（全國通用）高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力和物體的平衡限時(shí)訓(xùn)練.doc

專題一 力和物體的平衡(限時(shí):45分鐘)【測(cè)控導(dǎo)航】考點(diǎn)題號(hào)(難易度)1.受力分析、共點(diǎn)力的平衡1(易),2(易)2.多物體平衡(含整體法與隔離法)7(中),8(中),12(中)3.動(dòng)態(tài)平衡3(易),10(中),11(難)4.電磁場(chǎng)中的平衡問題4(中),9(中),13(中)5.臨界、極值問題5(中),6(中)一、選擇題(在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第17題只有一項(xiàng)符合題目要求,第811題有多項(xiàng)符合題目要求) 1.(2015新鄉(xiāng)、平頂山、許昌三市第三次調(diào)研)有一直角v形槽固定在水平面上,其截面如圖所示,bc面與水平面間夾角為60,有一質(zhì)量為m的均勻正方體木塊放在槽內(nèi),木塊與ab面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,與bc面間無摩擦.現(xiàn)用垂直于紙面向里的力推木塊使之沿槽運(yùn)動(dòng),則木塊所受的摩擦力為(b)a.mgb.32mgc.22mgd.12mg解析:由受力分析可知ab面對(duì)木塊的支持力為fab=mgsin 60,木塊運(yùn)動(dòng)后木塊受到的摩擦力為ff=fab=mgsin 60=32mg,選項(xiàng)b正確.2.(2015太原市二模)近年來,智能手機(jī)的普及使“低頭族”應(yīng)運(yùn)而生.近日研究發(fā)現(xiàn),玩手機(jī)時(shí),就有可能讓頸椎承受多達(dá)60磅(約270 n)的重量,相當(dāng)于給頸椎掛倆大西瓜,比一個(gè)7歲小孩還重.不當(dāng)?shù)淖藙?shì)與一系列健康問題存在關(guān)聯(lián),如背痛、體重增加、胃痛、偏頭痛和呼吸道疾病等.當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所承受的壓力等于頭部的重量;但當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎受到的壓力會(huì)隨之變化.現(xiàn)將人體頭頸部簡(jiǎn)化為如圖的模型:重心在p點(diǎn)的頭部,在可繞o轉(zhuǎn)動(dòng)的頸椎op(輕桿)的支持力和沿pq方向肌肉拉力的作用下處于靜止.當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎與豎直方向的夾角為45,pq與豎直方向的夾角為60,此時(shí),頸椎受到的壓力約為直立時(shí)頸椎受到壓力的(b)a.4.2倍b.3.3倍c.2.8倍d.2.0倍解析:法一力的圖示法:取直立時(shí)頸椎受到壓力g為單位長(zhǎng)度,按比例作出平行四邊形,如圖所示,則對(duì)角線長(zhǎng)度稍大于三個(gè)單位長(zhǎng)度,故選項(xiàng)b正確.法二解析法:由正弦定理可知gsin15=fsin120,得f=sin120sin15g3.3g,故選項(xiàng)b正確.3.(2014山東理綜)如圖,用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn),制成一簡(jiǎn)易秋千,某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變.木板靜止時(shí),f1表示木板所受合力的大小,f2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小,則維修后(a)a.f1不變,f2變大b.f1不變,f2變小c.f1變大,f2變大d.f1變小,f2變小解析:木板靜止時(shí)受力情況如圖所示,設(shè)輕繩與豎直木樁的夾角為, 由平衡條件知,合力f1=0,故f1不變,f2=mg2cos,剪短輕繩后,增大,cos 減小,f2增大,故選項(xiàng)a正確.4.(2015上饒市一模)長(zhǎng)為l的通電導(dǎo)體放在傾角為的光滑斜面上,并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,當(dāng)b方向豎直向上,電流為i1時(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài),若b方向改為垂直斜面向上,則電流為i2時(shí)導(dǎo)體仍處于平衡狀態(tài),電流比值i1i2應(yīng)為(b)a.cos b.1cosc.sin d.1sin解析:第一種情形,導(dǎo)體所受到的安培力水平向右,由平衡條件有bi1lcos =mgsin ,解得i1=mgsinblcos.第二種情形,導(dǎo)體所受到的安培力沿斜面向上,由平衡條件有bi2l=mgsin ,解得i2=mgsinbl,所以i1i2=1cos.故選項(xiàng)b正確.5.如圖將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a,b用細(xì)線相連懸掛于o點(diǎn),用力f拉小球a,使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),且懸線oa與豎直方向的夾角為=30,則f的最小值為(b)a.33mgb.mgc.32mgd.2mg解析: 以a,b兩球?yàn)橐徽w進(jìn)行受力分析:重力2mg,繩子的拉力ft,拉力f,其中重力是恒力,繩子拉力ft方向不變,根據(jù)平衡條件,整體合外力為零,所以當(dāng)f的方向與繩子垂直時(shí)最小,如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可得f=2mgsin 30=mg,故選項(xiàng)b正確,a,c,d錯(cuò)誤.6.(2015哈師大附中等三校二模)如圖所示,有一傾角為30的斜面b,質(zhì)量為m.質(zhì)量為m的物體a靜止在b上.現(xiàn)用水平力f推物體a,在f由零逐漸增加至32mg再逐漸減為零的過程中,a和b始終保持靜止.對(duì)此過程下列說法正確的是(b)a.地面對(duì)b的支持力大于(m+m)gb.a對(duì)b壓力的最小值為32mg,最大值為334mgc.a所受摩擦力的最小值為0,最大值為mg4d.a所受摩擦力的最小值為12mg,最大值為34mg解析:以a,b為整體,在豎直方向上,地面對(duì)b的支持力等于(m+m)g,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤;對(duì)a受力分析,將重力mg,水平力f正交分解,如圖所示,則有fn=mgcos 30+fsin 30,所以a對(duì)b的壓力最小值為mgcos 30=32mg,最大值為mgcos 30+32mgsin 30=334mg,所以選項(xiàng)b正確;設(shè)a所受的靜摩擦力為ff,當(dāng)fcos 30=mgsin 30時(shí),ff=0;當(dāng)fcos 30=32mg32=34mg時(shí),ff=mg4,ff方向沿斜面向下;當(dāng)f=0時(shí),ff=mgsin 30=mg2,方向沿斜面向上,所以ff的最大值為mg2,所以選項(xiàng)c,d錯(cuò)誤.7.(2015石家莊一模)如圖所示,傾角為的斜面體c置于水平地面上,一條細(xì)線一端與斜面上的物體b相連,另一端繞過質(zhì)量不計(jì)的定滑輪與物體a相連,定滑輪用另一條細(xì)線懸掛在天花板上的o點(diǎn),細(xì)線與豎直方向成角,a,b,c始終處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是(b)a.若僅增大a的質(zhì)量,b對(duì)c的摩擦力一定減小b.若僅增大a的質(zhì)量,地面對(duì)c的摩擦力一定增大c.若僅增大b的質(zhì)量,懸掛定滑輪的細(xì)線的拉力可能等于a的重力d.若僅將c向左緩慢移動(dòng)一點(diǎn),角將增大解析:設(shè)物體a,b的質(zhì)量分別為ma,mb,ma與mb之間的大小關(guān)系未知,若mag=mbgsin ,則物體b不受靜摩擦力作用,若僅增大a的質(zhì)量,物體b將受到沿斜面向下的靜摩擦力作用且是增大的,故選項(xiàng)a錯(cuò)誤;若僅增大a的質(zhì)量,與天花板相連的細(xì)線的拉力增大,水平向右的分力也增大,以物體a,b,c為系統(tǒng),地面對(duì)系統(tǒng)的靜摩擦力也增加,故選項(xiàng)b正確;定滑輪受三個(gè)力作用,繞過定滑輪細(xì)線的兩個(gè)力一定是等大的,只有這三個(gè)力的夾角為120時(shí),這三個(gè)力才相等,懸掛定滑輪細(xì)線的拉力才等于a的重力,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤;若僅將c向左緩慢移動(dòng)一點(diǎn),繞過定滑輪的細(xì)線所成的夾角將減小,則角也將減小,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤.8.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊a放在位于水平面上的質(zhì)量為m的斜面b上,現(xiàn)用大小相等、方向相反的兩個(gè)水平推力f分別作用在a,b上,a,b均保持靜止不動(dòng).則(bd)a.a與b之間一定存在摩擦力b.b與地面之間一定沒有摩擦力c.b對(duì)a的支持力一定等于mgd.地面對(duì)b的支持力大小一定等于(m+m)g解析:以a為研究對(duì)象,受重力mg、推力f、支持力fn,當(dāng)這三個(gè)力的合力為零時(shí),a,b間沒有摩擦力,所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤;b對(duì)a的支持力無法求出,所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤;把a(bǔ),b視為一整體,進(jìn)行受力分析,水平方向整體受兩個(gè)推力f,豎直方向受重力(m+m)g,地面對(duì)a,b的支持力,水平方向兩推力恰好平衡,故b與地面間沒有摩擦力,所以選項(xiàng)b正確;地面對(duì)b的支持力等于(m+m)g,故選項(xiàng)d正確.9.(2014浙江理綜)如圖所示,水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角為.一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個(gè)帶電小球a,細(xì)線與斜面平行.小球a的質(zhì)量為m、電荷量為q.小球a的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球b,兩球心的高度相同、間距為d.靜電力常量為k,重力加速度為g,兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷.小球a靜止在斜面上,則(ac)a.小球a與b之間庫侖力的大小為kq2d2b.當(dāng)qd=mgsink時(shí),細(xì)線上的拉力為0c.當(dāng)qd=mgtank時(shí),細(xì)線上的拉力為0d.當(dāng)qd=mgktan時(shí),斜面對(duì)小球a的支持力為0解析:由庫侖定律可知,小球a與b之間的庫侖力大小為f=kq2d2 ,故選項(xiàng)a正確;小球a受到b的庫侖力為斥力,方向水平向左,而且小球a的重力豎直向下,所以斜面對(duì)小球a的支持力不可能為0,故選項(xiàng)d錯(cuò)誤;如圖所示,當(dāng)庫侖力沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力時(shí),細(xì)線上的拉力為0,即kq2d2cos =mgsin ,得出qd=mgtank,故選項(xiàng)b錯(cuò)誤,c正確.10.(2015大連市一模)如圖所示,兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)o,另一端分別系于固定圓環(huán)上的a,b兩點(diǎn),o為圓心,o點(diǎn)下面懸掛一物體m,繩oa水平,拉力大小為f1,繩ob與繩oa成=120,拉力大小為f2.將兩繩同時(shí)緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過75,并保持兩繩之間的夾角始終不變,且物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài).則在旋轉(zhuǎn)過程中,下列說法正確的是(bc)a.f1逐漸增大b.f1先增大后減小c.f2逐漸減小d.f2先減小后增大解析:o點(diǎn)受三個(gè)力的作用.開始時(shí)這三個(gè)力f1,f2和f0(f0=mg)構(gòu)成矢量三角形如圖中實(shí)線所示,這是一個(gè)直角三角形,不妨設(shè)為opq.在兩繩旋轉(zhuǎn)過程中f1與f2的夾角保持120不變化,所以巧妙地聯(lián)系到幾何知識(shí)中,即矢量三角形的q點(diǎn)在圓周上移動(dòng),這個(gè)圓周是以oq的中點(diǎn)為圓心的圓.由于圓周角60和op邊不改變,所以當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)過60時(shí),f1為這個(gè)圓的直徑,即達(dá)到f1的最大值;繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),f1,f2都會(huì)變小,故選項(xiàng)b,c正確,a,d錯(cuò)誤.11.(2015貴陽市適應(yīng)性監(jiān)測(cè)) 如圖所示,頂端裝有定滑輪的斜面體放置在粗糙水平面上,a,b兩物體通過細(xì)繩相連,并處于靜止?fàn)顟B(tài),不計(jì)繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦,現(xiàn)用水平向右的拉力f作用于物體b上,將物體b緩慢拉高一定的距離,在此過程中斜面體與物體a仍然保持靜止.關(guān)于此過程中,下列判斷正確的是(ad)a.地面對(duì)斜面體的摩擦力一定變大b.地面對(duì)斜面體的支持力可能變大c.斜面體對(duì)物體a的摩擦力一定變大d.斜面體對(duì)物體a的作用力可能變大解析:拉力f水平向右,將物體b緩慢拉高時(shí),f增大,繩的拉力也增大.以a,b和斜面體為整體分析,水平力f增大時(shí),地面對(duì)斜面體的靜摩擦力一定變大,而地面對(duì)斜面體的支持力不變化,故選項(xiàng)a正確,b錯(cuò)誤;由于物體a,b之間質(zhì)量大小關(guān)系未知,開始時(shí),物體a的摩擦力可能沿斜面向上,也可能沿斜面向下,也可能不受摩擦力,所以繩的拉力增大時(shí),斜面體對(duì)物體a的摩擦力變化情況是不確定的,故選項(xiàng)c錯(cuò)誤;物體a受到所有作用力可以認(rèn)為只有三種,即物體a的重力,繩的拉力及斜面體對(duì)物體a的作用力,繩的拉力增大,則重力和拉力的合力也增大,由三力平衡可知斜面體對(duì)物體a的作用力也是增大的,故選項(xiàng)d正確.二、非選擇題12.(2015長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué)月考)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m,4m的質(zhì)點(diǎn)a,b之間用輕桿連結(jié),并通過長(zhǎng)l的輕繩掛在光滑的定滑輪上,求系統(tǒng)平衡時(shí)oa,ob段繩長(zhǎng)各為多少?解析:分別對(duì)a,b兩質(zhì)點(diǎn)受力分析,如圖所示.每個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到的繩拉力ft與桿的彈力f的合力與重力平衡,做出ft與f合成平行四邊形,a質(zhì)點(diǎn)受力的矢量三角形與oac相似,故ftm1g=oaoc,b球受力的矢量三角形與obc相似,故ftm2g=oboc,兩式相比:oaob=m2m1=41,oa+ob=l,所以oa=4l5,ob=l5.答案:4l5l513.(2015黃山市屯溪第一中學(xué)月考)如圖所示為一電流表的原理示意圖.質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)金屬棒mn的中點(diǎn)處通過一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連,絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b,方向垂直紙面向外.與mn的右端n連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù),mn的長(zhǎng)度大于ab.當(dāng)mn中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時(shí),mn與矩形區(qū)域的cd邊重合;當(dāng)mn中有電流通過時(shí),指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度.(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用)(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí),彈簧伸長(zhǎng)多少?(重力