v,由图可知
mg=qvBcosθ
v=
设MN之间的距离为d,则
d=vt=
液滴从M点运动到N点,电场力做正功,电势能减少,设电势能减少量为ΔEp,ΔEp=Eqdcosθ
故ΔEp=
17.(16分)某同学表演魔术时,将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里,然后对着一悬挂的金属小球指手画脚,结果小球在他神奇的“功力”下飘动起来.假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=30°)时,金属小球偏离竖直方向的夹角θ也是30°,如图所示.已知小球的质量为m,该同学(含磁铁)的质量为M,求此时:
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少?
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少?
答案:
(1)
mg
(2)Mg+
mg
mg
解析:
(1)以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,
则由平衡条件得
Fsin30°=FCsin30°
FCcos30°+Fcos30°=mg
解得F=FC=
mg.
(2)以小球和该同学整体为研究对象,受力分析如图乙所示,由平衡条件得
f=Fsin30°
N+Fcos30°=(M+m)g
将F值代入解得f=
mg
N=Mg+
mg.
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- 高考 物理 二轮 平衡 答案