2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)1 力與物體的平衡（含解析）

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1、專題限時(shí)集訓(xùn)(一)　力與物體的平衡 (建議用時(shí)：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．(2019·湖南省六校聯(lián)考)如圖所示，輕桿下端固定在光滑軸上，可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，重力為G的小球粘在輕桿頂部，在細(xì)線的拉力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。細(xì)線、輕桿與豎直墻壁間的夾角均為30°，則細(xì)線與桿對小球的作用力的大小分別是(　　) A.G，G　　　　　　　B.G，G C．G，G D.G，G B　[分析小球受力，小球受到豎直向下的重力G、沿細(xì)線方向的拉力FT和輕桿的彈力FN，由平衡條件可得FTsin 30°＝FNsin 30°，F(xiàn)Tcos 30°＋FNcos 30°＝G，聯(lián)立解得FT＝FN＝G，選

2、項(xiàng)B正確。] 2．(易錯(cuò)題)(多選)如圖所示，將一勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在內(nèi)壁光滑的半球形容器底部O′處(O為球心)，彈簧另一端與質(zhì)量為m的小球相連，小球靜止于P點(diǎn)。已知容器半徑為R，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，OP與水平方向的夾角為θ＝30°。下列說法正確的是(　　) A．容器相對于水平面有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢 B．輕彈簧對小球的作用力大小為mg C．容器對小球的作用力豎直向上 D．彈簧原長為R＋ BD　[由于小球和容器組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，容器相對于水平面沒有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；容器對小球的作用力是支持力，指向半球形容器的球心O，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對小球受力分析，如圖所

3、示，由θ＝30°可知，支持力N和彈簧的彈力F之間的夾角為120°，由幾何關(guān)系可知，小球受到容器的支持力和彈簧對小球的彈力大小均為mg，圖中彈簧的長度為R，壓縮量為，故彈簧原長為R＋，選項(xiàng)B、D正確。] 3．(易錯(cuò)題)(多選)如圖所示，傾角為θ的斜面體C置于水平地面上，小物塊B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，已知A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(　　) A．B受到C的摩擦力一定不為零 B．C受到地面的摩擦力一定為零 C．B受到的拉力一定等于A的重力 D．將細(xì)繩剪斷，若B依然靜止在斜面上，此時(shí)地面對C的摩擦力為零 CD　[因A、B、C

4、都處于靜止?fàn)顟B(tài)，對A進(jìn)行受力分析可知，繩受到的拉力一定等于A的重力，即B受到的拉力一定等于A的重力，選項(xiàng)C正確；設(shè)A、B、C的重力分別為GA、GB、GC，對B進(jìn)行受力分析可知，當(dāng)GA＝GBsin θ時(shí)，B相對于C沒有運(yùn)動(dòng)趨勢，B、C之間不存在摩擦力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；以B、C整體為研究對象，其受力分析如圖所示，由共點(diǎn)力平衡條件可知，地面對C的摩擦力f＝Fcos θ＝GAcos θ，方向水平向左，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；剪斷細(xì)繩，若B依然靜止在斜面上，則以B、C整體為研究對象可得此時(shí)地面對C的摩擦力為零，選項(xiàng)D正確。] 4．(2019·武漢市調(diào)研)如圖所示，水平地面上固定著一個(gè)三棱柱，其左側(cè)光滑，傾角為

5、α；右側(cè)粗糙，傾角為β。放置在三棱柱上的物塊A和物塊B通過一根跨過頂端光滑定滑輪的細(xì)繩相連，若物塊A和物塊B始終保持靜止。下列說法正確的是(　　) A．僅增大角α(小于90°)，物塊B所受的摩擦力一定增大 B．僅增大角α(小于90°)，物塊B對三棱柱的壓力可能減小 C．僅增大角β(小于90°)，細(xì)繩的拉力一定增大 D．僅增大角β(小于90°)，地面對三棱柱的支持力不變 D　[物塊A受重力、三棱柱的支持力、細(xì)繩的拉力，由平衡條件可知細(xì)繩的拉力大小為F＝mAgsin α，則僅增大角α，細(xì)繩的拉力增大，如果mAgsin α

6、；物塊B對三棱柱的壓力為FNB＝mgcos β，僅增大α，物塊B對三棱柱的壓力不變，B錯(cuò)誤；由于物塊A始終靜止不動(dòng)且三棱柱左側(cè)光滑，因此僅增大角β，細(xì)繩的拉力不變，C錯(cuò)誤；將三棱柱、物塊A、物塊B視為整體受力分析，整體受重力以及地面的支持力，因此僅增大角β，地面對三棱柱的支持力不變，D正確。] 5.將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連后，再將細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，如圖所示，用力F拉小球b，使兩個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線Oa與豎直方向的夾角保持為θ＝30°，則F達(dá)到最小值時(shí)，細(xì)線Oa的拉力為(　　) A.mg B．mg C.mg D.mg A　[以兩個(gè)小球組成的整體為研究對象

7、，分析受力，作出F在三個(gè)方向時(shí)整體的受力圖如圖所示，根據(jù)平衡條件得知：F與T的合力與重力2mg總是大小相等、方向相反，由力的合成圖可知，當(dāng)F與細(xì)線Oa垂直時(shí)，F(xiàn)有最小值，即圖中2位置，F(xiàn)的最小值為F＝2mgsin θ＝mg，T＝2mgcos θ＝mg，A正確。] 6．(2019·福州市一模)如圖所示，細(xì)繩上端固定于天花板上的A點(diǎn)，細(xì)繩的下端懸掛一質(zhì)量為m的物體P，用力F作用于細(xì)繩上的O點(diǎn)，使細(xì)繩上端與豎直方向的夾角為α，且保持物體平衡，此時(shí)F與水平方向的夾角為β，若β＝α，重力加速度為g，則F的大小等于(　　) A．mgsin α B．mgcos α C．mgtan α

8、D. A　[O點(diǎn)受豎直向下的細(xì)繩的拉力大小等于物體P的重力mg、細(xì)繩OA上的拉力和力F，三力平衡，如圖所示，結(jié)合α＝β可知，力F的大小為mgsin α，選項(xiàng)A正確，B、C、D均錯(cuò)誤。] 7.如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)帶同種電荷的小球a和b，分別靜止在豎直墻面和水平地面上；b球被光滑豎直板擋住，所有接觸面均光滑，a球由于緩慢漏電而緩慢下降，在此過程中(　　) A．地面對b的支持力變小 B．豎直擋板對b的支持力變小 C．a(chǎn)、b間的作用力變大 D．以上說法均不正確 C　[對a、b整體而言，豎直方向受重力和地面的支持力，故支持力總等于兩球的重力之和，可知地面對b的支持力不變，選項(xiàng)

9、A錯(cuò)誤；對a受力分析如圖，受重力G、庫侖力F和墻面的彈力N，當(dāng)a球下移時(shí)，由受力圖可知，N和F均變大，選項(xiàng)C正確；對a、b整體，水平方向豎直擋板對b的支持力等于墻面對a的彈力N，則豎直擋板對b的支持力變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。] 8．如圖所示，重力為G1＝12 N的物塊a在細(xì)繩懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)繩BP方向水平，細(xì)繩AP與豎直方向成37°角，且BP連在重力為G2＝50 N的物塊b上，物塊b靜止于傾角為37°的斜面上(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。則下列說法正確的是(　　) A．繩BP對物塊b的拉力為16 N B．繩AP的拉力為20 N C．斜面對物塊b的摩擦力為3

10、7.2 N D．斜面對物塊b的支持力為37.2 N C　[選擇結(jié)點(diǎn)P為研究對象，分析受力，由平衡條件可得FBP＝G1tan 37°＝9 N，F(xiàn)AP＝＝15 N，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對靜止于斜面上的物塊b受力分析，設(shè)斜面對物塊b的摩擦力為f，支持力為FN，由平衡條件有，F(xiàn)′BP＋FNsin 37°＝fcos 37°，F(xiàn)Ncos 37°＋fsin 37°＝G2，其中F′BP＝FBP，聯(lián)立解得f＝37.2 N，F(xiàn)N＝34.6 N，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。] [能力提升練] 9．某班級同學(xué)要調(diào)換座位，一同學(xué)用斜向上的拉力拖動(dòng)桌子沿水平地面勻速運(yùn)動(dòng)。已知桌子的總質(zhì)量為10 kg，若拉力的最小值為50 N

11、，此時(shí)拉力與水平方向間的夾角為θ。重力加速度大小為g＝10 m/s2，桌子與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，不計(jì)空氣阻力，則(　　) A．μ＝，θ＝60° B．μ＝，θ＝60° C．μ＝，θ＝30° D．μ＝，θ＝30° A　[對桌子受力分析，如圖所示。根據(jù)平衡條件可知，水平方向有Fcos θ－Ff＝0，豎直方向有FN＋Fsin θ－G＝0，其中Ff＝μFN，故F＝，令μ＝tan α，則F＝＝；當(dāng)θ＝α?xí)r，F(xiàn)有最小值，F(xiàn)min＝Gsin α＝50 N，解得α＝60°，故μ＝tan 60°＝，θ＝60°，選項(xiàng)A正確。] 10．(易錯(cuò)題)如圖所示，斜面體放在水平地面上，物體放在斜面上

12、，受到一個(gè)水平向右的力F，物體和斜面體始終保持靜止，這時(shí)物體受到的摩擦力大小為f1，斜面體受到水平地面的摩擦力大小為f2。則當(dāng)F變大時(shí)，有(　　) A．f1變大，f2不一定變大 B．f2變大，f1不一定變大 C．f1與f2都不一定變大 D．f1與f2都一定變大 B　[對物體受力分析可知，物體受到推力、重力、支持力，可能有摩擦力。設(shè)斜面傾角為θ，斜面體質(zhì)量為M，物體質(zhì)量為m，則在斜面方向上有，①當(dāng)mgsin θ>Fcos θ時(shí)，摩擦力的方向平行斜面向上，大小為f1＝mgsin θ－Fcos θ，隨著F的增大，f1先變小后增大；②當(dāng)mgsin θ＝Fcos θ時(shí)，摩擦力等于零，當(dāng)F增

13、大時(shí)，摩擦力的方向平行斜面向下，f1隨F的增大而增大；③當(dāng)mgsin θ

14、拉力小 B．在虛線位置時(shí)斜面體對小球的支持力大 C．在虛線位置時(shí)斜面體對水平面的壓力大 D．在虛線位置時(shí)斜面體對水平面的摩擦力小 D　[隔離小球分析其受力，小球受到豎直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、輕繩的拉力，畫出小球受力的矢量三角形，如圖所示。由圖可知，斜面體在虛線位置時(shí)輕繩對小球的拉力大，斜面體對小球的支持力小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；把小球和斜面體看成一個(gè)整體，由于斜面體在虛線位置時(shí)輕繩對小球的拉力大，由平衡條件可知，斜面體在虛線位置時(shí)水平面對斜面體的支持力小，摩擦力小，根據(jù)牛頓第三定律可知，斜面體在虛線位置時(shí)對水平面的壓力小，摩擦力小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。] 12．(多選)(

15、2019·武漢高三調(diào)研)在如圖所示的裝置中，兩物塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，而且mA>mB，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)此時(shí)輕質(zhì)動(dòng)滑輪右端的輕繩與水平面之間的夾角為θ，若小車向左緩慢移動(dòng)一小段距離并停下來后，整個(gè)系統(tǒng)再次處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是(　　) A．物塊A的位置將變高 B．物塊A的位置將變低 C．輕繩與水平面的夾角θ將變大 D．輕繩與水平面的夾角θ將不變 AD　[以輕質(zhì)動(dòng)滑輪與輕繩的接觸點(diǎn)O為研究對象，分析O點(diǎn)的受力情況，作出O點(diǎn)的受力分析圖，如圖所示，設(shè)繩子的拉力大小為F，動(dòng)滑輪兩側(cè)繩子的夾角為2α，由于動(dòng)滑輪兩側(cè)繩子的拉力關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ，則有2Fcos α＝

16、mBg，又小車向左緩慢移動(dòng)一小段距離后，輕繩中的拉力大小與小車移動(dòng)前相同，即F＝mAg保持不變，可知α角保持不變，由幾何知識得，α＋θ＝90°，則θ保持不變，當(dāng)小車向左緩慢移動(dòng)一小段距離后，動(dòng)滑輪將下降，則物塊A的位置將變高，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。] 13.(多選)城市中的路燈、無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛，如圖是這一類結(jié)構(gòu)的簡化模型。圖中輕桿OB可以繞過B點(diǎn)且垂直于紙面的軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼索OA和桿OB的質(zhì)量都可以忽略不計(jì)，設(shè)懸掛物的重力為G，∠ABO＝90°，AB>OB。某次產(chǎn)品質(zhì)量檢測和性能測試中保持A、B兩點(diǎn)不動(dòng)，只改變鋼索OA的長度，關(guān)于鋼索OA的拉力F1和

17、桿OB上的支持力F2的變化情況，下列說法正確的有(　　) A．從圖示位置開始縮短鋼索OA，鋼索OA的拉力F1先減小后增大 B．從圖示位置開始縮短鋼索OA，桿OB上的支持力F2大小不變 C．從圖示位置開始伸長鋼索OA，鋼索OA的拉力F1增大 D．從圖示位置開始伸長鋼索OA，桿OB上的支持力F2先減小后增大 BC　[設(shè)鋼索OA的長度為L，桿OB的長度為R，A、B兩點(diǎn)間的距離為H，根據(jù)相似三角形知識可知＝＝，所以從題圖圖示位置開始縮短鋼索OA，鋼索OA的拉力F1減小，桿OB上的支持力F2大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；從題圖圖示位置開始伸長鋼索OA，鋼索OA的拉力F1增大，桿OB上的支持

18、力F2大小不變，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。] 題號 內(nèi)容 押題依據(jù) 核心考點(diǎn) 核心素養(yǎng) 1 物體的靜態(tài)平衡 受力分析及平衡條件應(yīng)用 科學(xué)思維：整體法、隔離法的應(yīng)用 2 物體的動(dòng)態(tài)平衡 受力分析及解析法的應(yīng)用 科學(xué)思維：數(shù)學(xué)方法在物理學(xué)中的應(yīng)用 1.如圖所示，傾角為30°的斜面體放在水平面上，質(zhì)量為m＝1 kg的滑塊用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩拴接，細(xì)繩跨過固定在斜面體頂端的光滑滑輪后被水平向右、大小為F＝5 N的拉力拉著，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度g＝10 m/s2。則下列說法正確的是(　　) A．滑塊與斜面體之間的摩擦力的大小為5 N B．斜面體對滑塊的支持力大小

19、為5 N C．地面對斜面體沒有摩擦力的作用 D．滑塊與斜面體之間沒有摩擦力的作用 D　[滑塊的重力沿斜面方向的分力G1＝mgsin 30°＝5 N，該力剛好與細(xì)繩的拉力大小相等，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可知，滑塊與斜面體之間的摩擦力等于零，A錯(cuò)誤，D正確；斜面體對滑塊的支持力大小FN＝mgcos 30°＝5 N，B錯(cuò)誤；斜面體和滑塊組成的整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明整體所受合外力等于零，則地面對斜面體的摩擦力大小等于細(xì)繩的拉力大小，為5 N，C錯(cuò)誤。] 2.如圖所示，水平直桿AB的中點(diǎn)O為轉(zhuǎn)軸，一輕繩跨過輕質(zhì)滑輪，兩端分別固定在A、B兩點(diǎn)，滑輪通過另一根輕繩連接一重物，不計(jì)滑輪與輕繩之間的摩擦。

20、現(xiàn)讓直桿AB繞O逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過角度θ(θ<90°)，輕繩的張力(　　) A．逐漸減小　　　　　 B．逐漸增大 C．先增大后減小 D．先減小后增大 A　[由題意可知，讓直桿AB繞O逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過角θ(θ<90°)的過程中可認(rèn)為重物處于平衡狀態(tài)，滑輪左、右兩側(cè)輕繩繩長記為l1、l2，與豎直方向的夾角記為α1、α2，輕繩張力大小記為FT，受力分析如圖所示，水平方向上有FTsin α1＝FTsin α2，豎直方向上有FTcos α1＋FTcos α2＝mg，由幾何關(guān)系知，l1sin α1＋l2sin α2＝ABcos θ，解得α1＝α2，F(xiàn)T＝，sin α1＝，由該過程中角度θ逐漸增大可知，α1逐漸減小，故輕繩的張力逐漸減小，選項(xiàng)A正確。] - 10 -