高考物理培优专题限时训练(一)含答案

培优专题限时训练1力与平衡

1.(2017年4月浙江选考,10)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则()

A.当θ=60°时,运动员单手对地面的正压力大小为G

2

B.当θ=120°时,运动员单手对地面的正压力大小为G

C.当θ不同时,运动员受到的合力不同

D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等

2.(2018年3月浙江十校联盟,5)近年来,智能手机的普及使“低头族”应运而生。当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重力;但当低头时,颈椎受到的压力会随之变化。现将人体头颈部简化为如图模型:头部看成质点P,颈椎看成可绕O点自由转动的轻杆OP,头部在沿OP方向的支持力和沿PS方向肌肉拉力的作用下处于静止。当低头时,颈椎OP与竖直方向的夹角为30°,SP与竖直方向的夹角为60°,此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的()

A.3.3倍

B.2.8倍

C.1.7倍

D.1.2倍

3.(2018年9月桐乡模拟,6)日本石头平衡大师Kokei Mikuni能不可思议地将石头堆叠在一起保持静止,下列说法正确的是()

A.B石头对A石头的支持力大于A石头对B石头的压力

B.B石头对A石头的作用力就是A石头的重力

C.B石头对A石头的作用力一定经过A石头的重心

D.B石头与A石头之间一定没有摩擦力

4.(2018年3月东阳中学开学考,4)如图所示,斜面体固定于水平面上,滑块A、B叠放后一起沿斜面匀速下滑,且始终保持相对静止,A上表面水平。则在斜面上运动时,B受力的示意图为()

5.两根长度均为L的绝缘细线分别系住质量相等,电荷量均为+Q的小球a、b,并悬挂在O点。当两个小球静止时,它们处在同一高度上,且两细线与竖直方向的夹角均为α=60°,如图所示,静电力常量为k,则每个小球的质量为()

A.kQ 2

9gL2B.3kQ

2

9gL2

C.kQ 2

3gL2D.3kQ

2

3gL2

6.如图甲所示,两段等长细线将质量均为m的小球A、B悬挂在O点,小球A受到水平向右的恒力F1的作用、小球B受到水平向左的恒力F2的作用。当系统处于静止状态时,出现了如图乙所示的状态,小球B刚好位于O点正下方。则F1与F2的大小关系正确的是()

A.F1=4F2

B.F1=3F2

C.F1=2F2

D.F1=F2

7.

(2017江苏小高考,6)如图所示,用两根细绳悬挂一个重物,并处于静止状态,细绳与竖直方向的夹角均为α。当绳中拉力最小时,α等于()

A.0°

B.30°

C.45°

D.60°

8.如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是()

A.绳的右端上移到b',两绳子拉力的合力变大

B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移

9.(2017浙江选考10月,5)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m ,相互接触。球与地面间的动摩擦因数均为μ,则( )

A.上方球与下方三个球间均没有弹力

B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力

C.水平地面对下方三个球的支持力均为4

3mg D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为43

μmg

10.

如图所示,两平行且无限长光滑金属导轨MN 、PQ 竖直放置,两导轨之间的距离为L=1 m,两导轨M 、P 之间接入电阻R=0.2 Ω,导轨电阻不计,在abcd 区域内有一个方向垂直于两导轨平面向里的磁场Ⅰ,磁感应强度B 0=1 T 。磁场的宽度x 1=1 m,在cd 连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向里的磁场Ⅱ,磁感应强度B 1=0.5 T 。一个质量为m=1 kg 的金属棒垂直放在金属导轨上,与导轨接触良好,金属棒的电阻r=0.2 Ω,若金属棒在离ab 连线上端x 0处自由释放,则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速直线运动。金属棒进入磁场Ⅱ后,经过ef 时系统达到稳定状态,cd 与ef 之间的距离x 2=15 m 。(g 取10 m/s 2)求金属棒进入磁场Ⅰ时的速度大小。

提升训练1 力与平衡

1.A 解析运动员处于静止状态,即平衡状态,每只手都承受自身重力的一半,和角度无关,所以A 正确,B 错误。运动员处于平衡状态,合力始终为0,C 错误。地面给运动员的合力为G ,运动员对地面的合力也为G ,它不随θ的改变而改变,D 错误。

2.C 解析

设头部重力为G ,当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重力,即F=G ;当某人低头时,PO 、PS 与竖直方向的夹角分别为30°、60°,P 点的受力如图所示,根据几何关系结合正弦定理可

得:F 0

sin120°

=G

sin30°,解得:F 0= 3G ≈1.7G ,故C 正确。 3.C 解析B 石头对A 石头的支持力与A 石头对B 石头的压力是相互作用力,根据牛顿第三定律,一定是大小相等的,故A 错误;B 石头对A 石头的作用力的施力物体是B 石头,而A 石头的重力的施力物体是地球,故B 石头对A 石头的作用力不是A 石头的重力,故B 错误;A 石头受自身重力和B 石头对A 石头的作用力,根据平衡条件,两个力作用在同一条直线上,故B 石头对A 石头的作用力一定经过A 石头的重心,故C 正确;B 石头与A 石头的接触面可能是斜面,故B 石头与A 石头间可能有静摩擦力,故D 错误。

4.C

5.B 解析对b 小球进行受力分析,如图所示。

设绳子对小球的拉力为F T ,根据平衡条件,结合三角知识,可得F 库

mg =tan α= 3,根据库仑定律得,小球在水平方向受到库仑力的大小为F 库=

kQ 23L 2

,解得m=

3kQ

2

9gL 2

,故B 正确,A 、C 、D 错误。

6.B

7.A 解析以重物为研究对象,由受力平衡可知,两个绳子的拉力的合力大小等于重物的重力,方向与重力的方向相反。再根据平行四边形定则可知,当两个绳子之间的夹角等于0°时,绳子的拉力最小。故A 正确,B 、C 、D 错误。

8.B 解析绳子拉力的合力始终与重力是一对平衡力,保持不变,A 错误。

设两杆间距离为d ,绳长为l ,Oa 、Ob 段长度分别为l a 和l b ,则l=l a +l b ,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图所示。

绳子中各部分张力相等,F a =F b =F ,则α=β。满足2F cos α=mg ,

d=l a sin α+l b sin α=l sin α,即sin α=d l ,F=mg

2cos α,d 和l 均不变,则sin α为定值,α为定值,cos α为定值,绳子

的拉力保持不变,衣服的位置不变,故C 、D 错误;将杆N 向右移一些,d 增大,则sin α增大,cos α减小,绳子的拉力增大,故B 正确。

9.C 解析将四个球看作一个整体,地面的支持力与球重力平衡,设下方三个球中一个球受的支持力大小为F N ,因此3F N =4mg ,解得F N =4

3mg ,所以选项C 正确。最上面的球受力平衡,因此对下面三个球肯定有弹力,选项A 错误。对下方三个球中一个球进行受力分析,如图所示,由此受力分析可知,选项B 错误。由于小球属于静摩擦力,因此不能通过F f =μF N 求解滑动摩擦力,选项D 错误。

10.答案 4 m/s

解析设棒在到达磁场边界ab 时的速度为v 。导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=B 0Lv 电路中的感应电流为I=

E

R +r

导体棒做匀速直线运动,由平衡条件得 mg-B 0IL=0,

解得v=mg (R +r )B 02L

2=1×10×(0.2+0.2)

12×12

m/s =4m/s 。