2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题01 物体的平衡

2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题01 物体的平衡

‎2020考前冲刺物理Ⅲ专题01 物体的平衡 ‎ ‎1.【2020•苏北四市二次调考】如图所示吊床用绳子拴在两棵树上等高位置。某人先坐在吊床上，后躺在吊床上，均处于静止状态。设吊床两端系绳中的拉力为F1、吊床对该人的作用力为F2，则( )‎ A．坐着比躺着时F1大 B．躺着比坐着时F1大 C．坐着比躺着时F2大 D．躺着比坐着时F2大 ‎【答案】A ‎【解析】设绳子与水平方向的夹角为θ，在竖直方向上由平衡条件有，所以 F=,因坐着比躺着竖直方向的夹角小一些,所以拉力也大,故选项A正确.选项B错,两种吊床对该人的作用力大小为人的重力,所以选项CD错 ‎ 2.【2020•安徽淮北市一模】2020年10月7日-16日在日本东京举行的第43届世界体操锦标赛上，我国选手陈一冰勇夺吊环冠军，成就世锦赛四冠王．比赛中他先双手撑住吊环，然后身体下移，双臂缓慢张开到图示位置，此时连接吊环的绳索与竖直方向的夹角为θ．已知他的体重为G，吊环和绳索的重力不计．则每条绳索的张力为 ( )‎ A． B． C．cosα D．sinɑ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 解析：取运动员为研究对象，他受到重力和绳索的拉力，三个力为共点力。绳索与竖直方向的夹角为，在竖直方向上由平衡条件有α，所以 F= 故选项A正确.‎ ‎3.【2020•湖南名校联考】如图所示为我国国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，因特殊原因要执行维修任务，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G．现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从C点（C点与A点等高）沿支架缓慢地向B点靠近．则绳中拉力大小变化的情况是 A．先不变后变大 B．先不变后变小 C．先变大后不变 D．先变小后不变 ‎【答案】B ‎【解析】分析轻质滑轮的受力如图所示，由滑轮模型的特点可知T1=T2‎ 根据平衡条件可知，T1、T2合力与G等大反向，且T1=T2。‎ 所以 T1sinα+T2sinα=T3=G 即 ‎ 从C点到半圆周上,夹角不变所以拉力大小不变,再沿支架缓慢地向B点靠近时,夹角增大,所以选项B正确.‎ ‎4.【2020•安徽名校联考】如图所示，楔形斜面体倾角为37°，其BC长为‎0.8m，AB宽为‎0.6m，一重为25N的木块原先在斜面体上部，它与斜面间的动摩擦因数为0.6，要使木块沿对角线AC方向匀速下滑，（sin37°=0.6，cos37°=0.8），需要对它施加方向平行于斜面的力F，则F的大小和方向为（ ）‎ A．15N 沿斜面向上 B．15N 与AB边平行 C．9N 近似于沿DB方向 D．9N 近似于沿CA方向 ‎【答案】C ‎【解析】设施力大小为F，方向与CA成θ 角.当F与重力沿斜面向下的分力的合力沿AC方向，且恰等于斜面对物体的摩擦力时，物体才沿AC匀速下滑.‎ 由题意知F下=mgsin37°=15N. f＝μmgcos37°＝12N 在斜面所在平面上画出受力图，各力应满足以下关系.‎ F下cosβ+Fcosθ=f ①‎ F下sinβ=Fsinθ ②‎ 式中β=37°.因F下cosβ=12N=f.‎ ‎∴θ=90°.即F为垂直于AC方向. 由②得F=F下sinβ=9N.，方向为近似于沿DB方向，选项C正确。‎ ‎5.【2020•重庆名校联考】如右图所示，图形凹槽半径R=‎30cm，质量m=‎1kg的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态。已知弹簧的劲度系数k=50N/m，自由长度L=‎40cm，一端固定在圆心O处，弹簧与竖直方向的夹角为37°。取g=‎10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则 （ ）‎ A．物块对槽的压力大小是15N B．物块对槽的压力大小是13N C．槽对物块的摩擦力大小是6N D．槽对物块的摩擦力大小是8N ‎【答案】BC 物体在斜面滑动动时，m，M之间为滑动摩擦力，当F增大时，F1、F2一定不变，故选BC.‎ ‎ 7 .【2020•河南期末考题】叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技。图示为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重量均为G，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为（ ）‎ A、‎ B、‎ C、‎ D、‎ ‎【答案】C ‎【解析】上面的人的两只脚分别给中间的人的作用力为‎0.5G，中间的左、右边的人的每一面的支持力和第2个小球对第3个小球的作用力，由于整体处于平衡状态，沿斜面方向的受力应平衡，所以有，所以选项C正确 ‎9.【2020•安徽名校联考】12．如图所示，A、B两木块质量分别是mA、mB，与水平地面的摩擦因数分别为μ1、μ2。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。先后用相同的水平力F拉着A、B一起匀速运动，则μ1、μ2之比是 （ ）‎ A．1：1 B．mA：mB C．mB：mA D．无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】对第一种情况：F=μ1(mAg-T1sinθ)+μ2(mBg+T1sinθ)，‎ 对第二种情况：F=μ1(mAg+T1sinθ)+μ2(mBg-T1sinθ)，‎ 联立解得μ1=μ2，选项A正确。‎ FN2＝f＝FN1sin θ＝(mg＋F)tan θ.‎ ‎10.【2020•浙江模拟】如图所示，在倾角为α的传送带上有质量均为m的三个木块1、2、3，中间均用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为μ，其中木块1被与传送带平行的细线拉住，传送带按图示方向匀速运动，三个木块处于平衡状态．下列结论正确的是 (　　)‎ A．2、3两木块之间的距离等于L＋ B．2、3两木块之间的距离等于L＋ C．1、2两木块之间的距离等于2、3两木块之间的距离 D．如果传送带突然加速，相邻两木块之间的距离都将增大 ‎【答案】　B 小为10 N、与水平方向成30°角的力F拉B，使A、B一起向右匀速运动，运动过程中A、B保持相对静止。已知A、B的质量分别为‎2 kg、‎1 kg，重力加速度为‎10m/s2，则 A．轻绳与水平方向的夹角θ=30º B．轻绳与水平方向的夹角θ=60º C．滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为 D．滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为 ‎【答案】AD ‎【解析】以A、B整体为研究对象，由平衡条件，在水平方向上，在竖直方向上，联立解得，所以选项D正确；隔离物体B，设轻绳拉力为T，由正交分解法和平衡条件，在水平方向上，在竖直方向上，联立解θ=30º，所以选项A正确.‎ ‎12．【2020•上海虹口质检】如如图5所示，一 弧形的石拱桥由四块完全相同的石块垒成，每块石块的左、右两个截面间所夹的圆心角为30°，第1、4块石块固定在地面上，直线OA沿竖直方向.则第2、3块石块间的作用力F23和第1、2块石块间的作用力F12之比为（ ）（不计石块间的摩擦力）‎ 1） ‎ B． C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】设每块石块的重力为G，第2、3块石块间的作用力为F23，第1、2块石块间的作用力为F12，以第2块石块为研究对象，受力如图所示.‎ 由物体的平衡 ：F12cos30°=F23 解得 ‎ ‎13．【2020•四川名校联考】如图所示，物体A、B用细绳连接后跨过定滑轮．A静止在倾角为30°的斜面上，B被悬挂着．已知质量mA＝2mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30°增大到50°，但物体仍保持静止，那么下列说法中正确的是(　　)‎ A．绳子的张力将增大 B．物体A对斜面的压力将减小 C．物体A受到的静摩擦力将先增大后减小 D．滑轮受到的绳的作用力不变 ‎【答案】B ‎【解析】由于B物体的质量保持不变，且B物体静止，所以绳的张力保持不变，A项错误；以A物体为研究对象，在垂直于斜面的方向上有mAgcos θ＝N，沿斜面方向有2mBgsin θ－mBg＝f，当斜面的倾角为30°时，摩擦力恰好为0，当斜面的倾角增大时，支持力减小，静摩擦力增大，B项正确，C项错误；在斜面倾角增大的过程中，绳子的张力不变，但是夹角减小，所以合力增大，因此D项错误．‎ ‎14．【2020•福建省六校联考】12.三个质量均为‎1kg的相同木块a、b、c 和两个劲度均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图，其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平地面为止，取‎10m/s2。该过程p弹簧的左端向左移动的距离是: （ ）‎ A．‎4cm B．6cm C．‎8cm D．10cm ‎【答案】C ‎【解析】开始时q弹簧处于压缩状态，由胡克定律，压缩了‎2cm。C木块刚好离开水平地面时，轻弹簧q中拉力为10N，由胡克定律，轻弹簧q伸长‎2cm；轻弹簧p中拉力为20N，由胡克定律，轻弹簧p伸长‎4cm；该过程p弹簧的左端向左移动的距离是‎2cm+‎2cm+‎4cm=‎8cm，选项C正确。‎ ‎16．【2020•贵州省遵义联考】如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力F作用于小球B，则两球静止于图示位置，如果将小球B向左推动少许，并待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比（　　　）‎ A．推力F将增大 B．竖直墙面对小球A的弹力减小 C．地面对小球B的弹力一定不变 D．两个小球之间的距离增大 ‎【答案】BCD ‎【解析】将A、B视为整体进行受力分析，在竖直方向只受重力和地面对整体的支持力FN(也是对B的支持力FN)，将B向左推动少许后，竖直方向受力不变，所以FN＝(mA＋mB)g为一定值，C正确．然后对B进行受力分析如图，由平衡条件可知FN＝mBg＋F斥cosθ，向左推B，θ减小，所以F斥减小，由F斥＝k得：A、B间距离r增大，D正确．而F＝F 斥sinθ，θ减小，F斥减小，所以推力F减小，故A错．将A、B视为整体时F＝FNA，所以墙面对小球A的弹力FNA减小，B正确．故选项BCD正确．‎ ‎17．【2020•福建厦门市期末质检】如图所示，重力均为G的两条形磁铁分别用细线A和B悬挂在水平的天花板上，静止时，A线的张力为F1，B线的张力为F2，则 A．F1 =‎2G，F2=G B．F1 =‎2G，F2>G C．F1<‎2G，F2 >G D．F1 >‎2G，F2 >G ‎【答案】B ‎【解析】以两条形磁铁整体为研究对象，得F1 =‎2G，隔离下面的磁铁，它受重力和两磁体的斥力及B线的张力三个力的作用处于平衡状态，前两个力的方向向下方向向下，所以F2>G.‎ ‎18.【2020•湖南期末】图1-29中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行所以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 ‎19．【2020•北京模拟】如图7所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上，在图8所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中，导体棒ab均静止，则下列判断错误的是（ ）‎ A．四种情况导体受到的安培力大小相等 B．A中导体棒ab可能与导轨间摩擦力可能为零 C．B中导体棒ab可能是二力平衡 D．C、D中导体棒ab可能与导轨间摩擦力可能为零 ‎ 图7 图8‎ ‎【答案】D ‎【解析】因磁感 线都垂直于导体，所以安培力大小相等；A中安培力方向水平向右，而支持力垂直于斜面，与重力可以构成三力平衡；所以摩擦力可能为零；同理B安培力方向向上，可以构成二力平衡；C中安培力方向向下；D中安培力方向水平向左；要平衡则一定要受到摩擦力作用，故选项D错 ‎20.【2020•江西期末】一个闭合回路由两部分组成，如右图所示，右侧是电阻为r的圆形导线；置于竖直方向均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d，其电阻不计。磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断不正确的是 （ ）‎ A．圆形线圈中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱 B．导体棒a、b受到的安培力大小为mgsinθ C．回路中的感应电流为 D．圆形导线中的电热功率为 ‎【答案】D ‎【解析】根据左手定则，导体棒上的电流从b到a，根据电磁感应定律可得A正确；根据共点力平衡知识，导体棒a、b受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力，即mgsinθ，B正确；根据mgsinθ=B2Ld，解得，C正确；圆形导线的热功率等于，D错误 ‎21．【2020•南宁期末考题】如下图所示，贴着竖直墙面的物体A的质量mA=‎0.2kg，放在水平面上的物体B的质量mB=‎1.0kg，绳和滑轮间的摩擦均不计，且绳的OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起匀速运动。取g=‎10m/s2，求：‎ ‎（1）物体B与桌面间的动摩擦因数？‎ ‎（2）如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，需多大的拉力？‎ ‎（3）若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后，物体B受到的摩擦力多大？‎ ‎【答案】（1）μ=0.2 （2）4N （3）2N ‎【解析】（1）因A和B恰好一起匀速运动，所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等，且等于A的重力mAg值。B对桌面的压力FN等于B的重力mBg。所以有 F1=μFN FN=mBg T=F1=mAg解得：μ=0.2‎ （2） 如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变，根据物体B水平方向的平衡由F=T+F1=2mAg=4N （3） 若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后，物体B对桌面的压力变大，受到的最大静摩擦力将变大，但此时物体B将静止不动，物体与桌面间的摩擦力为静摩擦力，根据物体B和物体A的平衡可知，物体B受到的摩擦力为F1'=T=mAg=2N ‎22.【2020•武汉期末】如图所示，ab、cd是两根长度均为，质量分别为和的金属棒，两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路，整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上，且两保证金属棒水平。 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度，电路中的电流强度，待系统稳定之后（金属棒、细金属杆在力的作用下不会发生变形，），求 ‎⑴绝缘细线与竖直方向的夹角 ‎⑵细金属杆与竖直方向的夹角 ‎【答案】（1）绝缘细线与竖直方向的夹角为00；（‎ ‎（（２））金属丝竖直方向的夹角为450‎ ‎【解析】θ T BIL m‎1g m‎2g BIL ⑴以整体为研究对象，整体总共受到四个力的作用。水平方向上，金属杆受到大小均为，方向相反的安培力，这两个力互相平衡；竖直方向上，绝缘细线的拉力与总的重力平衡，因为重力的方向竖直向下，所以，绝缘细线的拉力一定是竖直向上，也就是说，绝缘细线与竖直方向的夹角为00，受力情况如图 ‎⑵以cd棒为研究对象，cd棒受三个力而平衡。‎ 安培力 cd棒的重力 所以，，即金属丝竖直方向的夹角为450‎ 同。当两磁场B1和B2同时沿轨道向右运动时，线圈会受到向右的磁场力，带动列车沿轨道运动。已知列车车厢及线圈的总质量为M，整个线圈的电阻为R。‎ ‎（1）假设用两磁场同时水平向右以速度做匀速运动来起动列车，为使列车能随磁场运动，求列车所受的阻力大小应满足的条件；‎ ‎（2）设列车所受阻力大小恒为f，假如使列车水平向右以速度v做匀速运动，求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量；‎ ‎【答案】（１）（２）‎ ‎【解析】（1）列车静止时，电流最大，列车受到的电磁驱动力最大设为Fm，此时，线框中产生的感应电动势 ‎ 线框中的电流 ‎ 整个线框受到的安培力 Fm=2NBI1L 列车所受阻力大小为 E= +fv= ‎