2020高考物理二轮复习专题02力与物体的平衡练含解析

力与物体的平衡1．明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则A.若F一定，θ大时NF大B.若F一定，θ小时NF大C.若θ一定，F大时NF大D.若θ一定，F小时NF大【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】BC则，，故解得，所以F一定时，越小，NF越大；一定时，F越大，NF越大，BC正确；【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则，画出力F按效果分解的图示．并且可据此求出木楔对A两边产生的压力．对力进行分解时，一定要分清力的实际作用效果的方向如何，再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可．2．【2017·新课标Ⅱ卷】如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为：（）A．23B．36C．33D．32【答案】C【考点定位】物体的平衡【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程，联立即可求解。3．【2016·浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为：（）A．v(t0–t)，00MUUB．12v(t0–t)，00MUUC．v(t0–t)，D．12v(t0–t)，【答案】D【考点定位】物体的平衡；传感器及速度的计算问题【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大4．【2016·全国新课标Ⅰ卷】（多选）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则：（）A．绳OO'的张力也在一定范围内变化B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【答案】BD【解析】物块b始终保持静止，可知物块a也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角也不变，可知连接物块a和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，夹角不变，所以，绳OO'的张力也不变，故A、C错误；对物块b进行受力分析如图所示，可知，若F方向不变，大小在一定范围内变化时，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以，物块b所受到的支持力也在一定范围内变化，物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，故B、D正确。【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项A的判断。9．如图所示，带有孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上，与正下方的小球B通过轻绳连接，处于静止状态．给小球B施加水平力F使其缓慢上升，直到小球A刚要滑动．在此过程中()A．水平力F的大小不变B．杆对小球A的支持力不变C．杆对小球A的摩擦力先变小后变大D．轻绳对小球B的拉力先变大后变小【答案】C【解析】【详解】随着θ的增加，拉力F和细线张力T均增加，故AD错误；再对A、B球整体分析，受重力、拉力F、支持力N和静摩擦力f，如图所示：10．如图所示，质量为M、半径为R的半圆形球体A放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m，半径为r的光滑球B，A、B均静止，则A．B对A的压力大小为B．细线对小球的拉力大小为C．A对地面的压力大小为D．地面对A的摩擦力大小为mg【答案】B【解析】【详解】对小球受力分析，如图所示：根据平衡条件，有：，T=mgtanθ，其中cosθ=，tanθ=；故：F=mg，T=mg，故A错误，B正确；对AB整体受力分析，受重力和支持力，相对地面无相对滑动趋势，故不受摩擦力，根据平衡条件，支持力等于整体的重力，为（M+m）g；根据牛顿第三定律，整体对地面的压力与地面对整体的支持力是相互作用力，大小相等，故对地面的压力等于（M+m）g，故CD错误；故选B。【点睛】本题关键是采用整体法和隔离法，受力分析后根据平衡条件列式分析．11．重为的两个完全相同的小球，与水平面间的动摩擦因数均为.竖直向上的较小的力作用在连接两球轻绳的中点，绳间的夹角=60O，如图所示，缓慢增大到两球刚要运动的过程中，下列说法正确的是（）A．地面对球的支持力变大B．球刚开始运动时，地面对球没有支持力C．地面对球的摩擦力变小D．球刚开始运动时，球受到的摩擦力最大【答案】D【解析】【详解】12．如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是A．小球A、B受到的拉力TOA与TOB相等，且TOA＝TOB＝B．弹簧弹力大小C．A球质量为D．光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg【答案】C【解析】【详解】C、D、对A分析，如图所示：由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等，夹角为60°，则N和T相等，有：2TOAsin60°=mAg，解得：，由对称性可得：，故C正确，D错误.故选C.【点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解．本题采用隔离法研究比较简便．5．（多选）如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上．现过a的轴心施加一水平作用力F，可缓慢的将a拉离平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有（）A．a、b的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到GB．开始时拉力F最大为，以后逐渐减小为0C．拉力F先增大后减小，最大值是GD．a、b间的压力由0逐渐增大，最大为G【答案】AB【解析】对于a球：a球受到重力G、拉力F和b球的支持力N6．（多选）如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆的水平部分粗糙，杆的竖直部分光滑，两部分各套有质量均为1kg的小球A和B，A、B间用细绳相连，A与水平杆之间的动摩擦因数=0.2，初始A、B均处于静止状态，已知：OA=3m，OB=4m．若A球在水平拉力F的作用下向右缓慢地移动1m(取g=10m/s2)，那么该过程中()A．小球A受到的摩擦力大小为7.5NB．小球B上升的距离为1mC．拉力F做功为12JD．拉力F做功为14J【答案】BD【解析】对AB整体受力分析，受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向右的弹力，如图，根据共点力平衡条件，有竖直方向：，水平方向：，其中，解得，，A错误；移动前，绳长，A球移动1m后，OA=4m，故OB长为，所以小球B上升1m，B正确；对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到，故有，C错误D正确．7．如图所示，一粗糙斜面的倾角θ=37°，物体与斜面间的动摩擦因素μ=0.5，一质量为m=5kg的物块在一水平力F的作用下静止在斜面上，g取10m/s2，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，求：（1）要使物体恰能静止在斜面上（即与斜面没有相对滑动的趋势），F应为多大；（2）要使物体静止在斜面上，F应在什么范围内。【答案】（1）37.5N（2）9.09N≤F≤100N【解析】试题分析：（1）要使物体恰能静止在斜面上。则摩擦力为零考点：物体的平衡8．如图所示，质量M=2kg的木块套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m=kg的小球相连。今用跟水平方向成a=300角的力F=10N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2。求：（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ。【答案】(1),,即（2）个题。【解析】试题分析：(1)以球为研究对象，其受力如图所示据共点力平衡条件得Fcos30°－FTcosθ＝0Fsin30°＋FTsinθ＝mg解得FT＝10N，θ＝30°.(2)以木块M为研究对象，其受力如图所示1．两根圆柱形长直木杆AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上把一摞瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处，在实际操作中发现瓦滑到底端处时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施可行的是（）A．适当减少两杆之间的距离B．适当增大两杆之间的距离C．增多每次运送瓦的块数．D．减少每次运送瓦的块数【答案】B【解析】【详解】2．如图所示，物体G用两根绳子悬挂，开始时绳OA水平，现将两绳同时顺时针转过90°，且保持两绳之间的夹角不变（），物体保持静止状态，在旋转过程中，设绳OA的拉力为T1，绳OB的拉力为T2，则下列不正确的是（）A．T1先增大后减小B．T1先减小后增大C．T2逐渐减小D．T2最终变为零【答案】B【解析】以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图:重力G、绳OA的拉力,绳OB的拉力,根据平衡条件可得知:拉力和拉力的合力与重力G大小相等、方向相反,如图.3．如图所示，某同学用绳子拉木箱，从静止开始沿粗糙水平路面匀加速至某一速度，在这个过程中绳子拉力大小一定（）A．小于路面的摩擦力B．大于路面的摩擦力C．小于木箱的重力D．大于木箱的重力【答案】B【解析】【详解】木箱受力如图：AB、木箱在匀加速运动的过程中，F的水平分力大于摩擦力，所以拉力大小一定大于路面的摩擦力，故A错误，B正确；CD、拉力的竖直分力、地面的支持力和重力，三力的合力为零。但无法比较拉力和重力的大小，故C错误，D错误。故选：B4．如图所示，质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平向左的力F拉着绳的中点O，使AO与竖直方向的夹角为θ，物体处于平衡状态，则拉力F的大小为A．B．C．D．【答案】B【解析】【分析】分析小球的受力情况，运用合成法或正交分解法进行求解，得到F的表达式；【详解】以结点O为研究对象受力分析如下图所示：【点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用合成方法求解即可，也可运用正交分解。5．（多选）如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的,且F≠0,则B的受力个数可能为()A．3个B．4个C．5个D．6个【答案】BC【解析】【详解】再对物体A受力分析，受推力、重力、支持力和向左的静摩擦力，共4个力；最后对B受力分析，受重力、A对B的压力和向右的静摩擦力、斜面体对A的支持力，如果B物体相对斜面体有滑动趋势，则受到斜面体的静摩擦力，若相对斜面体无滑动趋势，则不受斜面体的静摩擦力，即物体B可能受4个力，也可能受5个力，故BC正确，AD错误；故选BC。【点睛】先对AB整体受力分析，判断整体相对斜面体的运动趋势；再对A受力分析，最后对物体B受力分析，B可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，即B受力情况有两种可能。6．（多选）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上的O点，跨过滑轮的细绳连接物块A、B，A、B都处于静止状态，现将物块B移至C点后，A、B仍保持静止，下列说法中正确的是：（）A．B与水平面间的摩擦力增大B．绳子对B的拉力增大C．悬于墙上的绳所受拉力不变D．A、B静止时，图中