2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 高頻考點(diǎn)強(qiáng)化（二）受力與平衡問題練習(xí).doc

高頻考點(diǎn)強(qiáng)化(二)受力與平衡問題(45分鐘100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題5分,共60分。18題為單選題,912題為多選題)1.重型自卸車?yán)靡簤貉b置使車廂緩慢傾斜到一定角度,車廂上的石塊就會(huì)自動(dòng)滑下,以下說法正確的是()A.在石塊下滑前后自卸車與石塊整體的重心位置不變B.自卸車車廂傾角越大,石塊與車廂的動(dòng)摩擦因數(shù)越小C.自卸車車廂傾角越大,車廂與石塊間的正壓力越小D.石塊開始下滑時(shí),受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力【解析】選C。物體的重心的位置跟形狀還有質(zhì)量分布有關(guān),石塊下滑前后,質(zhì)量分布變化,形狀變化,所以重心改變,故A錯(cuò)誤;動(dòng)摩擦因數(shù)與傾角無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;石塊處于平衡狀態(tài),則有:mgsin=f,FN=mgcos,自卸車車廂傾角越大,車廂與石塊間的正壓力FN越小,故C正確;石塊滑動(dòng)后的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力,小于最大靜摩擦力,也小于重力沿斜面方向的分力,故D錯(cuò)誤。2.如圖所示,光滑的水平地面上有三塊木塊a、b、c,質(zhì)量均為m,a、c之間用輕質(zhì)細(xì)繩連接?，F(xiàn)用一水平恒力F作用在b上,三者開始一起做勻加速運(yùn)動(dòng),a、c間細(xì)繩的拉力為T,a、b間的摩擦力為f。運(yùn)動(dòng)過程中把一塊橡皮泥粘在木塊a上,系統(tǒng)仍加速運(yùn)動(dòng),且a、b、c之間始終沒有相對(duì)滑動(dòng)。穩(wěn)定后,T和f的變化情況是()A.T變大,f變小B.T變大,f變大C.T變小,f變小D.T變小,f變大【解析】選D。粘上橡皮泥后,對(duì)整體分析可知,加速度減小;再以c為研究對(duì)象,由牛頓第二定律可得,T=ma,因加速度減小,所以拉力減小,而對(duì)b物體由F-f=ma可知,摩擦力f應(yīng)變大,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。3.“竹蜻蜓”是一種在中國(guó)民間流傳甚廣的傳統(tǒng)兒童玩具,是中國(guó)古代一個(gè)很精妙的小發(fā)明,距今已有兩千多年的歷史。其外形如圖所示,呈T字形,橫的一片是由木片經(jīng)切削制成的螺旋槳,中間有一個(gè)小孔,其中插一根筆直的竹棍,用兩手搓轉(zhuǎn)這根竹棍,竹蜻蜓的槳葉便會(huì)旋轉(zhuǎn)獲得升力飛上天,隨著升力減弱而最終又落回地面。二十世紀(jì)三十年代,德國(guó)人根據(jù)“竹蜻蜓”的形狀和原理發(fā)明了直升機(jī)的螺旋槳。下列關(guān)于“竹蜻蜓”的說法正確的是()A.“竹蜻蜓”從手中飛出直至運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,始終在加速上升B.“竹蜻蜓”從手中飛出直至運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,始終在減速上升C.為使“竹蜻蜓”能以圖示方向旋轉(zhuǎn)上升,其槳葉前緣應(yīng)比后緣略高D.為使“竹蜻蜓”能以圖示方向旋轉(zhuǎn)上升,其槳葉前緣應(yīng)比后緣略低【解題指導(dǎo)】“竹蜻蜓”的初速度為零,運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),速度也為零,據(jù)此分析運(yùn)動(dòng)情況,“竹蜻蜓”旋轉(zhuǎn)上升,水平方向做圓周運(yùn)動(dòng),豎直方向先做加速運(yùn)動(dòng),而圓周運(yùn)動(dòng)需要指向圓心的向心力,據(jù)此分析即可。【解析】選C?！爸耱唑选钡某跛俣葹榱?運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),速度也為零,所以“竹蜻蜓”從手中飛出直至運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,先加速后減速,故A、B錯(cuò)誤;為使“竹蜻蜓”能以圖示方向旋轉(zhuǎn)上升,則向上的力要大于向下的力,旋轉(zhuǎn)上升,合外力指向圓心的部分提供向心力,所以槳葉前緣應(yīng)比后緣略高,合力指向左上方,故C正確,D錯(cuò)誤。4.滑索,也稱“速滑”“速降”“空中飛人”等。最早用于高山自救和軍事突擊行動(dòng),后演化為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性、刺激性和娛樂性的現(xiàn)代化體育游樂項(xiàng)目,可跨越草地、湖泊、河流、峽谷,借助高度差從高處以較高的速度向下滑行,使游客在有驚無(wú)險(xiǎn)的快樂中感受刺激和滿足。若忽略空氣阻力,最后一段人緩慢下滑的過程中,下列有關(guān)人的受力圖正確的是()【解析】選D。由題意可知,人緩慢下滑的過程中,勻速運(yùn)動(dòng),合力為零,則受力分析,即有:拉力FT、摩擦力F與重力mg平衡,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。5.如圖,老鷹沿虛線MN斜向下減速俯沖的過程中,空氣對(duì)老鷹的作用力可能是圖中的()A.F1B.F2C.F3D.F4【解析】選B。老鷹沿虛線MN斜向下減速俯沖的過程中,可認(rèn)為老鷹受兩個(gè)力的作用,一是重力,二是空氣的作用力,二力的合力沿MN從N指向M的方向,所以空氣對(duì)老鷹的作用力可能是F2,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。6.如圖所示的容器內(nèi)盛有水,器壁AB部分是一個(gè)平面且呈傾斜狀,有一個(gè)小物塊P處于圖示位置并保持靜止?fàn)顟B(tài),則該物體()A.可能受三個(gè)力作用B.可能受四個(gè)力作用C.一定受三個(gè)力作用D.一定受四個(gè)力作用【解析】選B。物體一定受到地球的吸引而產(chǎn)生的重力,同時(shí)因?yàn)榕砰_一定質(zhì)量的液體,故一定受浮力,若浮力大小等于重力,則二者可以平衡,物體與AB間沒有相互作用,故可能受兩個(gè)力作用;若浮力大于重力,則物體一定會(huì)受AB對(duì)P的彈力,由于彈力垂直于接觸面向下,物體只有受到向下的摩擦力才能受力平衡,故物體受四個(gè)力;故只有B正確,A、C、D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,直角三角形框架ABC(角C為直角)固定在水平地面上,已知AC與水平方向的夾角為=30。小環(huán)P、Q分別套在光滑臂AC、BC上,用一根細(xì)繩連接兩小環(huán),靜止時(shí)細(xì)繩恰好處于水平方向,小環(huán)P、Q的質(zhì)量分別為m1、m2,則小環(huán)P、Q的質(zhì)量之比為()A.=B.=3C.=D.=【解析】選B。對(duì)P進(jìn)行受力分析,設(shè)繩子拉力大小為T,由幾何關(guān)系:T1=m1gtan對(duì)Q進(jìn)行受力分析,由幾何關(guān)系:T2=m2gcotT1=T2=T聯(lián)立得:=cot2=3,故選B。7.如圖甲,筆記本電腦底座一般設(shè)置有四個(gè)卡位用來(lái)調(diào)節(jié)角度。某同學(xué)將電腦放在散熱底座上,為了獲得更好的舒適度,由原卡位1調(diào)至卡位4(如圖乙),電腦始終處于靜止?fàn)顟B(tài),則()A.電腦受到的支持力變小B.電腦受到的摩擦力變大C.散熱底座對(duì)電腦的作用力不變D.電腦受到的支持力與摩擦力兩力大小之和等于其重力【解析】選C。筆記本電腦受重力、支持力和靜摩擦力,如圖所示:根據(jù)平衡條件,有:N=mgcosf=mgsin由原卡位1調(diào)至卡位4,角度減小,根據(jù)式,支持力N增加,故A錯(cuò)誤;靜摩擦力減小,故B錯(cuò)誤;散熱底座對(duì)電腦的作用力的合力是支持力和靜摩擦力的合力,與重力平衡,始終是不變的,故C正確;電腦受到的支持力與摩擦力兩力的矢量和與重力平衡,但大小的和是變化的,故D錯(cuò)誤。8.如圖,三根輕細(xì)繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的小球保持靜止,A、D間細(xì)繩是水平的,現(xiàn)對(duì)B球施加一個(gè)水平向右的力F,將B緩緩拉到圖中虛線位置,這時(shí)三根細(xì)繩張力TAC、TAD、TAB的變化情況是()A.都變大B.TAD和TAB變大,TAC不變C.TAC和TAB變大,TAD不變D.TAC和TAD變大,TAB不變【解析】選B。以B為研究對(duì)象受力分析,由分解法作圖如圖:由圖可以看出,當(dāng)將B緩緩拉到圖中虛線位置過程,繩子與豎直方向夾角變大,繩子的拉力大小對(duì)應(yīng)圖中1、2、3三個(gè)位置,大小如圖所示,即TAB逐漸變大,F逐漸變大;再以AB整體為研究對(duì)象受力分析,設(shè)AC繩與水平方向夾角為,則豎直方向有:TACsin=2mg得:TAC=,不變;水平方向:TAD=TACcos+F,TACcos不變,而F逐漸變大,故TAD逐漸變大;故B正確。9.如圖在光滑地面上,水平外力F拉動(dòng)小車和木塊一起做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的加速運(yùn)動(dòng)。小車質(zhì)量是M,木塊質(zhì)量是m,力大小是F,加速度大小是a,木塊和小車之間動(dòng)摩擦因數(shù)是,則在這個(gè)過程中,木塊受到的摩擦力大小是()A.maB.maC.D.mg【解析】選B、C。木塊受到的摩擦力為靜摩擦力,靜摩擦力是根據(jù)二力平衡來(lái)計(jì)算的,不能根據(jù)f=FN來(lái)計(jì)算,所以A、D錯(cuò)誤。對(duì)木塊受力分析可知,木塊受重力、支持力和靜摩擦力的作用,由于木塊在水平方向做加速運(yùn)動(dòng),摩擦力作為合力,所以由牛頓第二定律可得:f=ma,所以B正確。對(duì)整體由牛頓第二定律可得:F=(M+m)a,所以木塊受到的摩擦力的大小為:f=ma=,所以C正確。10.如圖所示,兩個(gè)矩形物塊疊放在斜面上,兩物塊之間的接觸面是光滑的,m1和斜面之間接觸面是粗糙的,滑輪摩擦不計(jì),下列對(duì)物塊m1受斜面的摩擦力的判斷,正確的是 ()A.若兩物塊相對(duì)靜止,且m1=m2,則物塊m1受斜面的摩擦力為零B.若兩物塊相對(duì)靜止,且m1>m2,則物塊m1受斜面的摩擦力方向沿斜面向上C.若兩物塊相對(duì)靜止,且m1<m2,則物塊m1受斜面的摩擦力方向沿斜面向上D.若兩物塊勻速滑動(dòng),只要它們質(zhì)量取的合適,物塊m1可能不受斜面的摩擦力【解析】選A、B。先對(duì)m2受力分析,受重力、細(xì)線的拉力、支持力,根據(jù)平衡條件,有:m2gsin-T=0再對(duì)m1受力分析,受重力、細(xì)線的拉力、壓力、支持力和靜摩擦力(設(shè)向上),根據(jù)平衡條件,有:m1gsin-T-f=0聯(lián)立解得:f=(m1-m2)gsin若兩物塊相對(duì)靜止,且m1=m2,則f=0,故A正確;若兩物塊相對(duì)靜止,且m1>m2,則f>0,假設(shè)成立,即物塊m1受斜面的靜摩擦力方向向上,故B正確;若兩物塊相對(duì)靜止,且m1<m2,則f<0,假設(shè)不成立,故物塊m1受斜面的靜摩擦力方向向下,故C錯(cuò)誤;若兩物塊勻速滑動(dòng),不管它們質(zhì)量怎樣,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生條件可知,物塊m1一定受斜面滑動(dòng)摩擦力,故D錯(cuò)誤。11.如圖所示,光滑圓柱體A放在物塊P與豎直墻壁之間,在A上再放另一個(gè)光滑圓柱體B,A、B的半徑分別為r1、r2,質(zhì)量分別為m1、m2,A、B處于平衡狀態(tài),且在下列變化中物塊P的位置不變,系統(tǒng)仍平衡,則()A.若保持B的半徑r2不變,而將B改用密度較大的材料制作,則物塊P受到地面的靜摩擦力增大B.若保持A的質(zhì)量m1不變,而將A改用密度較小的材料制作,則物塊P對(duì)地面的壓力增大C.若保持A的質(zhì)量m1不變,而將A改用密度較小的材料制作,則B對(duì)墻的壓力增大D.若保持B的質(zhì)量m2不變,而將B改用密度較小的材料制作,則A對(duì)墻的壓力增大【解析】選A、C、D。對(duì)A、B整體和P進(jìn)行分析,受力如圖(a)(b),根據(jù)平衡條件,有:f4=F1cos=F2F2=(m1+m2)gcotF3=F1sin+mg=(m+m1+m2)g若保持B的半徑r2不變,而將B改用密度較大的材料制作,則角不變,而B的質(zhì)量增大,F3、f4均增大,故A正確;對(duì)A、B、P整體受力分析,豎直方向受重力和支持力,由于m1不變,m2、mP也不變,根據(jù)平衡條件,支持力與重力平衡,不變;再根據(jù)牛頓第三定律,P對(duì)地面的壓力也不變,故B錯(cuò)誤;對(duì)B分析,受力如圖(c),根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有:FB=m2gcotFN= 設(shè)墻對(duì)A的支持力為FA,則F2=FA+FB若保持A的質(zhì)量m1不變,而將A改用密度較小的材料制作,則A的半徑增大,角減小,故FB增大,故C正確;若保持B的質(zhì)量m2不變,而將B改用密度較小的材料制作,則B的半徑增大,增大,FB減小,不變,F2不變,FA=F2-FB增大,故D正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)某旅游景區(qū)新開發(fā)了一個(gè)游樂項(xiàng)目,可簡(jiǎn)化為圖示坡道模型,整個(gè)坡道由三段傾角不同的傾斜直軌道組成,滑車從坡頂A點(diǎn)由靜止滑下,AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),BC段做勻速直線運(yùn)動(dòng),CD段做勻減速直線運(yùn)動(dòng),滑到坡底D點(diǎn)時(shí)速度減為零,不計(jì)空氣的阻力,則()A.坡道AB對(duì)滑車的作用力沿坡面向下B.坡道BC對(duì)滑車的作用力為零C.坡道BC對(duì)滑車作用力豎直向上D.坡道CD對(duì)滑車的作用力不可能垂直坡道斜面向上【解析】選C、D?；噺钠马擜點(diǎn)由靜止滑下,AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),從受力分析角度,受到重力、支持力與滑動(dòng)摩擦力,因此做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則車受到的支持力與滑動(dòng)摩擦力的合力在豎直向上偏右方向,這樣再與重力的合力,才能產(chǎn)生向下的加速度,故A錯(cuò)誤;車在BC段做勻速直線運(yùn)動(dòng),因此車受到的支持力與滑動(dòng)摩擦力的合力與重力等值反向,則坡道BC對(duì)滑車作用力豎直向上,故B錯(cuò)誤,C正確;車在坡道CD做勻減速直線運(yùn)動(dòng),那么車受到支持力與滑動(dòng)摩擦力的合力,即對(duì)滑車的作用力,應(yīng)該在豎直向上的偏左方向,這樣再與重力的合力才能產(chǎn)生向上的加速度,因此對(duì)滑車的作用力不可能垂直坡道斜面向上,故D正確。12.某裝置如圖所示,兩根輕桿OA、OB與小球以及一小滑塊通過鉸鏈連接,桿OA的A端與固定在豎直光滑桿上的鉸鏈相連。小球與小滑塊的質(zhì)量均為m,輕桿OA、OB長(zhǎng)均為L(zhǎng),原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)彈簧與滑塊都套在該豎直桿上,彈簧連接在A點(diǎn)與小滑塊之間,裝置靜止時(shí),彈簧長(zhǎng)為1.6L,重力加速度為g,sin53=0.8,cos53=0.6,以下說法正確的是 ()A.輕桿OA對(duì)小球的作用力方向與豎直軸的夾角為53B.輕桿OB對(duì)小滑塊的作用力方向沿OB桿向下,大小為C.輕桿OA與OB對(duì)小球的作用力大小之比是D.彈簧的勁度系數(shù)k=【解析】選B、D。對(duì)球受力分析,球受重力、桿OA、OB對(duì)球的支持力(沿著桿的方向),依據(jù)平行四邊形定則,結(jié)合幾何關(guān)系與三角函數(shù)知識(shí),設(shè)OA與豎直方向夾角為,即cos=,解得:=37,因FA=FB,輕桿OA與OB對(duì)小球的作用力大小之比是11,故A、C錯(cuò)誤;對(duì)小滑塊受力分析,如圖所示;由以上分析可知,FB=,依據(jù)牛頓第三定律,則輕桿OB對(duì)小滑塊的作用力方向沿OB桿向下,大小為,故B正確;對(duì)于小滑塊,根據(jù)平衡條件,則有:T=mg+cos37,解得:T=mg,再由胡克定律,則有:k=,故D正確。二、計(jì)算題(本題共2小題,共40分。需寫出規(guī)范的解題步驟)13.(20分)質(zhì)量為M=30 kg的框架ABCD置于水平路面上,其與水平路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.8,斜面AC的傾角為=37,里面放置一表面光滑,質(zhì)量為m=20 kg的球體,框架靜止時(shí),球體與頂部AB有一很小的間隙(間隙遠(yuǎn)小于球體的半徑可忽略不計(jì))。整個(gè)框架在水平向左的拉力作用下向左以a=2 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(g取10 m/s2),求:(1)水平向左的拉力F。(2)水平拉力持續(xù)作用時(shí)間t=4 s后撤除,求撤去拉力后框架滑行的最大距離。(3)撤去拉力后,在框架停止運(yùn)動(dòng)之前,框架AB面是否對(duì)球體有作用力?若有,試求其大小。(sin37=0.6,cos37=0.8)【解題指導(dǎo)】(1)對(duì)整體受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求出水平力F。(2)撤去外力后,先根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系式求出撤去F時(shí)的速度,結(jié)合牛頓第二定律求出整體的加速度,根據(jù)速度位移公式求出滑行的距離。(3)根據(jù)小球所受的合力,得出x方向的合力,確定出y方向的最小分力,通過和重力比較判斷AB面是否有彈力,再抓住豎直方向上平衡求出彈力的大小。【解析】(1)對(duì)整體,根據(jù)牛頓第二定律,有:F-(M+m)g=(M+m)a代入數(shù)據(jù)為:F-0.8(30+20)10 N=(30+20)2 N解得:F=500 N(2)剛撤去F時(shí)速度為:v=at=24 m/s=8 m/s由題意知框架受摩擦力為:Ff=(M+m)g=0.8(30+20)10 N=400 N撤去外力后,框架做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度為:a=g=8 m/s2由v2=2ax,代入數(shù)據(jù)解得:x=4 m。(3)由題意,減速運(yùn)動(dòng)時(shí),球水平方向合外力為:F合=ma=208 N=160 N,FN沿水平方向分力Fx最小為:F合=160 N則Fy最小,有:= N>mg=200 N所以AB框?qū)η蝮w有作用力。設(shè)AB框?qū)η蝮w的作用力為FN1,受力分析如圖由豎直方向平衡,得:mg+FN1=Fy,Fy=代入數(shù)據(jù),得:FN1= N。答案:(1)500 N(2)4 m(3)有作用力,大小為 N14.(20分)如圖所示,質(zhì)量為M的半球面靜止在水平地面上,質(zhì)量為m的小物塊在半球面上處于平衡狀態(tài),小物塊與一輕彈簧連接,彈簧的上端固定于墻上的O點(diǎn)。已知小物塊與球心O的連線與豎直方向成=45角,彈簧的勁度系數(shù)為k,其與豎直方向的夾角也為。若小物塊與球面之間剛好沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),求:(1)彈簧的伸長(zhǎng)量。(2)球面所受地面的支持力?！窘馕觥?1)對(duì)小物塊受力分析:摩擦力為零,支持力FN、彈簧的拉力FT和重力G三力平衡,如圖所示:FN=FT=設(shè)彈簧伸長(zhǎng)量為x,則:FT=kx解得:x=(2)設(shè)地面的支持力和摩擦力分別為FN和Ff,對(duì)整體受力分析,根據(jù)平衡條件得:FTsin=Ff,FTcos+FN=(M+m)g解得:Ff=mg,方向水平向左,FN=Mg+mg,方向豎直向上。答案:(1)(2)Mg+mg,方向豎直向上