专题01 力与物体的平衡仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题解析版.docx
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专题01力与物体的平衡仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题解析版
1.重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则( )
A.当θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为
B.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为G
C.当θ不同时,运动员受到的合力不同
D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等
解析:
选A 运动员受力如图所示,地面对手的支持力F1=F2=
,则运动员单手对地面的正压力大小为
,与夹角θ无关,选项A正确,B错误;不管角度如何,运动员受到的合力为零,与地面之间的相互作用力总是等大,选项C、D错误。
2.如图所示,有一轻圆环和插栓,在甲、乙、丙三个力作用下平衡时,圆环紧压着插栓。
不计圆环与插栓间的摩擦,若只调整两个力的大小,欲移动圆环使插栓位于圆环中心,下列说法中正确的是( )
A.增大甲、乙两力,且甲力增大较多
B.增大乙、丙两力,且乙力增大较多
C.增大乙、丙两力,且丙力增大较多
D.增大甲、丙两力,且甲力增大较多
3.如图所示,穿在一根光滑的固定杆上的两个小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,当两球静止时,OA绳与杆的夹角为θ,OB绳沿竖直方向,则下列说法正确的是( )
A.A可能受到2个力的作用
B.B可能受到3个力的作用学科*/网
C.绳子对A的拉力大于对B的拉力
D.A、B的质量之比为1∶tanθ
根据共点力平衡条件,
得:
T=mBg,
=
(根据正弦定理列式)故
mA∶mB=1∶tanθ,故D正确。
4.如图所示,在一个倾角为θ的斜面上,有一个质量为m,带负电的小球P(可视为点电荷),空间存在着方向垂直斜面向下的匀强磁场,带电小球与斜面间的摩擦力不能忽略,它在斜面上沿图中所示的哪个方向运动时,有可能保持匀速直线运动状态( )
A.v1方向 B.v2方向 C.v3方向 D.v4方向
解析:
选C 若小球的速度沿v1方向,滑动摩擦力与v1的方向相反,即沿图中v3方向,由左手定则知,小球受到的洛伦兹力方向在斜面平面内与v1垂直向下,重力的分力mgsinθ沿斜面向下,则知球在斜面平面内所受的合外力不为零,小球不可能做匀速直线运动,故A错误;同理可知B、D错误;若小球的速度沿v3方向,滑动摩擦力与v3的方向相反,即沿图中v1方向,由左手定则知,小球受到的洛伦兹力方向在斜面平面内与v3垂直向上,即沿v2方向,重力的分力mgsinθ沿斜面向下,则知斜面平面内的合外力可能为零,小球有可能做匀速直线运动,故C正确。
5.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过轻绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段轻绳与斜面平行,A、B、C都处于静止状态。
则( )
A.水平面对C的支持力等于B、C的总重力
B.C对B一定有摩擦力
C.水平面对C一定有摩擦力
D.水平面对C可能没有摩擦力
6.如图所示,一个质量为4kg的半球形物体A放在倾角为θ=37°的斜面B上静止不动。
若用通过球心的水平推力F=10N作用在物体A上,物体A仍静止在斜面上,斜面仍相对地面静止。
已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2,则( )
A.物体A受到斜面B的摩擦力增加8N
B.物体A对斜面B的作用力增加10N
C.地面对斜面B的弹力不变
D.地面对斜面B的摩擦力增加10N
解析:
选CD 若用通过球心的水平推力F=10N作用在物体A上,物体A仍静止在斜面上,将该力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,由平衡条件可得:
Fcos37°+Ff=mgsin37°,解得摩擦力Ff=16N。
物体A受到斜面B的摩擦力减小ΔFf=24N-16N=8N,选项A错误;没有施加水平力F时,根据平衡条件,A受斜面作用力与重力等大反向,即大小为40N,根据牛顿第三定律,物体A对斜面的作用力为40N,方向竖直向下。
施加水平力F后,物体A对斜面的作用力如图,F′=
N=10
N,物体A对斜面B的作用力增加(10
-40)N,选项B错误;把物体A和斜面B看作整体,分析受力,由平衡条件可知,地面对斜面B的弹力不变,摩擦力增加10N,选项C、D正确。
7.如图所示,两个相同的固定斜面上分别放有一个处于静止的三角形木块A、B,它们的质量相等。
A木块左侧面沿竖直方向,B木块左侧面垂直于斜面,在两斜面上分别放上一个相同的光滑球后,木块仍保持静止,则放上球后( )
A.A木块受到的摩擦力等于B木块受到的摩擦力
B.A木块受到的摩擦力小于B木块受到的摩擦力
C.A木块对斜面的压力等于B木块对斜面的压力
D.A木块对斜面的压力大于B木块对斜面的压力
8.如图8所示,置于地面的矩形框架中用两细绳拴住质量为m的小球,绳B水平.设绳A、B对球的拉力大小分别为F1、F2,它们的合力大小为F.现将框架在竖直平面内绕左下端缓慢旋转90°,在此过程中( )
图8
A.F1先增大后减小B.F2先增大后减小
C.F先增大后减小D.F先减小后增大
答案 B
解析 对小球受力分析如图所示:
小球处于静止状态,受力平衡,两绳的拉力的合力与重力大小相等、方向相反,则F不变,根据平行四边形定则可知,将框架在竖直平面内绕左下端缓慢旋转90°的过程中,F1逐渐减小,F2先增大后减小,当绳A处于水平方向时,F2最大,故B正确.
9.如图9所示,两个带有同种电荷的小球m1、m2,用绝缘细线悬挂于O点,若q1>q2,L1>L2,平衡时两球到过O点的竖直线的距离相等,则( )
图9
A.m1>m2
B.m1=m2
C.m1 D.无法确定 答案 B 10.(多选)如图10所示,倾角为30°的斜面体静止在水平地面上,轻绳一端连着斜面上的物体A(轻绳与斜面平行),另一端通过两个滑轮相连于天花板上的P点.动滑轮上悬挂质量为m的物块B,开始时悬挂动滑轮的两绳均竖直.现将P点缓慢向右移动,直到动滑轮两边轻绳的夹角为90°时,物体A刚好要滑动.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体A与斜面间的动摩擦因数为 .整个过程斜面体始终静止,不计滑轮的质量及轻绳与滑轮的摩擦.下列说法正确的是( ) 图10 A.物体A的质量为 m B.物体A受到的摩擦力一直增大 C.地面对斜面体的摩擦力水平向左并逐渐减小 D.斜面体对地面的压力逐渐减小 答案 AB 所以斜面体对地面的压力恒定不变,D错误.学.科*网 11.如图12所示,在两固定的竖直挡板间有一表面光滑的重球,球的直径略小于挡板间的距离,用一横截面为直角三角形的楔子抵住.楔子的底角为60°,重力不计.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.为使球不下滑,楔子与挡板间的动摩擦因数至少应为( ) 图12 A. B. C. D. 答案 A 12.如图2所示,一光滑小球静置在光滑半球面上,被竖直放置的光滑挡板挡住,现水平向右缓慢地移动挡板,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面且球面始终静止),挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是( ) 图2 A.F增大,FN减小B.F增大,FN增大 C.F减小,FN减小D.F减小,FN增大 解析 某时刻小球的受力如图所示,设小球与半球面的球心连线跟竖直方向的夹角为α,则F=mgtanα,FN= ,随着挡板向右移动,α越来越大,则F和FN都要增大。 答案 B 13.如图3所示,在水平地面上静止着一质量为M、倾角为θ的斜面,自由释放质量为m的滑块能在斜面上匀速下滑(斜面始终静止),则下列说法中正确的是( ) 图3 A.滑块对斜面的作用力大小等于mgcosθ,方向垂直斜面向下 B.斜面对滑块的作用力大小等于mg,方向竖直向上 C.斜面受到地面的摩擦力水平向左,大小与m的大小有关 D.滑块能匀速下滑,则水平地面不可能是光滑的 答案 B 14.如图4所示,绝缘水平桌面上放置一长直导线a,导线a的正上方某处放置另一长直导线b,两导线中均通以垂直纸面向里的恒定电流。 现将导线b向右平移一小段距离,若导线a始终保持静止,则( ) 图4 A.导线b受到的安培力方向始终竖直向下 B.导线b受到的安培力逐渐减小 C.导线a对桌面的压力减小 D.导线a对桌面的摩擦力方向水平向左 答案 B 15.如图5所示,粗糙水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上,现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块,在圆球与地面接触之前,下面的相关判断正确的是( ) 图5 A.球对墙壁的压力逐渐减小 B.水平拉力F逐渐减小学-科+*网 C.地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大 D.地面对长方体物块的支持力逐渐增大 解析 对球进行受力分析,如图甲所示。 答案 B 16.如图6所示,一个半球形的碗固定在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。 一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量分别为m1和m2的小球A、B。 当它们处于平衡状态时,碗内的细线与水平方向的夹角为60°,小球B位于水平地面上,设此时半球形的碗对A的弹力为F,小球B对地面的压力大小为FN,细线的拉力大小为T,则下列说法中正确的是( ) 图6 A.FN=(m2-m1)gB.FN=m2g- m1g C.T=0D.F= m1g 解析 分析小球A的受力情况,由平衡条件可得,细线的拉力T=F,Fsin60°+Tsin60°=m1g,解得T=F= m1g,选项C、D错误;分析小球B的受力情况,由平衡条件可得T+FN=m2g,即FN=m2g- m1g,故A错误,B正确。 答案 B 17.如图7所示,三角形ABC是固定在水平面上的三棱柱的横截面,∠A=30°,∠B=37°,C处有光滑小滑轮,质量分别为m1、m2的两物块通过细线跨放在AC面和BC面上,且均恰好处于静止状态,已知AC面光滑,物块2与BC面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则两物块的质量比m1∶m2不可能是( ) 图7 A.1∶3B.3∶5 C.5∶3D.2∶1 答案 A 18.如图8所示,一根通电的导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态。 现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( ) 图8 A.一直增大B.先减小后增大 C.先增大后减小D.始终为零 解析 若F安<mgsinα,因安培力方向向上,则摩擦力方向向上,当F安增大时,F摩减小到零,再向下增大,B项对,C、D项错;若F安>mgsinα,摩擦力方向向下,随F安增大而一直增大,A项对。 答案 AB 19.如图1所示,一小男孩通过一根弹簧想把地面上的木箱拖回房间,但试了两次均未拖动.分析图甲、图乙后,下列说法正确的是( ) 图1 A.弹簧的弹力等于木箱受到的摩擦力与人所受的摩擦力之和 B.图甲中木箱受到的摩擦力小于图乙中木箱受到的摩擦力 C.图甲中木箱受到的合力小于图乙中木箱受到的合力 D.图甲中木箱受到的合力大于图乙中木箱受到的合力 答案 B 解析 对木箱受力分析,因处于平衡状态,合力为零,则弹力等于木箱受到的摩擦力,故A错误;根据弹簧的形变量大小可知,图乙的弹力较大,则图甲中木箱受到的摩擦力小于图乙中木箱受到的摩擦力,故B正确;根据平衡条件可知,两图中木箱均处于平衡状态,则它们的合力为零,故C、D错误. 20.如图2所示,物体受到沿斜面向下的拉力F作用静止在粗糙斜面上,斜面静止在水平地面上,则下列说法正确的是( ) 图2 A.斜面对物体的作用力的方向竖直向上 B.斜面对物体可能没有摩擦力 C.撤去拉力F后物体仍能静止 D.水平地面对斜面没有摩擦力 答案 C 21.如图3所示,装载石块的自卸卡车静止在水平地面上,车厢倾斜至一定角度时,石块会沿车厢滑至车尾.若车厢倾斜至最大角度时还有部分石块未下滑,卡车会向前加速,从而把残余石块卸下.若视最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( ) 图3 A.增加车厢倾斜程度,石块受到的支持力增加 B.增加车厢倾斜程度,石块受到的摩擦力一定减小 C.卡车向前加速时,石块所受最大静摩擦力会减小 D.石块向下滑动过程中,对车的压力大于车对石块的支持力 答案 C 解析 根据受力分析可知,石块受到的支持力FN=mgcosθ;故随着车厢倾斜度增加,石块受到的支持力减小;故A错误;石块未下滑时,摩擦力等于重力的分力,故Ff=mgsinθ,θ增大,故摩擦力增大,故B错误;卡车向前加速运动时,合力沿运动方向,此时压力减小,故最大静摩擦力减小,故C正确;石块向下滑动过程中,对车的压力与车对石块的支持力为作用力和反作用力,故大小相等,故D错误. 22.如图4所示,小球A、B穿在一根光滑固定的细杆上,一条跨过定滑轮的细绳两端连接两小球,杆与水平面成θ角,小球可看做质点且不计所有摩擦.当两球静止时,OA绳与杆的夹角为θ,绳OB沿竖直方向,则下列说法正确的是( ) 图4 A.小球A受到2个力的作用 B.小球A受到3个力的作用 C.杆对B球的弹力方向垂直杆斜向上 D.绳子对A的拉力大于对B的拉力 答案 B 23.如图5甲、乙、丙所示,三个物块质量相同且均处于静止状态,若弹簧秤、绳和滑轮的重力均不计,绳与滑轮、物块与半球面间的摩擦均不计,在图甲、乙、丙三种情况下,弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3,则( ) 图5 A.F1=F2=F3B.F3>F1=F2 C.F3=F1>F2D.F1>F2>F3 答案 C 解析 甲图: 物块静止,弹簧的拉力F1=mg;乙图: 以物块为研究对象,受力如图甲, F2=Gsin60°= mg≈0.866mgx.k+w 丙图: 以动滑轮为研究对象,受力如图乙.由几何知识得F3=mg,故F3=F1>F2 24.如图6所示,质量均为m的A、B两球,由一根劲度系数为k的轻弹簧连接静止于半径为R的光滑半球形碗中,弹簧水平,两球间距为R且球半径远小于碗的半径.则弹簧的原长为( ) 图6 A. +RB. +R C. +RD. +R 答案 D 解析 以A球为研究对象,小球受三个力: 重力、弹力和碗的支持力如图所示,由平衡条件, 25.如图7(a)所示,两段等长细绳将质量分别为2m、m的小球A、B悬挂在O点,小球A受到水平向右的恒力F1的作用、小球B受到水平向左的恒力F2的作用,当系统处于静止状态时,出现了如图(b)所示的状态,小球B刚好位于O点正下方.则F1与F2的大小关系正确的是( ) 图7 A.F1=4F2B.F1=3F2 C.F1=2F2D.F1=F2 答案 A 26.图11中工人在推动一台割草机,施加的力大小为100N,方向与水平地面成30°角斜向下,g取10m/s2. 图11 (1)若割草机重300N,则它作用在地面上向下的压力为多大? (2)若工人对割草机施加的作用力与图示反向,力的大小不变,则割草机作用在地面上向下的压力又为多大? (3)割草机割完草后,工人用最小的拉力拉它,使之做匀速运动,已知这个最小拉力为180N,则割草机与地面间的动摩擦因数μ及最小拉力与水平方向夹角α为多少? 答案 (1)350N (2)250N (3)0.75 37° 解析 工人对割草机施加的作用力沿竖直方向的分力为50N. (1)当工人斜向下推割草机时,在竖直方向上有: FN1=G+Fsin30° 解得: FN1=350N. 所以当α+φ=90°,即tanα=μ时,F有最小值: Fmin= 代入数据可得: μ=0.75,α=37°. 27.如图12所示,水平面上有一个倾角为θ=30°的斜劈,质量为m.一个光滑小球,质量也为m,用绳子悬挂起来,绳子与斜面的夹角为α=30°,整个系统处于静止状态. 图12 (1)求出绳子的拉力FT; (2)若地面对斜劈的最大静摩擦力Ffm等于地面对斜劈的支持力的k倍,为了使整个系统始终保持静止,k值必须满足什么条件? 答案 (1) mg (2)k≥ 解析 (1)对小球受力分析,如图甲所示,由平衡条件得: mgsinθ-FTcosα=0,解得FT= mg. (2)对斜劈和小球组成的整体受力分析,如图乙所示,由平衡条件得: 水平方向: FTcos(θ+α)-Ff=0 竖直方向: FN2+FTsin(θ+α)-2mg=0 又Ff≤Ffm=kFN2 联立各式解得k≥ . 28.如图13所示,质量为m的物体,放在一固定的斜面上,当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F的水平向右的恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角θ0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求: 图13 (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ; (2)临界角θ0. 由匀速直线运动的条件有Fcosα=mgsinα+Ff,FN=mgcosα+Fsinα,Ff=μFN 解得F= 当cosα-μsinα=0时,F→∞,即“不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行”,此时临界角θ0=α=60°.
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