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【转载】高考物理重点强化练(一) 受力分析 物体的平衡  

2018-03-22 10:12:36|  分类: 课堂之见 |  标签: |举报 |字号 订阅

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重点强化练() 受力分析 物体的平衡

(限时:40分钟)

一、选择题

1.如图1所示,AB两物块的接触面是水平的,AB保持相对静止一起沿固定斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为(  )

1

A3        B4

C5                    D6

B [AB相对静止一起沿斜面匀速下滑,可将二者当作整体进行受力分析,再对B进行受力分析,可知B受到的力有:重力GBAB的压力、斜面对B的支持力和摩擦力,选项B正确.]

2(2017·唐山模拟)在沿水平方向运动的车厢支架上,有两个质量均匀、半径相同的半球,如图2所示,两半球接触面沿竖直方向,不计两半球之间以及半球与支架之间的摩擦,则小车(  )

2

A.可能做匀速直线运动

B.一定做匀速直线运动

C.可能做匀变速直线运动

D.一定做匀变速直线运动

   (a)    (b)

B [假设小车加速度为a,分别隔离左右两半球受力分析如图(a)(b)所示,可得Fcos θmgFsin θFNmaF′cos θmgFNF′sin θma,所以FFa0,故运动的小车只能是匀速的,B项正确.]

3(2017·扬州市高三检测)在水平地面上固定一个上表面光滑的斜面体,在它上面放有质量为m的木块,用一根平行于斜面的细线连接一个轻环,并将轻环套在一根两端固定、粗糙的水平直杆上,整个系统处于静止状态,如图3所示,则杆对环的摩擦力大小为(  )


3

Amgsin θ        Bmgcos θ

Cmgtan θ    Dmgsin θ·cos θ

D [设细线的弹力为F,对斜面上的物块由共点力平衡条件有Fmgsin θ0,对轻环由共点力平衡条件有Fcos θf0,解得杆对环的摩擦力大小为fmgsin θ·cos θ,故选D.]

4(2016·全国丙卷)如图4所示,两个轻环ab套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在ab之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,ab间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为(  )


4

A.    Bm

Cm    D2m

C [如图所示,由于不计摩擦,线上张力处处相等,且轻环受细线的作用力的合力方向指向圆心.由于ab间距等于圆弧半径,则aOb60°,进一步分析知,细线与aObO间的夹角皆为30°.取悬挂的小物块研究,悬挂小物块的细线张角为120°,由平衡条件知,小物块的质量与小球的质量相等,即为m.故选项C正确.]

5.如图5所示,水平固定且倾角为30°的光滑斜面上有两个质量均为m的小球AB,它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接,现对B施加一水平向左的推力F使AB均静止在斜面上,此时弹簧的长度为l,则弹簧原长和推力F的大小分别为(  )


5

Al+,mg    Bl-,mg

Cl+,2mg    Dl-,2mg

B [AB和弹簧组成的系统为研究对象,则Fcos 30°2mgsin 30°,得Fmg;隔离Akxmgsin 30°,得弹簧原长为lxl-,故选项B正确.]

6(2017·新乡模拟)如图6所示,一个"房子"形状的铁制音乐盒静止在水平面上,一个塑料壳里面装有一个圆柱形强磁铁,吸附在"房子"的顶棚斜面上,保持静止状态,己知顶棚斜面与水平面的夹角为θ,塑料壳和磁铁的总质量为m,塑料壳和斜面间的动摩擦因数为μ,则以下说法正确的是(  )


6

A.塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcos θ

B.顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小一定为μmgcos θ

C.顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小等于mg

D.磁铁的磁性若瞬间消失,塑料壳不一定会往下滑动

D [m分析可得圆柱形强磁铁受到重力mg、音乐盒的吸引力F,音乐盒的支持力FN,以及静摩擦力Ff,处于静止状态,合力为零,故FN(mgF)cos θFf(mgF)sin θ,由于是静摩擦力,故AB错误;塑料壳和磁铁整体静止,合力为零,则顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小等于重力和F的合力,故C错误;磁铁的磁性若瞬间消失,因为mgsin θμmgcos θ,则塑料壳不会往下滑动,故D正确.]

7(2017·郑州模拟)如图7所示,ab两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接.已知b球质量为m,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,重力加速度为g.当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为θOb段绳沿竖直方向,则下列说法正确的是(  )

7

Aa可能受到2个力的作用

Bb可能受到3个力的作用

C.绳子对a的拉力等于mg

Da的重力为mgtan θ

C [ab受力分析可知,a一定受3个力,b一定受2个力作用,选项AB错误;对b受力分析可知,b受绳子拉力等于mg,因此绳子对a的拉力等于mg,选项C正确;对a受力分析,Gasin θmgcos θ,可得:Ga=,选项D错误.]

8(多选)(2017·贵州七校联考)如图8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指向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,系统还保持静止,则下列说法正确的是(  )

8

AA所受合外力增大

BA对竖直墙壁的压力增大

CB对地面的压力一定增大

D.墙面对A的摩擦力可能变为零

BCD [A一直处于静止,所受合外力一直为零不变,故A错误;以整体为研究对象受力分析,根据平衡条件,水平方向:FNFF增大则FN增大,故B正确;对B受力分析,如图所示,根据平衡条件:FFN′sin θ,可见F增大则FN增大,FNmgFN′cos θ,可见FN增大则FN增大,根据牛顿第三定律知球对地面的压力增大,故C正确;以整体为研究对象,竖直方向:FNFfMgmg,若FN增大至与Mgmg相等,则Ff0,故D正确.]

9(2017·武汉模拟)如图9所示, 一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环AB,两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上,轻绳绕过光滑的轻小滑轮,重物悬挂于滑轮下,始终处于静止状态,下列说法正确的是(  )


9

A.只将环A向下移动少许,绳上拉力变大,环B所受摩擦力变小

B.只将环A向下移动少许,绳上拉力不变,环B所受摩擦力不变

C.只将环B向右移动少许,绳上拉力变大,环A所受杆的弹力不变

C.只将环B向右移动少许,绳上拉力不变,环A所受杆的弹力变小

B [设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α,绳子的长度为LB点到墙壁的距离为s,根据几何知识和对称性,得:sin α    ①

以滑轮为研究对象,设绳子拉力大小为F,根据平衡条件得:2Fcos αmg,得:

F    ②

当只将绳的左端移向A点,sL均不变,则由式得知,F不变.B环受的摩擦FfFsin α不变.故A错误,B正确.当只将绳的右端移向B点,s增加,而L不变,则由式得知,α增大,cos α减小,则由式得知,F增大.A环受弹力FNFsin αtan α变大.故CD错误.故选B.]

10(多选)如图10所示,带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上,放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接,开始时轻绳与斜劈平行.现给小滑块施加一竖直向上的拉力,使小滑块沿杆缓慢上升,整个过程中小球始终未脱离斜劈,则有(  )


10

A.轻绳对小球的拉力逐渐增大

B.小球对斜劈的压力先减小后增大

C.竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小

D.对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大

AD [设斜面倾角为θ,斜面对小球的支持力为N1,绳对小球的拉力为T,小球的重力大小为G1,小滑块的重力大小为G2,竖直杆对小滑块的弹力大小为N2.由于小滑块沿杆缓慢上升,所以小球沿斜面缓慢向上运动,小球处于动态平衡状态,受到的合力为零,作小球受力矢量三角形如图甲所示,绳对小球的拉力T逐渐增大,所以选项A正确;斜面对小球的弹力N1逐渐减小,故小球对斜面的压力逐渐减小,选项B错误;将小球和小滑块看成一个整体,对其进行受力分析如图乙所示,则由力的平衡条件可得:N2N1sin θFG1G2N1cos θ,因N1逐渐减小,所以N2逐渐减小,F逐渐增大,故选项C错误,D正确.

]

二、非选择题

11(2017·合肥模拟)如图11所示,质量M2 kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m1 kg的小球相连,今用跟水平方向成60°角的力F10 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中Mm的相对位置保持不变,g10 m/s2.在运动过程中,求:

11

(1)轻绳与水平方向的夹角θ

(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ.


【解析】 (1)m处于平衡状态,其合力为零.以m为研究对象,由平衡条件得:

水平方向Fcos 60°FTcos θ0    

竖直方向Fsin 60°FTsin θmg0    

解得:θ30°

(2)Mm整体处于平衡状态,可看做整体,系统所受合力为零.以Mm整体为研究对象.由平衡条件得

水平方向Fcos 60°μFN0    

竖直方向FNFsin 60°Mgmg0    

③④μ.

【答案】 (1)θ30° (2)μ

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12所示(已知木楔在整个过程中始终静止)

12

(1)αθ时,拉力F有最小值,求此最小值;

(2)αθ时,木楔对水平面的摩擦力是多大?


【解析】 木块在木楔斜面上匀速向下运动时,有

mgsin θμmgcos θ

μtan θ.

(1)木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动,有

Fcos αmgsin θFf

Fsin αFNmgcos θ

FfμFN

解得F===

则当αθ时,F有最小值,为Fminmgsin 2θ.

(2)因为木块及木楔均处于平衡状态,整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力,即FfmFcos(αθ)

F取最小值mgsin 2θ时,

FfmFmincos 2θmg·sin 2θcos 2θmgsin 4θ.

【答案】 (1)mgsin 2θ (2)mgsin 4θ

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