2011高考物理热点预测专题1力和物体的平衡

第页共10页1专题1•力和物体的平衡1.如图1-21所示长木板L的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板成水平位置．当木板向下转动，θ角逐渐增大的过程中，摩擦力fF的大小随θ角变化最有可能的是图1-22中（）2.如图1-23所示，轻绳的一端系在质量为m物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套子在粗糙水平杆MN上，现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动，则在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是：（）A．F逐渐增大，Ff保持不变,FN逐渐增大B．F逐渐增大，Ff逐渐增大,FN保持不变C．F逐渐减小，Ff逐渐增大,FN逐渐减小D．F逐渐减小，Ff逐渐减小,FN保持不变3.如图1-23所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次实验中B的电量分别为q1和q2，分别为30°和45°，则q2/q1为（）A．2B．3C．23D．334．完全相同的直角三角形滑块A、B如图1-25所示叠放，设A、B接触的斜面光滑，A与桌面的动摩擦因数为，现在B上施加一水平推力F，恰好使A、B保持相对静止且一起匀速运动，则A对桌面的动摩擦因数跟斜面倾角的关系为（）A.tan图1-23θmMFN第页共10页2B.2tanC.1tan2D.与无关5．如图1-26所示，绳子AO的最大承受力为150N，绳子BO的最大承受力为100N，绳子OC强度足够大.要使绳子不断，悬挂重物的重力最多为（）A．100NB.150NC.1003ND.200N6．如图1-27所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（）A．F1B．F2C．F3D．F47．如图1-28所示，一辆汽车沿水平面向右运动，通过定滑轮将重物A缓慢吊起，在吊起重物的过程中，关于绳子的拉力FT、汽车对地面的压力FN和汽车受到的摩擦力Ff的说法中正确的是（）A．FT不变，FN不变，Ff逐渐增大B．FT不变，FN逐渐增大，Ff逐渐增大C．FT逐渐增大，FN不变，Ff逐渐增大D．FT逐渐减小，FN逐渐增大，Ff逐渐增大8.图1-29中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外第页共10页39．对如图1-30所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是()A．A轮带动B轮沿逆时针方向旋转B．B轮带动A轮沿逆时针方向旋转C．C轮带动D轮沿顺时针方向旋转D．D轮带动C轮沿顺时针方向旋转10．如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球P，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F的方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角θ＜90。且弹簧的伸长量不超过其弹性限度，则图中给出的弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图像2中，最接近的是（）二、填空和实验题(本题共小题，共32分，把正确的答案填在下面的横线上，或按要求答题。）11.如图6所示，在两块相同的竖直木板之间，夹有质量均为ｍ的４块相同的砖，用两大小均为Ｆ的水平力压紧木板，使砖静止，则第２与第１块砖间的摩擦力为。12．如图1-32所示，质量为m，带点量为-q的微粒以速度v与水平成450进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。如微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E=，磁感应强度B=。第页共10页413．在“探究力的等效和替代的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图1-33）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：Ａ．两根细绳必须等长。Ｂ．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。Ｃ．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。D．同一次实验中，O点位置允许变动。E．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向，把橡皮条的节点拉到O点。F．实验中，把橡皮条的节点拉到O点时，两弹簧秤之间的夹角应取900不变，以便于算出合力的大小其中正确的是________。（填入相应的字母）14．为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图1-34所示，在木块A和木板B上贴上待测的纸，B木板水平固定，砂桶通过细线与木块A相连，调节砂桶中砂的多少，使A匀速向左运动。测出砂桶和砂的总质量m，以及贴纸木块A的质量M，则两纸间的动摩擦因数μ=m/M。（1）该同学为什么要把纸贴在木块A和木板B上，而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力？（2）在实际操作中，发现要保证木块A做匀速运动较困难，请你对这个实验作一改进来克服这一困难。①你设计的改进方案是：；②根据你的方案做实验，结果动摩擦因数μ的表达式是：；③根据你的方案要添加的器材有。三、计算题（本题共5小题，共70分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）15．如图1-35所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态.如果外力F方向始终第页共10页5水平，最大值为2G，试分析：(1)轻绳张力T的大小取值范围.(2)在图1-36中画出轻绳张力(T)与cosθ的关系图象.16．如图1-37所示，在竖直平面内固定有两条平行的金属导轨ab、cd，导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=0.80T，与导轨相连的电源电动势E=3.0V，内阻r=0.5Ω，水平放置的导体棒MN的电阻R=1.5Ω，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时，导体棒刚好保持静止状态，求：（1）磁场的方向；（2）当开关S与2接通后，导体棒MN在运动过程中，单位时间（1s）内扫过的最大面积。设导轨足够长。17．三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为r0的环1上，彼此间距相等，绳穿过半径为r0的第2个圆环，另一端同样地系在半径为2r0的环3上，如图1-38所示，环1固定在水平面上，整个系统处于平衡状态.试求第2个环中心与第3个环中心之间的距离.(三个环都是用相同的金属丝制作的，摩擦不计)第页共10页618．如图1-39所示，一台轧钢机的两个滚子,直径各为d=50cm,以相反方向旋转,滚子间距离为a=0.5cm,如果滚子和热钢间的动摩擦因数为0.1,试求进入滚子前钢板的最大厚度。第页共10页7参考答案：一、选择题（本题共10小题，每题4分，共40分）1．解析：当θ较小时物块与木板间的摩擦力为静摩擦力，摩擦力大小与物块重力沿板方向的分力大小相等，其大小为：sinmgFf，按正弦规律变化；当θ较大时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力大小为：cosmgFf，按余弦规律变化，故选B．答案：B2.解析：物体缓慢下降过程中，细绳与竖直方向的夹角θ不断减小，可把这种状态推到无限小，即细绳与竖直方向的夹角为零；由平衡条件可知0时，0F，0fF，所以物体缓慢下降过程中，F逐渐减小，Ff逐渐减小。故选D。3．解析：由于二者间的电场力是作用力与反用力，若以B为研究对象，绝缘手柄对B球的作用力未知，陷入困境，因此以A为研究对象。设A带电量为q，B带电量为Q，AB间距离为a,OB间距离为h,由库仑定律得2aQqkF，由三角形OAB得hatan，以B球为研究对象，受力如图3所示，由平衡条件得mgFtan，由以上三式得kQmgaqtan2，所以33)30tan45tan(312qq，故正确选项为D。OAB绝缘手柄θFTGmgθNF第页共10页86．解析：物体受力平衡时，无论如何建立直角坐标系，两个方向上的合力均为零。若以OA和垂直于OA方向建立坐标系，可以看出该力沿F1方向，A物体不能平衡；以水平和竖直方向建立坐标系，F4不能平衡。因此选BC，答案：BC7．解析：由平衡知识可得，绳中拉力FT的大小不变，总等于物A的重力；假设汽车在滑轮的正下方，则绳中拉力FT的水平分量为零，此时汽车对地面的压力FN最小，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff为零；当汽车距滑轮下方为无穷远处时，绳中拉力FT的竖直分量为零，汽车对地面的压力FN最大，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff最大，故选B．答案：B8．解析：本题“滤速器”即速度选择器，工作条件是电场力与洛仑兹力平衡，即qvB=qE，所以v=E/B。显然“滤速器”只滤“速”，与粒子电性无关，故可假设粒子电性为正，若a板电势较高，则电场力方向指向b板，洛仑兹力应指向a板方可满足条件，由左手定则可得选项A是正确的；若a板电势较低，同理可得选项D是正确的。答案：AD。9．解析：若AB逆时针旋转，则A对皮带的静摩擦力向左、B对皮带的静摩擦力向右才能将上方皮带拉紧，因此皮带相对A轮有向右运动趋势，A为从动轮，B正确；同理，D项正确。答案：BD。10．D解析：对物体受力分析，作出力的矢量三角形，就可解答。二、填空和实验题11．Mg将第２、3块砖看成一个整体。由于对称性，第1、4块砖对2、3整体的摩擦力必定相同，且二者之和等于2、3整体的重力。所以第２与第１块砖的摩擦力大小为mg。12.微粒在重力、电场力和洛仑兹力作用下处于平衡状态，受力分析如图，可知，mgqEmgqvB2第页共10页9得电场强度qmgE，磁感应强度qvmgB213．探究一个规律不应该只用特殊的来代替一般。所以本实验中两个分力的大小应不相等，所以橡皮条也就不在两绳夹角的平分线上，而两绳的长度可以不等。所以A、B不对。实验要求作用的效果要相同，因此O点的位置不能变动。因此D不对。实验中合力的大小应是量出来而不是算出来的，所以F不对。答案：C。14．(1)因纸质量较小，两者间摩擦力也小，不易测量。纸贴在木板上，可增大正压力，从而增大滑动摩擦力，便于测量。（2）①参考方案：只要将测力计的一端与木块A相连接，测力计的另一端与墙壁或竖直挡板之类的固定物相连．用手通过轻绳拉动木板B，读出并记下测力计的读数F，测出木块A的质量m.②MgF③弹簧测力计三、计算题15．解：当水平拉力F＝0时，轻绳处于竖直位置时，绳子张力最小T1=G当水平拉力F＝2G时，绳子张力最大GGGT5)2(222因此轻绳的张力范围是G≤≤G5（2）设在某位置球处于平衡位置由平衡条件得所以cosGT即cos1T，得图象如图所示。16．解析：(1)当S接1时，棒刚好静止，则MN所受的安培力方向竖直向上，由左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向里。(2)设导轨的间距为L，MN棒的的质量为m。当S接1时，导体棒刚好静止，则mg=LrREB设最终稳定时MN的速率为v，则BI’L=mg而RBLvI'解得：8.2)5.05.1(8.035.1)(rRBRELvm2/s17．解析：因为环2的半径为环3的2倍，环2的周长为环3的2倍，三环又是用同种金属丝制成的，所以环2的质量为环3的2倍。设m为环