2020年高三物理第二轮专题练习之力与物体的平衡(新人教)

2020年高三物理第二轮专题练习之力与物体的平衡(新人教)

力与物体的平衡 ‎1.木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩2㎝,弹簧的劲度系数为400N/m.系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上..力F作用后 （ ） ‎ A B A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N ‎ B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N C.木块B所受摩擦力大小是9 N D.木块B所受摩擦力大小是7 N ‎2．如图所示，质量为M的物体，在与竖直线成θ角，大小为F的恒力作用下，沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙壁间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小的下列结论中正确的是 （ ）‎ θ F ‎ ①Mg－Fcosθ； ②μMg＋Fcosθ；‎ ‎ ③μFsinθ； ④μ(Mg－Fcosθ)。 ‎ ‎ A．①③ B．②④ ‎ ‎ C．①② D．③④‎ ‎3．如图所示，小木块放在倾角为α的斜面上，受到一个水平力F（F≠0）的作用处于静止，如图所示，则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向与竖直向上的方向的夹角β可能是（ ）‎ A. β=0 ‎ B. 合力的方向向右上方，β<α C. 合力的方向向左上方，β<α D. 合力的方向向左上方，β>α ‎4.竖直绝缘壁上的Q点有一固定的质点A，在Q的正下方P点用丝线悬挂另一质点B，已知PA=PB，A、B两质点因带电而互相排斥，致使悬线和竖直方向成θ角，（如图所示），由于漏电使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小。则（ ）‎ A、逐渐减小 ‎ B、逐渐增大 C、保持不变 ‎ D、先变小后变大 ‎5..在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A， A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中 A. F1保持不变，F3缓慢增大 B. F1缓慢幼大，F3保持不变 - 8 -‎ C. F2缓慢增大，F3缓慢增大 D. F2缓慢增大，F3保持不变 ‎6.如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦），P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，‎ 则 （ ）‎ A．Q受到的摩擦力一定变小 B．Q受到的摩擦力一定变大 C．轻绳上拉力一定变小 D．轻绳上拉力一定不变 ‎ ‎7．如图所示，A、B两木块放在水平面上，它们之间用细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样，两木块与水平面间的摩擦系数相同，先后用水平力F1和F2拉着A、B一起匀速运动，则 （ ）‎ F1‎ T1‎ A B F2‎ T2‎ A B ‎ ①F1 ≠ F2 ②F1＝F2 ‎ ‎ ③T1＞T2 ④T1＜T2‎ ‎ A．①③ B．①④‎ ‎ C．②③ D．②④‎ ‎8.如图所示，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F1‎ F2‎ F3‎ F4‎ O B A 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Bc A．F1 B．F2 ‎ C．F3 D．F4‎ A B F F1/N F/N ‎0‎ ‎3‎ ‎6‎ ‎3‎ ‎9．如图所示，完全相同的A、B两物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数均为0.2，每个物体重G＝10N，设两物体与水平面间的最大静摩擦力均为2.5N。若对A施加一个由零均匀增大到6N的水平推力F，则A所受的摩擦力F1随推力F变化的情况请在图中作出。‎ F1‎ F2‎ ‎10．如图所示，一个准确的弹簧秤，置于粗糙的水平地面上，用F1＝5N的水平力拉秤钩，用F2＝6N的水平力拉另一端的圆环，弹簧秤处于静止状态。这 - 8 -‎ 时弹簧秤受到的静摩擦力大小是_______N，方向___________。弹簧秤的示数为_______N。‎ ‎11．有两个光滑球，半径均为r＝3cm，重均为8N，静止在半径为R＝8cm的光滑半球形碗底，如图所示。两球间的相互作用力的大小为_______N。当碗的半径增大时，两球间的相互作用力变___________，球对碗的压力变___________（填“大”或“小”）。‎ P ‎ 风 ‎12. 如图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球P。P是质量为m的金属球，固定在一细长刚性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动。无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ大小与风力大小有关。则关于风力F与θ的关系式是 。‎ ‎13．（13分）图中是用电动砂轮打磨工件的装置，砂轮的转轴过图中O点垂直于纸面，AB是一长度，质量的均匀刚性细杆，可绕过A端的固定轴在竖直面（图中纸面）内无摩擦地转动，工件C固定在AB杆上，其质量，工件的重心、工件与砂轮的接触点P以及O点都在过AB中点的竖直线上，P到AB杆的垂直距离，AB杆始终处于水平位置，砂轮与工件之间的动摩擦因数 ‎（1）当砂轮静止时，要使工件对砂轮的压力N，则施于B端竖直向下的力应是多大？‎ ‎（2）当砂轮逆时针转动时，要使工件对砂轮的压力仍为N，则施于B端竖直向下的力应是多大？‎ ‎14. 如图，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态。现用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，这时托起平板竖直向上的力是多少？m2上升的高度是多少？‎ K1‎ K2‎ m1‎ m2‎ - 8 -‎ ‎15. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接着，它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成300夹角。已知B球的质量为m，求细绳对B球的拉力和A球的质量。‎ - 8 -‎ 答案及解析 ‎1.【答案】AC ‎【解析】由题给条件知未施加力F时，弹簧的弹力大小为 ‎ 物块A与地面间的滑动摩擦力大小为 物块B与地面间的滑动摩擦力大小为 令施加力F后装置仍处于静止状态，B受地面的摩擦力为fB，A受地面的摩擦力为fA，由平衡条件有：，‎ 代入数据解得：，‎ 因，表明物块B的确仍处于静止状态。‎ ‎2.【答案】A ‎【解析】质量为M的物体，在与竖直线成θ角，大小为F的恒力作用下，沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙壁间的滑动摩擦力方向向上，设其大小为F1。根据竖直方向的平衡有：‎ Mg＝Fcosθ＋F1‎ 解得：F1＝Mg－Fcosθ 设物体与墙壁间的压力为FN，根据水平方向的平衡有：‎ FN＝Fsinθ 根据滑动摩擦定律有：‎ F1＝μFN＝μFsinθ ‎3.【答案】D ‎【解析】物体受到重力mg，支持力FN，外力F和静摩擦力Ff四个力的作用 ，由于小木块处在平衡状态，可知支持力力静摩擦和的合力方向一定与重力和推力的合力方向相反，由于F的大小未知，故其与G的合力方向可能落在斜面的垂线MN的左下方，这时摩擦力和支持力的合力方向就落在MN与竖直线的夹角内，即β<，故D正确；Ｆ与G的合力方向也可能落在斜面的垂线MN的右上方，这时摩擦力和支持力的合力方向就落在MN与竖直线的夹角外，即β>‎ ‎4.【答案】C ‎【解析】质点B受重力G、悬线的拉力T和静电场力F三力作 用而平衡，这三力中，T与F的大小、方向均随θ角的变化而 变化。由F合、T、F三力构成的三角形与几何三角形PAB相似，所以有。又∵F合=G，解之得：，由于在θ减小过程中，PA与PB相等，故T始终与G相等，可见，悬线对悬点P的拉力大小保持不变，选项C正确。）‎ ‎5.【答案】C - 8 -‎ ‎【解析】略 ‎6.【答案】D ‎【解析】物体P静止不动，轻绳上拉力和P的重力平衡，故轻绳上拉力一定不变，D项正确。若开始时，Q有下滑趋势，静摩擦力沿斜面向上，用水平恒力向左推Q，则静摩擦力减小；若开始时，Q有上滑趋势，静摩擦力沿斜面向下，用水平恒力向左推Q，则静摩擦力增大。因此，Q受到的摩擦力大小不确定。所以选项D正确 ‎7．【答案】D ‎【解析】以木块A 为对象，绳的拉力的竖直分力导致第一次对地面的压力小，地面对A的滑动摩擦力小。第一次对地面的压力大，地面对A的滑动摩擦力大。两次绳的拉力的水平分力与滑动摩擦力平衡。所以有T1＜T2。‎ 以整体为对象，绳的拉力为内力。两次整体对地面的压力大小相同，滑动摩擦力相同，两次所需的水平拉力相同，F1＝F2。‎ F1/N F/N ‎0‎ ‎3‎ ‎6‎ ‎3‎ ‎8. 【答案】BC ‎【解析】略 ‎9．【答案】见右图。‎ ‎【解析】当水平推力F小于A与水平面间的最大静摩擦力均为2.5N时，A受到水平面静摩擦力作用，随水平推力的增大而增大，且与水平推力等值。当水平推力2.5N＜F≤5N时，A、B两物体仍静止，此过程中A受到的摩擦力为最大静摩擦力2.5N不变。随水平推力的增大，B受到的静摩擦力逐渐增大。当水平推力F＞5N时，A、B两物体相对水平面滑动，A物体受滑动摩擦力，大小为μG＝2N。‎ ‎10．【答案】1 水平向左 5‎ ‎【解析】弹簧秤处于静止状态，受到的静摩擦力大小是两力的差值为1N，方向与较大的拉力方向反向，即水平向左。弹簧秤的示数为秤钩端拉弹簧的力F1的数值，为5N。‎ ‎11．【答案】6　　　　　小　　　　　小 ‎【解析】以某一个小球为对象，受重力、两球间的相互作用力和碗对球的弹力，三力平衡，结合几何关系的平衡条件，得两球间的相互作用力的大小为6N。当碗的半径增大时，由矢量三角形（或采用极限分析）可知，两球间的相互作用力变小，球对碗的压力就小。‎ ‎12.【答案】ｍｇtanθ ‎【解析】略 ‎13.【解析】‎ ‎（1）当砂轮静止时，把AB杆和工件看成一个物体，它受到的外力对A轴的力矩有：重力的力矩（）‎ 砂轮对工件的支持力的力矩 的力矩 由力矩的平衡，得 - 8 -‎ ‎ 解得 ‎ 代入数据得 ‎ ‎（2）当砂轮转动时，除重力、支持力和的力矩外，还有砂轮作用于工件的摩擦力的力矩。‎ 由力矩的平平衡；得 ‎ 解得 ‎ 代入数据得 ‎ ‎(m2+m)g F k2x ‎14.【解析】‎ 当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时，下面弹簧的压缩量应等于上面弹簧的伸长量，设为x……………(1分)‎ 对m1受力分析得：m1g=k1x+k2x…………①(3分)　　‎ 对平板和m1整体受力分析得：‎ F=(m2+m)g+k2x……………②(3分)‎ ‎①②联解得托起平板竖直向上的力F＝……………(1分)‎ 未托m2时，上面弹簧伸长量为x1=……………③（2分）‎ ‎ 下面弹簧伸长量为x2=……………④（2分）‎ 托起m2时：m1上升高度为：h1=x1-x………………⑤（2分）‎ m2相对m1上升高度为：h2=x2+x…………………⑥（2分）‎ m2上升高度为：h=h1+h2……………………………⑦（2分）‎ ‎③④⑤⑥⑦联解得h=　　　（2分）‎ ‎15.【解析】‎ - 8 -‎ 对B球，受力分析如图所示。‎ Tcos300=NAsin300　………….①‎ ‎ ∴ T=2mg ‎ 对A球，受力分析如图D-1所示。在水平方向 Tcos300=NAsin300 …………………..② ‎ 在竖直方向 NAcos300=mAg+Tsin300 …………………③ ‎ 由以上方程解得：mA=2m ‎ ‎ ‎ - 8 -‎