高考物理二輪專題復(fù)習(xí) 專講訓(xùn)練 第1講 力與物體的平衡（含解析）

第1講力與物體的平衡一、選擇題(共13小題，每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確．)1．(·廣東卷，14)如圖1－1－18所示，水平地面上堆放著原木，關(guān)于原木P在支撐點M、N處受力的方向，下列說法正確的是()圖1－1－18A．M處受到的支持力豎直向上B．N處受到的支持力豎直向上C．M處受到的靜摩擦力沿MN方向D．N處受到的靜摩擦力沿水平方向解析M處支持力方向與支持面(地面)垂直，即豎直向上，A正確；N處支持力與支持面(原木接觸面)垂直，即垂直MN向上，故B錯誤，摩擦力與接觸面平行，故C、D錯誤．答案A2. 如圖1－1－19所示的四腳支架經(jīng)常使用在架設(shè)高壓線路、通信的基站塔臺等領(lǐng)域．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的四腳支架置于水平地面上，其四根鐵質(zhì)支架等長，與豎直方向均成θ角，重力加速度為g，則每根支架對地面的作用力大小為()圖1－1－19A.eq\f(mg,4sinθ) B.eq\f(mg,4cosθ)C.eq\f(1,4)mgtanθ D.eq\f(1,4)mg解析設(shè)每根支架對地面的作用力大小為F，根據(jù)牛頓第三定律以及力的合成與分解知識可得4Fcosθ＝mg，解得F＝eq\f(mg,4cosθ)，選項B正確．答案B3．如圖1－1－20甲所示，斜拉橋的塔柱兩側(cè)有許多鋼索，它們的一端都系在塔柱上．對于每一對鋼索，它們的上端可以看成系在一起，即兩根鋼索對塔柱的拉力F1、F2作用在同一點，它們合起來對塔柱的作用效果應(yīng)該讓塔柱好像受到一個豎直向下的力F一樣，如圖乙所示．這樣，塔柱便能穩(wěn)固地佇立在橋墩上，不會因鋼索的牽拉而發(fā)生傾斜，甚至倒下．如果斜拉橋塔柱兩側(cè)的鋼索不能呈對稱分布如圖丙所示，要保持塔柱受的合力豎直向下，那么鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB應(yīng)滿足()圖1－1－20A．FAC∶FAB＝1∶1B．FAC∶FAB＝sinβ∶sinαC．FAC∶FAB＝cosβ∶cosαD．FAC∶FAB＝sinα∶sinβ解析將AB、AC上的力分解，在水平方向上的合力應(yīng)為零，有：FACsinα－FABsinβ＝0，則FAC∶FAB＝sinβ∶sinα，B正確．答案B4．(·山東泰安模擬)如圖1－1－21，一質(zhì)量為M的直角劈B放在水平面上，在劈的斜面上放一質(zhì)量為m的物體A，用一沿斜面向上的力F作用于A上，使其沿斜面勻速上滑，在A上滑的過程中直角劈B相對地面始終靜止．以f和N分別表示地面對劈的摩擦力及支持力．則下列正確的是()圖1－1－21A．f＝0，N＝Mg＋mgB．f向左，N＜Mg＋mgC．f向右，N＜Mg＋mgD．f向左，N＝Mg＋mg解析根據(jù)題意，物體A和直角劈B都處于平衡狀態(tài)，將它們看成整體，現(xiàn)對整體進(jìn)行受力分析如圖所示：重力(M＋m)g、力F、豎直向上的支持力N和摩擦力f.由平衡條件知，F(xiàn)有水平向右的分力，則地面對B的摩擦力f水平向左；在豎直方向上有：N＋Fsinα＝(M＋m)g，則可知：N＜(M＋m)g，綜上所述：A、C、D項均錯誤，B項正確．答案B5. 如圖1－1－22所示，截面是三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在粗糙的豎直面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F，推動木塊與鐵塊一起向上勻速運動，運動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止，下面說法正確的是()．圖1－1－22A．木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力B．木塊a與豎直墻面間一定存在水平彈力C．木塊a與豎直墻面間一定存在摩擦力D．豎直向上的作用力F大小一定等于鐵塊與木塊的重力之和解析隔離鐵塊b對其進(jìn)行受力分析，它受到重力、木塊a的支持力和沿接觸面向上的靜摩擦力作用，如果沒有摩擦力，鐵塊將不能處于平衡狀態(tài)，故選項A正確；木塊a與豎直墻壁之間雖然接觸，但它們之間無相互擠壓，沒有發(fā)生形變，所以不會產(chǎn)生彈力，也不會產(chǎn)生摩擦力，選項B、C均錯誤；對鐵塊b和木塊a整體進(jìn)行受力分析，根據(jù)題意可知，該整體處于平衡狀態(tài)，所以其所受的總重力(鐵塊與木塊的重力之和)等于作用力F的大小，選項D正確．答案AD6．(·江蘇徐州市模擬)如圖1－1－23所示，靜止在光滑地面上的小車，由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC組成(它們在B處平滑連接)，小車右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個力傳感器，當(dāng)傳感器受壓時，其示數(shù)為正值，當(dāng)傳感器被拉時，其示數(shù)為負(fù)值．一個小滑塊從小車A點由靜止開始下滑至C點的過程中，傳感器記錄到的力F隨時間t的關(guān)系圖中可能正確的是()圖1－1－23解析當(dāng)滑塊在光滑的斜面AB上運動時，滑塊對小車有斜向右下方、大小不變的壓力，因此傳感器對小車有向左的彈力，大小不變，方向為正．當(dāng)滑塊在粗糙的平面BC上運動時，滑塊對小車有方向向左、大小不變的摩擦力，因此傳感器對小車有向右的拉力，大小不變，方向為負(fù)，故正確答案為D.答案D7．(·山東濰坊市一模)如圖1－1－24所示，兩相同小球a、b用輕彈簧A、B連接并懸掛在天花板上保持靜止，水平力F作用在a上并緩慢拉a，當(dāng)B與豎直方向夾角為60°時，A、B伸長量剛好相同．若A、B的勁度系數(shù)分別為k1、k2，則以下判斷正確的是()圖1－1－24A.eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,2)B.eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,4)C．撤去F的瞬間，a球的加速度為零D．撤去F的瞬間，b球處于失重狀態(tài)解析對b球受力分析由平衡條件可知：k1x＝mg①對a球受力分析如圖所示，由平衡條件得：k2xcos60°＝k1x＋mg②由①②兩式得：eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,4)故選項B正確．撤去F的瞬間，a受的合外力大小為F，方向水平向右，故a球的加速度不為零，b球仍處于平衡狀態(tài)，故選項C、D錯誤．答案B8.(·山東威海模擬)如圖1－1－25所示，一小球用輕繩懸于O點，用力F拉住小球，使懸線保持偏離豎直方向60°角，且小球始終處于平衡狀態(tài)．為了使F有最小值，F(xiàn)與豎直方向的夾角θ應(yīng)該是()圖1－1－25A．90°B．45°C．30°D．0°解析小球受三力而平衡，由平衡條件可知三力一定能組成首尾相連的封閉三角形，由分析可知，當(dāng)F與繩垂直時，F(xiàn)最小，由幾何關(guān)系知θ＝30°，故C項正確．答案C9．(·武漢調(diào)研)將兩個質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連后，再用細(xì)線懸掛于O點，如圖1－1－26所示．用力F拉小球b，使兩個小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線Oa與豎直方向的夾角保持θ＝30°，則F的最小值為()圖1－1－26A.eq\f(\r(3),3)mgB．mgC.eq\f(\r(3),2)mgD.eq\f(1,2)mg解析將a、b看成一個整體受力分析可知，當(dāng)力F與Oa垂直時F最小，可知此時F＝2mgsinθ＝mg，選項B正確．答案B10．(·廣東卷，20)如圖1－1－27所示，光滑絕緣的水平桌面上，固定著一個帶電荷量為＋Q的小球P，帶電荷量分別為－q和＋2q的小球M和N，由絕緣細(xì)桿相連，靜止在桌面上，P與M相距L，P、M和N視為點電荷，下列說法正確的是()圖1－1－27A．M與N的距離大于LB．P、M和N在同一直線上C．在P產(chǎn)生的電場中，M、N處的電勢相同D．M、N及細(xì)桿組成的系統(tǒng)所受合外力為零解析由于帶電小球M、N處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球M、N合力為0，即FPM＝FPN，由庫侖定律有keq\f(Qq,L2)＝keq\f(2Qq,x2)，則有x＝eq\r(2)L，那么M、N間距離約為0.4L，故A錯誤；由于小球M、N靜止不動，小球P對小球M和對小球N的力應(yīng)該在一條直線上，故B正確；在小球P產(chǎn)生電場中，M點電勢較高，故C錯誤；由于小球M、N靜止不動，則小球M、N和桿組成的系統(tǒng)合外力為0，故D正確．答案BD11.如圖1－1－28所示，傾斜導(dǎo)軌寬為L，與水平面成α角，處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab水平放在導(dǎo)軌上．當(dāng)回路電流強(qiáng)度為I時，金屬桿ab所受安培力為F，斜面的支持力為FN，則()圖1－1－28A．安培力方向垂直ab桿沿斜面向上B．安培力方向垂直ab桿水平向右C．FN＝BILcosαD．FN＝eq\f(BIL,sinα)解析畫出傾斜導(dǎo)軌和ab桿的二維視圖，由左手定則判斷出安培力方向水平向右，大小為F＝BIL，由共點力平衡求得FN＝eq\f(BIL,sinα)，選項B、D正確．答案BD12．(·山東濰坊模擬)如圖1－1－29所示，傾角為α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物體a放在斜面上，輕質(zhì)細(xì)線一端固定在物體a上，另一端繞過光滑的滑輪固定在c點，滑輪2下懸掛物體b，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．若將固定點c向右移動少許，而a與斜劈始終靜止，則()圖1－1－29A．細(xì)線對物體a的拉力增大B．斜劈對地面的壓力減小C．斜劈對物體a的摩擦力減小D．地面對斜劈的摩擦力增大解析對物體b受力分析如圖甲所示：根據(jù)力的合成可得細(xì)線上的張力FT＝eq\f(mbg,2cosθ)，若將固定點C右移少許，即θ變大，則FT變大，由同一根繩子各段拉力相等可知，細(xì)繩對a的拉力增大，A項正確；對物體a受力分析如圖乙所示(圖中還有摩擦力未畫出)，若magsinα<FT，斜劈對物體a的摩擦力沿斜面向下，隨FT的增大而增大，若magsinα>FT，斜劈對物體a的摩擦力沿斜面向上，隨FT的增大而減小，故C項錯誤；對斜劈和物體a、b整體受力分析，如圖丙所示：根據(jù)平衡條件，有FN1＋FTcosθ＝m總gf＝FTsinθ所以，F(xiàn)N1＝m總g－eq\f(1,2)mbg，即FN1與θ無關(guān)，恒定不變，根據(jù)牛頓第三定律知，斜壁對地面的壓力也不變，B項錯誤；而f＝FTsinθ＝eq\f(1,2)mbgtanθ，f隨θ的增大而增大，故D項正確．答案AD13．(·山東棗莊調(diào)研)如圖1－1－30所示，粗糙程度均勻的絕緣空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB＝30°，斜面內(nèi)部O點(與斜面無任何連接)固定一個正點電荷，一帶負(fù)電可視為質(zhì)點的小物體可以分別靜止在M、P、N點，P為MN的中點，OM＝ON，OM∥AB，則下列判斷正確的是()圖1－1－30A．小物體在M、P、N點靜止時一定都是受4個力B．小物體靜止在P點時受到的摩擦力最大C．小物體靜止在P點時受到的支持力最大D．小物體靜止在M、N點時受到的支持力相等解析對帶電小物體在M、P、N三個位置受力分析如圖所示．小物體在M點可能不受摩擦力，故A錯；小物體靜止在N點時所受摩擦力最大，B錯；小物體靜止在P點時所受支持力最大，C對；小物體在M、N兩點受到的支持力相等，D對．答案CD二、非選擇題14．如圖1－1－31所示，一質(zhì)量為M＝2kg的鐵塊套在傾斜放置的桿上，桿與水平方向的夾角θ＝60°，一輕繩一端連在鐵塊上，一端連在一質(zhì)量為m＝1kg的小球上，一水平力F作