高中物理专题强化练1.docx
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高中物理专题强化练1.docx
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高中物理专题强化练1
专题强化练一
A 对点训练——练熟基础知识
对平衡问题的理解
1.(2013·山西省四校第二次联考,15)(单选)如图9所示,在拉力F作用下,小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动,在此过程中,小球受到的拉力F和支持力FN的大小变化是
( ).
图9
A.F增大,FN减小B.F和FN均减小
C.F和FN均增大D.F减小,FN不变
解析 在此过程中,重力和支持力的方向不变.设斜面倾角为α,拉力与斜面的夹角为β,对小球,由平衡条件得mgsinα=Fcosβ,Fsinβ+FN=mgcosα;小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动,夹角β增大,则F增大,FN减小,故A正确.
答案 A
2.(单选)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态.如图10所示是这个装置的纵截面图.若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是
( ).
图10
A.MN对Q的弹力逐渐减小
B.地面对P的摩擦力逐渐增大
C.P、Q间的弹力先减小后增大
D.Q所受的合力逐渐增大
解析 对圆柱体Q受力分析如图所示,P对Q的弹力为F,MN对Q的弹力为FN,挡板MN向右运动时,F和竖直方向的夹角逐渐增大,如图所示,而圆柱体所受重力大小不变,所以F和FN的合力大小不变,故D选项错误;由图可知,F和FN都在不断增大,故A、C两项都错;对P、Q整体受力分析知,地面对P的摩擦力大小就等于FN,所以地面对P的摩擦力也逐渐增大.故选B.
答案 B
3.(单选)如图11所示,用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平.现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳端由B点缓慢上移至B′点,此时绳OB′与绳OA之间的夹角θ<90°.设此过程中绳OA、OB的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是
( ).
图11
A.FOA逐渐增大B.FOA逐渐减小
C.FOB逐渐增大D.FOB逐渐减小
解析 以O点为研究对象,进行受力分析,其中OA绳拉力方向不变,OA绳、OB绳拉力的合力方向竖直向上,大小等于物体的重力,始终不变,如图所示,根据力的矢量三角形定则可知,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,选项B正确,A、C、D错误.
答案 B
4.(多选)一个光滑的圆球搁在光滑的斜面和竖直的挡板之间,如图12所示.斜面和挡板对圆球的弹力随斜面倾角α变化而变化,故
( ).
图12
A.斜面对球的弹力FN1的变化范围是(mg,+∞)
B.斜面对球的弹力FN1的变化范围是(0,+∞)
C.挡板对球的弹力FN2的变化范围是(0,+∞)
D.挡板对球的弹力FN2的变化范围是(mg,+∞)
解析 圆球受3个力,其中重力和挡板对圆球的弹力方向始终不变;而斜面对圆球的作用力的大小和方向均在变化中.但是,不论α如何变动,只要α取一个确定的值,圆球就在三力作用下处于平衡状态,此三力就组成一个封闭的矢量三角形,如图所示.
因为0<α<90°,所以FN1>mg,FN2>0.
当然,也可以由FN1=
,FN2=mgtanα解出.
因此,正确答案为A、C.
答案 AC
平衡问题的求解方法
5.如图13所示,倾角为30°的斜面上有物体A,重10N,它与斜面间最大静摩擦力为3.46N,为了使A能静止在斜面上,物体B的重力应在什么范围内(不考虑绳重与绳、滑轮间的摩擦力)?
图13
解析 物体B重力不同,A沿斜面滑动趋势不同,则受到的摩擦力方向不同,受力图不同.
假设A上滑,据A的受力情况,B的重力GB应满足
GB≥GAsin30°+Ff=8.46N
为了使A不上滑,应有GB≤8.46N.
假设A下滑,根据此时A的受力情况.B的重力应满足
GB+Ff≤GAsin30°,则GB≥1.54N.
欲使物体不上滑也不下滑,则B的重力应满足1.54N≤GB≤8.46N.
答案 见解析
6.如图14所示,两个完全相同的球,重力大小均为G,两球与水平地面间的动摩擦因数都为μ,且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,一根轻绳两端固结在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为α.问当F至少为多大时,两球将会发生滑动?
图14
解析 设绳子拉力为T,选其中某一个球为研究对象,球发生滑动的临界条件是:
Tsin
=μN①
选O点为研究对象 Tcos
=
②
取整体为研究对象,由平衡条件得:
F+2N=2G③
由式①②③式联立解得:
F=
.
答案 见解析
7.(单选)如图15所示,三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点,A、B两端被悬挂在水平天花板上,相距2L,现在C点上悬挂一个质量为M的重物,为使CD绳保持水平,在D点上可施加力的最小值为
( ).
图15
A.mgB.
mgC.
mgD.
mg
解析 由图可知,要想CD水平,则AC与水平方向的夹角为60°;结点C受三个力平衡,则受力分析如图所示,绳CD给C的拉力T=mgtan30°=
mg.结点D受三个力平衡,由图可知当拉力F的方向与BD垂直时,拉力F最小,最小拉力F=F′=T′cos30°=Tcos30°=
.故选C.
答案 C
B 深化训练——提高能力技巧
8.(多选)如图16所示,A、B是两个完全相同的光滑金属球,放在竖直挡板和倾角为θ的斜面之间,均处于静止状态.现缓慢逆时针转动挡板,在挡板由图16的实线位置转到虚线位置的过程中,下列说法正确的是
( ).
图16
A.A球对斜面的压力一直变小,B球对斜面的压力保持不变
B.A球对斜面的压力一直变大,B球对斜面的压力保持不变
C.A球对挡板的压力一直变小,A、B两球间的弹力保持不变
D.A球对挡板的压力一直变大,A、B两球间的弹力保持不变
解析 以A、B整体为研究对象,由图甲所示的解法可知转到虚线位置的过程中,FNA一直变小,FN1一直变小;以B为研究对象,受力如图乙所示.列平衡方程:
FNB=mBgcosθ,FAB=mBgsinθ.由以上两式得FNB、FAB均不变,A、C正确.
答案 AC
9.(多选)如图17所示,在斜面上,木块A与B的接触面是水平的.绳子呈水平状态,两木块均保持静止.则关于木块A和木块B可能的受力个数分别为
( ).
图17
A.2个和4个B.3个和4个
C.4个和4个D.4个和6个
解析
(1)假设绳子的拉力为零,以A、B为研究对象,B和斜面之间一定有静摩擦力,A、B的受力图如图,所以选项A正确.
(2)假设绳子上有拉力,对A、B分别画受力图可知,A受到重力、B对A的支持力、绳子的拉力和B对A的静摩擦力而平衡,B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和A对B的静摩擦力,斜面对B的摩擦力可有可无,所以选项C正确.
答案 AC
10.(单选)如图所示,a、b两个质量相同的球用线连接,a球用线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示哪个是正确的
( ).
解析 对整体受力分析,斜面对球的支持力垂直斜面向上,故天花板对球拉力方向应向左,故C、D错.对b球受力分析,斜面对b球的支持力垂直斜面向上,线对b球拉力应向右,故A错.
答案 B
11.(多选)如图18所示,在斜面上放两个光滑球A和B,两球的质量均为m,它们的半径分别是R和r,球A左侧有一垂直于斜面的挡板P,两球沿斜面排列并处于静止状态,下列说法正确的是
( ).
图18
A.斜面倾角θ一定,R>r时,R越大,r越小,则B对斜面的压力越小
B.斜面倾角θ一定,R=r时,两球之间的弹力最小
C.斜面倾角θ一定时,无论半径如何,A对挡板的压力一定
D.半径一定时,随着斜面倾角θ逐渐增大,A受到挡板的作用力先增大后减小
解析 先对A、B整体受力分析,整体受到三个力的作用,当斜面的倾角θ不变时,不管两球的半径如何变化,这三个力都不变,C正确;斜面倾角θ逐渐增大时,采用极限的思维,A受挡板的弹力最大为两者重力之和,则D错误;然后采用隔离法对B受力分析,B受三个力,重力不变,斜面对B的支持力方向不变,A对B的弹力方向和斜面的支持力垂直时,A和B之间的弹力最小,此时两球的半径相等,B正确;斜面倾角θ一定,R>r时,R越大,r越小,斜面对B的弹力越大,A错误.
答案 BC
12.(单选)作用于O点的三力平衡,设其中一个力大小为F1,沿y轴正方向,力F2大小未知,与x轴负方向夹角为θ,如图19所示.下列关于第三个力F3的判断中正确的是
( ).
图19
A.力F3只能在第四象限
B.力F3与F2夹角越小,则F2和F3的合力越小
C.F3的最小值为F1cosθ
D.力F3可能在第一象限的任意区域
解析 O点受三力平衡,因此F2、F3的合力大小等于F1,方向与F1相反,故B错误;作出平行四边形,由图可以看出F3的方向范围为第一象限中F2反方向下侧及第四象限,故A、D错;当F3⊥F2时,F3最小,F3=F1cosθ,故C正确.
答案 C
13.如图20所示,两个截面为直角三角形的实心铁块A、B并排放在粗糙水平地面上,一截面为矩形的实心铁块C水平架在两铁块的光滑斜面上,系统处于静止状态.已知三个铁块的重力分别为GA=GB=100N、GC=10N,θ=60°,求:
图20
(1)地面对铁块A的摩擦力Ff的大小;
(2)铁块A对地面的压力FN的大小.
解析
(1)以C为研究对象进行受力分析,如图甲所示.
由平行四边形定则知:
FN1=FN2=GC
对A进行受力分析,如图乙所示
将FN2′进行正交分解,有:
Fx=FN2′sin60°
Ff=Fx,则Ff=5
N.
(2)由图乙可知:
Fy=FN2′cos60°
FN=GA+Fy,解得:
FN=105N.
答案
(1)5
N
(2)105N
14.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也是30°,如图21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:
图21
(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?
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,同理有Ff=Fsin30°,
FN+Fcos30°=(M+m)g,
将F值代入解得Ff=
mg,
FN=Mg+
mg.
答案 见解析
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