高考物理二轮复习考点专题练习1力与物体的平衡含解析资料

高考物理二轮复习考点专题练习1力与物体的平衡含解析资料

1．(多选)(2015·广东·19)如图 1 所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在 水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有(　　) 图 1 A．三条绳中的张力都相等 B．杆对地面的压力大于自身重力 C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力 2.(2015·山东理综·16)如图 2 所示，滑块 A 置于水平地面上，滑块 B 在一水平力作用下紧靠 滑块 A(A、B 接触面竖直)，此时 A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知 A 与 B 间的动摩擦因 数为 μ1，A 与地面间的动摩擦因数为 μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与 B 的质量之比 为(　　) 图 2 A. 1 μ1μ2 .1－μ1μ2 μ1μ2 C.1＋μ1μ2 μ1μ2 .2＋μ1μ2 μ1μ2 1．题型特点 力的合成与分解、共点力的平衡是高考中的热点，主要考查对共点力作用下物体的受力分析 以及平衡条件的应用．以选择题形式呈现，难度相对较低，命题突出对受力分析、力的合成 与分解方法的考查． 2．命题预测 高考仍会以选择题为主，以受力分析、动态平衡为考点．其中拉力方向的变化、斜面倾角的 变化、摩擦力的突变、细绳拉力的突变、弹簧弹力的变化都是动态平衡中常出现的类型．在 平衡问题的分析中，摩擦力方向和大小的变化、滑动摩擦力和静摩擦力之间的转换也需要引 起我们的注意．要求学生灵活、熟练运用平衡问题的常规解法，准确地进行判断与求解． 考题一　受力分析、物体的平衡 1．(多选)(2015·菏泽二模)如图 3 所示，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的三根圆木粗细相同、质量均为 m.Ⅰ、Ⅱ并排横放在水平地面上，Ⅲ叠放在Ⅰ、Ⅱ上面，三根圆木均处于静止状态．已知重 力加速度 g，以下判断正确的是(　　) 图 3 A．Ⅰ对Ⅲ的支持力大小为 1 2mg B．Ⅰ对Ⅲ的支持力大小为 3 3 mg C．地面对Ⅰ的摩擦力大小为 3 6 mg D．地面对Ⅰ的摩擦力大小为 0 2．(2015·皖南八校联考)如图 4 所示，在倾角为 θ＝30°的斜面上，物块 A 与物块 B 通过轻绳 相连，轻绳跨过光滑的定滑轮，物块 A 的质量为 4kg，物块 A 与斜面间的动摩擦因数为 3 6 ， 设物块 A 与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使物块 A 静止在斜面上，物块 B 的 质量不可能为(　　) 图 4 A．1kg B．2kg C．3kg D．4kg 3．(2015·聊城二模)如图 5 所示，左侧是倾角为 60°的斜面、右侧是1 4圆弧面的物体固定在水 平地面上，圆弧面底端的切线水平，跨过其顶点上小定滑轮的轻绳两端系有质量分别为 m1、 m2 的小球．当它们处于平衡状态时，连接 m2 的轻绳与水平线的夹角为 60°，不计一切摩擦， 两小球可视为质点．则 m1∶m2 等于(　　) 图 5 A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．3∶4 4．(2015·山东省实验中学三诊)如图 6 所示，直角三角形框架 ABC(角 C 为直角)固定在水平 地面上，已知 AC 与水平方向的夹角为 α＝30°.小环 P、Q 分别套在光滑臂 AC、BC 上，用 一根不可伸长的细绳连接两小环，静止时细绳恰好处于水平方向，小环 P、Q 的质量分别为 m1、m2，则小环 P、Q 的质量之比为(　　) 图 6 A.m1 m2＝ 3 B.m1 m2＝3 C.m1 m2＝ 3 3 D.m1 m2＝1 3 1．物体受力分析的常用方法 (1)整体法与隔离法 整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个 整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作 用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 (2)假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该 力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在． 2．v＝0 时一定是平衡状态吗？不一定． 3．处理平衡问题的基本方法 (1)物体受三个力平衡时，利用力的合成或分解法比较简单． (2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少，物 体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法． 考题二　物体的动态平衡问题 5．(2015·盐城二模)目前，我市每个社区均已配备了公共体育健身器材．图 7 器材为一秋千， 用两根等长轻绳将一座椅悬挂在竖直支架上等高的两点．由于长期使用，导致两根支架向内 发生了稍小倾斜，如图中虚线所示，但两悬挂点仍等高．座椅静止时用 F 表示所受合力的 大小，F1 表示单根轻绳对座椅拉力的大小，与倾斜前相比(　　) 图 7 A．F 不变，F1 变小 B．F 不变，F1 变大 C．F 变小，F1 变小 D．F 变大，F1 变大 6．(2015·山西四校第三次联考)如图 8 所示，挡板垂直于斜面固定在斜面上，一滑块 m 放在 斜面上，其上表面呈弧形且左端最薄，一球 M 搁在挡板与弧形滑块上，一切摩擦均不计， 用平行于斜面的拉力 F 拉住弧形滑块，使球与滑块均静止．现将滑块平行于斜面向上拉过 一较小的距离，球仍搁在挡板与滑块上且处于静止状态，则与原来相比(　　) 图 8 A．滑块对球的弹力增大 B．挡板对球的弹力减小 C．斜面对滑块的弹力增大 D．拉力 F 不变 7．(2015·苏州质检)如图 9 所示，一定质量的物体通过轻绳悬挂，结点为 O，人沿水平方向 拉着 OB 绳，物体和人均处于静止状态．若人的拉力方向不变，缓慢向左移动一小段距离， 下列说法正确的是(　　) 图 9 A．OA 绳中的拉力先减小后增大 B．OB 绳中的拉力不变 C．人对地面的压力逐渐减小 D．地面给人的摩擦力逐渐增大 1.解析法 画出研究对象的受力示意图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角发生变化，用三角函数 表示出各个作用力与变化夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化． 2．图解法 当物体受到一个大小方向不变、一个方向不变、一个大小方向都变化的 3 个力作用而处于动 态平衡时，如果题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，应首先考虑用矢量三 角形方法．考题三　电学中的平衡问题 8．(多选)(2015·武汉四月调研)如图 10 所示，在匀强磁场中(磁场方向没有画出)固定一倾角 为 30°的光滑斜面，一根质量为 m 的通电直导线垂直于纸面水平放置在斜面上，直导线恰好 能保持静止，电流方向垂直于纸面向里，已知直导线受到的安培力和重力大小相等，斜面对 直导线的支持力大小可能是(重力加速度大小为 g)(　　) 图 10 A．0B．mgC. 3 2 mgD. 3mg 9．(2015·吉林省实验中学二模)如图 11 所示，固定在水平地面上的倾角为 θ 的粗糙斜面上， 有一根水平放在斜面上的导体棒，通有垂直纸面向外的电流，导体棒保持静止．现在空间中 加入竖直向下的匀强磁场，导体棒仍静止不动，则(　　) 图 11 A．导体棒受到的合力一定增大 B．导体棒一定受 4 个力的作用 C．导体棒对斜面的压力一定增大 D．导体棒所受的摩擦力一定增大 10．(多选)(2015·全国大联考二)如图 12 所示，A、B 两球所带电荷量均为 2×10 －5C，质量 均为 0.72kg，其中 A 球带正电荷，B 球带负电荷，A 球通过绝缘细线吊在天花板上，B 球一 端固定绝缘棒，现将 B 球放在某一位置，能使绝缘细线伸直，A 球静止且与竖直方向的夹角 为 30°，g＝10m/s2，则 B 球距离 A 的距离可能为(　　) 图 12 A．0.5mB．0.8mC．1.2mD．2.5m 电磁学中的物体的平衡问题，除了涉及重力、弹力和摩擦力之外，还涉及电磁学中的静电力、 安培力和洛伦兹力．与力学中的共点力平衡问题一样，电磁学中的物体平衡问题也要遵循合 力为零这一平衡条件，所不同的是除服从力学规律之外，还要服从电磁学规律，这是解决电 磁学中的物体平衡问题的两条主线． 考题四　平衡中的临界、极值问题 11．(2015·雅安三诊)将三根伸长可不计的轻绳 AB、BC、CD 如图 13 所示连接，现在 B 点悬 挂一个质量为 m 的重物，为使 BC 绳保持水平且 AB 绳、CD 绳与水平天花板夹角分别为 60° 和 30°，需在 C 点再施加一作用力，则该力的最小值为(　　) 图 13 A．mg B.1 2mg C. 3 3 mg D. 3 6 mg 12．质量为 M 的木楔倾角为 θ，在水平面上保持静止，当将一质量为 m 的木块放在木楔斜 面上时，它正好匀速下滑．如果用与木楔斜面成 α 角的力 F 拉着木块匀速上升，如图 14 所 示(已知木楔在整个过程中始终静止)． 图 14 (1)当 α＝θ 时，拉力 F 有最小值，求此最小值； (2)求在(1)条件下木楔对水平面的摩擦力是多少？ 1．物体平衡的临界问题：当某一物理量变化时，会引起其他几个物理量跟着变化，从而使 物体所处的平衡状态恰好出现变化或恰好不出现变化． 2．极限分析法：通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端(“极大”或“极小”、“极 右”或“极左”等)． 3．解决中学物理极值问题和临界问题的方法 (1)物理分析方法：就是通过对物理过程的分析，抓住临界(或极值)条件进行求解． (2)数学方法：例如求二次函数极值、讨论公式极值、三角函数极值． 专题综合练 1．(2015·安徽师大附中二模)如图 15 所示，斜面体 M 放置在水平地面上，位于斜面上的物 块 m 受到沿斜面向上的推力 F 的作用，设物块与斜面之间的摩擦力大小为 Ff1，斜面体与地 面之间的摩擦力大小为 Ff2.增大推力 F，斜面体始终保持静止，下列判断正确的是(　　) 图 15 A．如果物块沿斜面向上滑动，则 Ff1、Ff2 一定增大 B．如果物块沿斜面向上滑动，则 Ff1、Ff2 一定不变 C．如果物块与斜面相对静止，则 Ff1、Ff2 一定增大 D．如果物块与斜面相对静止，则 Ff1、Ff2 一定不变 2．(2015·全国大联考二)如图 16 所示，内壁及碗口光滑的半球形碗固定在水平面上，碗口保 持水平．A 球、C 球与 B 球分别用两根轻质细线连接．当系统保持静止时，B 球对碗壁刚好 无压力，图中 θ＝30°，则 A 球和 C 球的质量之比为(　　) 图 16 A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ 3 D. 3∶1 3．(2015·山东临沂一中二模)如图 17 所示，在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为 m1、 m2 的两物体，物体间用轻弹簧相连，弹簧与竖直方向夹角为 θ.在 m1 左端施加水平拉力 F， 使 m1、m2 均处于静止状态，已知 m1 表面光滑，重力加速度为 g，则下列说法正确的是(　　) 图 17 A．弹簧弹力的大小为m1g cosθ B．地面对 m2 的摩擦力大小为 F C．地面对 m2 的支持力可能为零 D．m1 与 m2 一定相等 4．(多选)(2015·德州模拟)如图 18 所示，用 OA、OB 两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开 始时 OB 绳水平．现保持 O 点位置不变，改变 OB 绳长使绳右端由 B 点缓慢上移到 B′点， 此时 OB′与 OA 之间的夹角 θ<90°.设此过程 OA、OB 绳的拉力分别为 FOA、FOB，则下列说 法正确的是(　　) 图 18 A．FOA 一直减小 B．FOA 一直增大 C．FOB 一直减小 D．FOB 先减小后增大 5．(2015·安康二模)如图 19 所示，横截面为直角三角形的斜劈 A，底面靠在粗糙的竖直墙面 上，力 F 通过球心水平作用在光滑球 B 上，系统处于静止状态．当力 F 增大时，系统仍保 持静止，则下列说法正确的是(　　) 图 19 A．A 所受合外力增大 B．墙面对 A 的摩擦力一定增大 C．B 对地面的压力一定不变 D．墙面对 A 的摩擦力可能变小 6．(2015·临汾四校二模)如图 20 所示，倾角为 θ 的斜面体 C 置于水平面上，B 置于斜面 C 上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与 A 相连接，连接 B 的一段细绳与斜面平行，A、B、C 都 处于静止状态．则(　　) 图 20 A．水平面对 C 的支持力等于 B、C 的总重力 B．B 一定受到 C 的摩擦力 C．C 一定受到水平面的摩擦力 D．若将细绳剪断，B 物体开始沿斜面向下滑动，则水平面对 C 的摩擦力可能为零 7．(2015·北京朝阳区高三上学期期末)如图 21 所示，A、B 是两个带异号电荷的小球，其质 量分别为 m1 和 m2，所带电荷量分别为＋q1 和－q2，A 用绝缘细线 L1 悬挂于 O 点，A、B 间 用绝缘细线 L2 相连．整个装置处于水平方向的匀强电场中，平衡时 L1 向左偏离竖直方向， L2 向右偏离竖直方向，则可以判定(　　) 图 21 A．m1＝m2 B．m1>m2 C．q1>q2 D．q1q2E，即 q1>q2，而两球的质量无法比较其大小，故 C 正确， A、B、D 错误．] 8．AB　[若外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向垂直斜面向上， 则沿斜面向上的安培力、支持力与重力处于平衡状态，则 BIL＝mgsinα，解得 B＝mgsinα IL ， 故 A 正确；若外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向竖直向上，则水平向右的安培力、支持 力与重力处于平衡状态，则 BIL＝mgtanα，解得 B＝mgtanα IL ，故 B 正确；若外加匀强磁场的 磁感应强度 B 的方向垂直斜面向下，则安培力沿斜面向下，导体棒不能平衡，C 错误；若外 加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向竖直向下，则安培力水平向左，导体棒不能平衡，D 错 误；故选 A、B.] 9．C　[Q 受力如图，由力的合成与平衡条件可知：BO 杆对小球 Q 的弹力 变大，两小球之间的库仑力变大，由库仑定律知，两小球 P、Q 的距离变 小，A、B 错误；对小球 P 受力分析，可得 AO 杆对小球 P 的摩擦力变大， C 正确；对小球 P、Q 整体受力分析，AO 杆对小球 P 的弹力不变，D 错误．] 10．D　[开始时刻小物块受重力、支持力和摩擦力，物块恰好能在斜面上匀速下滑，说明摩 擦力和支持力的合力与重力平衡，是竖直向上的；根据牛顿第三定律，压力和滑块对斜面体 的摩擦力的合力是竖直向下的；增加电场力后，小物块对斜面体的压力和摩擦力正比例增加， 故滑块对斜面体的压力和摩擦力的合力仍然是竖直向下的；再对斜面体受力分析，受重力、 物块对斜面体的压力和摩擦力、支持力，不受地面的摩擦力，否则合力不为零，故 A、B、C 错误，D 正确．] 11．(1) 3 3 　(2)60° 解析　(1)物体恰匀速下滑时，由平衡条件有 FN1＝mgcos 30° mgsin 30°＝μFN1 则 μ＝tan 30°＝ 3 3 . (2)设斜面倾角为 α，由平衡条件有 Fcos α＝mgsin α＋Ff FN2＝mgcos α＋Fsin α 静摩擦力 Ff≤μFN2 联立解得 F(cos α－μsin α)≤mgsin α＋μmgcos α 要使“不论水平恒力 F 多大”，上式都成立，则有 cos α－μsin α≤0， 所以 tan α≥1 μ＝ 3＝tan 60°　即 θ0＝60°