精品-2019高考物理二轮复习第1讲力与物体的平衡专题训练

第1讲力与物体的平衡

选择题(每小题6分,共84分)

1.(多选)如图所示,木板C放在水平地面上,木板B放在C的上面,木板A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上,A、B、C质量相等,且各接触面间动摩擦因数相等,用大小为F的力向左拉动C,使它以速度v匀速运动,三者稳定后弹簧测力计的示数为T。则下列说法正确的是( )

A.B对A的摩擦力大小为T,方向向左

B.A和B保持静止,C匀速运动

C.A保持静止,B和C一起匀速运动

D.C受到地面的摩擦力大小为F-T

2.(2018山西五市联考)如图所示,光滑的圆环固定在竖直平面内,圆心为O。三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上,小环c上穿过一根轻质细绳,绳子的两端分别固定着小环a、b,通过不断调整三个小环的位置,最终三小环恰好处于平衡位置,平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半。已知小环的质量为m,重力加速度为g,轻绳与c的摩擦不计。则( )

A.a与大环间的弹力大小为mg

B.绳子的拉力大小为mg

C.c受到绳子的拉力大小为3mg

D.c与大环间的弹力大小为3mg

3.如图所示,在水平拉力F和三根等长的细线作用下,质量分别为m和2m的小球A、B处于静止状态,其中细线OA和OB同系于天花板上面的O点,细线AB连接两个小球,三根细线都拉直且细线OB恰好处于竖直方向,则细线OA和OB的张力之比为( )

A.1∶2

B.1∶1

C.1∶

D.∶1

4.如图所示,两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O1、O2两点,已知O1、O2连线水平,导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ,保持导体棒中的电流大小和方向不变,在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度,下列分析正确的是( )

A.两导体棒中的电流方向一定相同

B.所加磁场的方向可能沿x轴正方向

C.所加磁场的方向可能沿z轴正方向

D.所加磁场的方向可能沿y轴负方向

5.(2018安徽A10联盟联考)(多选)如图所示,斜面体放在水平面上,C是斜面体斜面AB上的一点,AC部分粗糙,CB部分光滑,一物块在AC部分匀速下滑,此时斜面体对物块的作用力为F1、地面对斜面体的摩擦力为f1,物块在CB部分下滑时,斜面体对物块的作用力为F2、地面对斜面体的摩擦力为f2,整个过程斜面体始终处于静止,不计空气阻力,则( )

A.f1

B.f1=f2

C.F1>F2

D.F1=F2

6.(2018河北石家庄质检一)飞艇常常用于执行扫雷、空中预警、电子干扰等多项作战任务。如图所示为飞艇拖曳扫雷具扫除水雷的模拟图。当飞艇匀速飞行时,绳子与竖直方向恒成θ角。已知扫雷具质量为m,重力加速度为g,扫雷具所受浮力不能忽略,下列说法正确的是( )

A.扫雷具受3个力作用

B.绳子拉力大小为

C.海水对扫雷具作用力的水平分力小于绳子拉力

D.绳子拉力一定大于mg

7.如图所示,粗糙水平面上有一固定的、粗糙程度处处相同的半圆形框架ABC,框架下面放置一块厚度不计的金属板,金属板的中心O点是框架的圆心,框架上套有一个轻圆环,用轻弹簧把圆环与金属板的O点固定连接,开始时轻弹簧处于水平拉伸状态。用一个始终沿框架切线方向的拉力F拉动圆环,从左侧水平位置缓慢绕框架运动,直到轻弹簧达到竖直位置,金属板始终保持静止状态,则在整个过程中( )

A.沿框架切线方向的拉力F逐渐减小

B.水平面对金属板的摩擦力逐渐增大

C.水平面对金属板的支持力逐渐减小

D.框架对圆环的支持力逐渐减小

8.如图所示,物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接,滑环B套在与竖直方向成θ=37°的粗细均匀的固定杆上,连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内,滑环B恰好不能下滑,滑环和杆间的动摩擦因数为μ=0.4,设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块A和滑环B的质量之比为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()

A.B.C.D.

9.如图所示,用与水平面成θ角的推力F作用在物块上,随着θ逐渐减小直到水平的过程中,物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物块受到的外力,下列判断正确的是( )

A.推力F先增大后减小

B.推力F一直减小

C.物块受到的摩擦力先减小后增大

D.物块受到的摩擦力一直不变

10.(2018福建漳州模拟)如图所示,在光滑的水平杆上穿两个重力均为2 N的球A、B,在两球之间夹一弹簧,弹簧的劲度系数为10 N/m,用两条等长的细线将球C与A、B相连,此时弹簧被压短了10 cm,两条细线的夹角为60°,则( )

A.弹簧的弹力大小为0.5 N

B.细线拉力大小为2 N

C.C球的重力为 N

D.杆对A球的支持力为 N

11.如图所示,在一个倾角为θ的斜面上,有一个质量为m、带负电的小球P(可视为点电荷),空间存在着方向垂直斜面向下的匀强磁场,带电小球与斜面间的摩擦力不能忽略,它在斜面上沿图中所示的哪个方

向运动时,有可能保持匀速直线运动状态( )

A.v1方向

B.v2方向

C.v3方向

D.v4方向

12.(多选)如图所示,质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为L的细绳悬于O 点,A球固定在O点正下方,当小球B平衡时,绳子所受的拉力为F T1,弹簧的弹力为F1;现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2>k1)的另一轻弹簧,在其他条件不变的情况下仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F T2,弹簧的弹力为F2,则下列关于F T1与F T2、F1与F2大小之间的关系,正确的是( )

A.F T1>F T2

B.F T1=F T2

C.F1

D.F1=F2

13.(多选)如图所示,用一段绳子把轻质滑轮吊装在A点,一根轻绳跨过滑轮,绳的一端拴在井中的水桶上,人用力拉绳的另一端,滑轮中心为O点,人所拉绳子与OA的夹角为β,拉水桶的绳子与OA的夹角为α。人拉绳沿水平面向左运动,把井中质量为m的水桶匀速提上来,人的质量为M,重力加速度为g,在此过程中,以下说法正确的是( )

A.α始终等于β

B.吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大

C.地面对人的摩擦力逐渐变大

D.地面对人的支持力逐渐变大

14.(多选)如图所示,在粗糙固定的斜面上,放有A、B两个木块,用轻质弹簧将A、B两木块连接起来,B木块的另一端再通过细线与物体C相连接,细线跨过光滑定滑轮使C物体悬挂着,A、B、C均处于静止状态,下列说法正确的是( )

A.弹簧弹力可能为零

B.A受到的摩擦力一定沿斜面向上

C.B可能不受摩擦力的作用

D.若增大B木块的质量,则B木块受到的摩擦力一定将先增大后减小

答案精解精析

选择题

1.ACD 由题意,A、B、C质量相等,且各接触面间动摩擦因数相等,再依据滑动摩擦力公式F f=μF N,可知,B、C之间的滑动摩擦力大于A、B之间的,因此在F作用下,B、C作为一整体运动,对A受力分析,A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,根据平衡条件可知,B对A的摩擦力大小为T,方向向左,故A、C正确,B错误;又因为木板间力的作用是相互的,则木板B受到A对它水平向右的摩擦力,大小为T,由于B、C做匀速直线运动,则B、C受到水平向左的拉力F和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对C的摩擦力),根据平衡条件可知,C受到地面的摩擦力大小为F-T,故D正确。

2.C 三个小圆环能够静止在光滑的圆环上,因平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半,则△abc恰好是等边三角形,对a受力分析如图所示:

在水平方向上:T a sin 30°=N a cos 30°

在竖直方向上:T a cos 30°=mg+N a sin 30°

解得:N a=mg,T a=mg,故A、B项均错。

c受到两根绳子的拉力的合力T c=2T a cos 30°=3mg,所以C项正确。

c与大环之间的弹力N c=mg+T c=4mg,故D项错误。

3.B 小球B受到竖直向下的重力2mg和细线OB对它竖直向上的拉力,若细线AB有张力,则小球B无法平衡,所以AB没有张力,细线OB的张力T OB=2mg;小球A受重力mg、水平拉力F和细线OA的拉力T OA作用,根据几何关系可得T OA=2mg,所以细线OA和OB的张力之比为1∶1,选项B正确,A、C、D错误。

4.C 在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度,则两导体棒中的电流方向一定相反,且电流大小相等,选项A错误;由左手定则可知,所加磁场的方向可能沿z轴正方向,选项C正确,B、D错误。

5.AC 物块在AC段匀速下滑时,物块和斜面体整体处于平衡状态,因此地面对斜面体的摩擦力为零,即f1=0,这时斜面对物块的作用力大小等于物块的重力,即F1=mg。当物块在CB段下滑时,物块加速下滑,整体有向左的加速度,则地面对斜面体有向左的摩擦力,因此有f1F2,C正确,D错误。

6.C 扫雷具受绳子拉力、海水的浮力和阻力及自身重力四个力作用,A项错误。海水对扫雷具作用力的水平分力F水=F T sin θ,C项正确。因为浮力大小未知,则绳子拉力大小不能确定,B、D项错误。

7.C 弹簧伸长量不变,弹簧的弹力大小F'不变,弹簧与水平方向夹角为θ。金属板受重力mg、支持力N、弹簧的拉力F'和向右的静摩擦力f作用,水平方向f=F' cos θ,竖直方向N+F' sin θ=mg,得N=mg-F' sin θ,随着θ的增大,支持力不断减小,静摩擦力逐渐减小,故B错,C对;圆环受弹簧的拉力、框架的支持力(大小不变为F')、拉力F和滑动摩擦力f',有F=f'=μF',故拉力大小不变,A、D错。

8.C 设物块A和滑环B的质量分别为m1、m2,若杆对B的弹力垂直于杆向下,因滑环B恰好不能下滑,则由平衡条件有m2g cos θ=μ(m1g-m2g sin θ),解得=;若杆对B的弹力垂直于杆向上,因滑环B恰好不能下滑,则由平衡条件有m2g cos θ=μ(m2g sin θ-m1g),解得=-(舍去)。综上分析可知应选C。

9.B 对物块受力分析,如图所示。由平衡条件得,水平方向F cos θ-F f=0,竖直方向F N-(mg+F sin θ)=0,又F f=μF N,联立可得F=,F f=μ(mg+F sin θ),可见,当θ减小时,F、F f一直减小,故选项B正确,A、C、D 错误。

10.B 弹簧弹力F=kx=1 N,对A根据平衡条件有F T sin 30°=kx,解得细线拉力F T=2 N,所以A错误,B正确;杆对A球的支持力F N=F T cos 30°+G A=(+2) N,故D错误;对C球,G C=2F T cos 30°=2 N,故C错误。

11.C 若小球的速度沿v1方向,则滑动摩擦力与v1的方向相反,即沿图中v3方向,由左手定则知,小球受到的洛伦兹力方向在斜面平面内与v1垂直向下,重力的分力mg sin θ沿斜面向下,则知球在斜面平面内所受的合外力不为零,小球不可能做匀速直线运动,故A错误;同理可知B、D错误。若小球的速度沿v3方向,则滑动摩擦力与v3的方向相反,即沿图中v1方向,由左手定则知,小球受到的洛伦兹力方向在斜面平面内与v3垂直向上,即沿v2方向,重力的分力mg sin θ沿斜面向下,则知斜面平面内的合外力可能为零,小球有可能做匀速直线运动,故C正确。

12.BC 小球B受重力mg、绳子拉力F T和弹簧弹力F三个力而平衡,平移F T、F构成矢量三角形如图所示,由图可以看出,力的矢量三角形总是与几何三角形OAB相似,因此有==,其中OA、L保持不变,因此绳子的拉力F T大小保持不变,A错误,B正确;当弹簧的劲度系数k增大时,弹簧的压缩量减小,A、B间距离增大,因此对应的力F增大,C正确,D错误。

13.ACD 水桶匀速上升,拉水桶的轻绳中的拉力T始终等于mg,对滑轮受力分析如图甲所示,垂直于OA方向有T sin α=T sin β,所以α=β,沿OA方向有F=T cos α+T cos β=2T cos α=2mg cos α,人向

左运动的过程中α+β变大,所以α和β均变大,吊装滑轮的绳子上的拉力F变小,选项A正确,B错误;对人受力分析如图乙所示,θ=α+β逐渐变大,水平方向有f=T' sin θ,地面对人的摩擦力逐渐变大,竖直方向有F N+T' cos θ=Mg,地面对人的支持力F N=Mg-T' cos θ=Mg-mg cos θ逐渐变大,选项C、D正确。

14.AC 由于斜面粗糙,故弹簧有可能处于自然长度,即弹力有可能为零,A正确;如果弹簧处于伸长状态,当弹簧的弹力大于A的重力沿斜面向下的分力时,A受到的摩擦力沿斜面向下,B错误;以B为研究对象,沿斜面方向有F线+F弹+F f-m B g sin θ=0,其中θ为斜面倾角,如果F线+F弹=m B g sin θ,则摩擦力为零,C正确;初始状态下不知道B受到的摩擦力大小和方向,无法确定增大B木块的质量,B木块受到的摩擦力变化情况,D错误。