高考总复习物理文档第1讲 力与物体的平衡专题强化训练 含答案Word文件下载.docx
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2.(2017·
太原市模拟)如图质量为M的滑块a,置于水平地面上,质量为m的滑块b在a上.二者接触面水平.现将一方向水平向右的力F作用在b上.让F从0缓慢增大.当F增大到某一值时,b相对a滑动,同时a与地面间摩擦力达到最大.已知ab间的动摩擦因数为μ1,a与地面之间的动摩擦因数为μ2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则μ1与μ2之比为( )
A.
B.
C.
由题意知当b相对a滑动,同时a与地面间摩擦力达到最大.以a为研究对象,由平衡条件得μ1mg=μ2(M+m)g,解得
=
,所以A、B、C错误;
D正确.
D
3.(2017·
天津联考)如图所示,滑块放在水平地面上,左边受一个弹簧拉力作用,弹簧原长小于悬挂点的高度,水平向右的拉力F拉动滑块,使滑块向右缓慢移动,并且滑块始终没有离开地面,则在上述过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧弹力在竖直方向的分量不变,滑块受到的摩擦力不变
B.弹簧弹力在竖直方向的分量不变,滑块受到的摩擦力变小
C.弹簧弹力在竖直方向的分量增大,滑块受到的摩擦力变小
D.弹簧弹力在竖直方向的分量增大,滑块受到的摩擦力不变
设悬挂点的高度为H,弹簧的原长为l0,劲度系数为k,弹簧弹力在竖直方向的分量Fy=k
sinθ,故Fy=kH-kl0sinθ,当滑块向右移动时夹角θ减小,可知弹簧弹力的竖直分量在增大,Fy增大,故滑块与地面间的弹力减小,滑块与地面间的摩擦力减小,C正确.
C
4.(2017·
肇庆市二次模拟)设雨点下落过程中受到的空气阻力与雨点(可看成球形)的横截面积S成正比,与下落速度v的二次方成正比,即f=kSv2,其中k为比例常数,且雨点最终都做匀速运动.已知球的体积公式为V=
πr3(r为半径).若两个雨点的半径之比为1∶2,则这两个雨点的落地速度之比为( )
A.1∶
B.1∶2
C.1∶4D.1∶8
当雨点做匀速直线运动时,重力与阻力相等,即f=mg,故k×
πr2×
v2=mg=ρ×
πr3g,即v2=
,由于半径之比为1∶2,则落地速度之比为,1∶
,选项A正确.
A
5.(2017·
江西九校联考)如图,两段等长轻质细线将质量分别为m、3m的小球a、b,悬挂于O点.现在两个小球上分别加上水平方向的外力,其中作用在a球上的力大小为F1、作用在b球上的力大小为F2,则此装置平衡时,出现了如图右所示的状态,b球刚好位于O点的正下方.则F1与F2的大小关系应为( )
A.F1=4F2B.F1=3F2
C.3F1=4F2D.3F1=7F2
设Oa绳、ab绳和竖直方向的夹角为α,以两个小球组成的整体为研究对象,根据平衡条件可知,F1-F2=TOasinα;
TOacosα=4mg;
对小球b;
Tabcosα=3mg;
F2=Tabsinα
由此可得:
;
,解得3F1=7F2;
故选D.
6.(2017·
吉林延边州质检)如图所示,用两根细线AC和BD悬挂一薄板,使之静止.下列说法正确的是( )
A.薄板的重心一定在AC和BD的延长线的交点处
B.BD的拉力大于AC的拉力
C.剪断BD瞬间,薄板的加速度方向一定沿BD斜向下
D.若保持AC位置不变,缓慢移动BD至竖直方向,则AC的拉力一直减小
薄板受到重力、AC细线的拉力和BD细线的拉力三个力作用,三个力不平行,平衡时力所在的直线交于一点,所以薄板的重心一定在通过AC和BD延长线的交点的竖直线上,但不一定在AC和BD的延长线交点处,故A错误.根据水平方向受力平衡可得:
TBDsin60°
=TACcos45°
,可得TBD<
TAC,故B错误.剪断BD瞬间,薄板的速度为零,向心力为零,合力等于重力垂直于AC向下的分力,所以此瞬间,板的加速度方向一定垂直于AC方向向下,而不是沿BD斜向下,故C错误.若保持AC位置不变,缓慢移动BD至竖直方向,作出三个不同位置板的受力合成图,如图,AC的拉力T和BD拉力F的合力与重力G总等大反向,由图知,T一直减小,故D正确.
7.(2017·
苏锡常镇四市调研)某人骑自行车沿平直坡道向下滑行,其车把上挂有一只水壶,若滑行过程中悬绳始终竖直,如图所示,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.自行车一定做匀速运动
B.壶内水面一定水平
C.水壶及水整体的重心一定在悬绳正下方
D.壶身中轴一定与坡道垂直
因滑行过程中悬绳始终竖直,则自行车匀速下行,故水壶处于平衡状态,故壶内水面一定水平;
由平衡知识可知水壶及水整体的重心一定在悬绳正下方;
壶身中轴一定与水平面垂直,故ABC正确,D错误,故选ABC.
ABC
8.(2017·
合肥一中月考)如图所示,物块A放在直角三角形斜面体B上面,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止;
现用力F沿斜面向上推A,但AB并未运动,下列说法正确的是( )
A.A、B之间的摩擦力可能大小不变
B.A、B之间的摩擦力一定变小
C.B与墙之间可能没有摩擦力
D.弹簧弹力一定不变
对A,开始受重力、B对A的支持力和静摩擦力平衡,当施加F后,仍然处于静止,开始A所受的静摩擦力大小为mAgsinθ,若F=2mAgsinθ,则A、B之间的摩擦力大小不变,故A正确,B错误;
对整体分析,由于AB不动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A、B的总重力,施加F后,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡知,则B与墙之间一定有摩擦力,故C错误,D正确.
AD
9.(2017·
天津卷)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,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,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′,绳子拉力不变
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
本题考查物体受力分析、物体的平衡.衣架挂钩为“活结”模型,oa、ob为一根绳,两端拉力相等,设绳aob长为L,M、N的水平距离为d,bo延长线交M于a′,由几何知识知a′o=ao,sinθ=
,由平衡条件有2Fcosθ=mg,则F=
,当b上移到b′时,d、L不变,θ不变,故F不变,选项A正确,C错误.将杆N向右移一些,L不变,d变大,θ变大,cosθ变小,则F变大,选项B正确.只改变m,其他条件不变,则sinθ不变,θ不变,衣架悬挂点不变,选项D错误.
AB
10.(2017·
安徽六安一中模拟)如图所示,通电直导线ab质量为m、水平地放置在两根倾角均为θ的光滑绝缘导体轨道上,通以图示方向的电流,电流强度为I,两导轨之间距离为l,要使导线ab静止在导轨上,则关于所加匀强磁场方向(从b向a看)、大小的判断正确的是( )
A.磁场方向竖直向上,磁感应强度大小为
B.磁场方向竖直向下,磁感应强度大小为
C.磁场方向水平向右,磁感应强度大小为
D.磁场方向垂直斜面向上时,磁感应强度有最小值
若磁场方向竖直向上,ab受力如图甲所示,在水平方向上:
F-FNsinθ=0,在竖直方向上:
mg-FNcosθ=0,其中F=BIl,联立可解得:
B=
,A正确;
若磁场方向竖直向下,ab受到的安培力方向水平向左,则不可能静止,B错误;
若磁场方向水平向右,电流方向和磁场方向平行,ab不受安培力作用,C错误;
若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与ab垂直,另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小.如图乙,由力的矢量三角形定则可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应的磁感应强度最小,设其值为Bmin,则:
BminIl=mgsinθ,得:
Bmin=
,D正确.
二、计算题
11.(2017·
合肥市月考)如图所示,质量M=2kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m=1kg的小球相连,今用跟水平方向成60°
角的力F=10
N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m的相对位置保持不变,g=10m/s2.在运动过程中,求:
(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.
(1)m处于静止状态,其合力为零.以m为研究对象,由平衡条件得:
水平方向Fcos60°
-FTcosθ=0①
竖直方向Fsin60°
-FTsinθ-mg=0②
解得:
θ=30°
(2)M、m整体处于静止状态,可看做整体,系统所受合力为零,以M、m整体为研究对象,由平衡条件得水平方向Fcos60°
-μFN=0③
竖直方向FN+Fsin60°
-Mg-mg=0④
由③④得μ=
.
(1)θ=30°
(2)μ=
12.(2017·
苏锡常镇四市调研)如图所示,一本大字典置于桌面上,一张A4纸(质量和厚度均可忽略不计)夹在字典最深处.假设字典的质量分布均匀,同一页纸上的压力分布也均匀,字典总质量M=1.5kg,宽L=16cm,高H=6cm,A4纸上下表面与书页之间的动摩擦因数均为μ1=0.3,字典与桌面之间的动摩擦因数为μ2=0.4,各接触面的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2.
(1)水平向右拉动A4纸,要使字典能被拖动,A4纸对字典的总摩擦力至少多大?
(2)上题中,求A4纸夹在字典中离桌面的最大高度h0;
(3)若将A4纸夹在离桌面高度为3cm处,要将A4纸从字典中水平向右抽出拉力至少做多少功?
(1)字典恰好能被拉动,A4纸对字典的摩擦力f=f典
f=μ2Mg
得f=6N
(2)设此时A4纸上方纸张质量为m,则有2μ1mg=f
代入数据可得m=1kg,此时A4纸夹的位置离桌面高h0=
H
得h0=2cm
(3)A4纸夹在离桌面的高度为3cm处,高于2cm,所以字典拖不动.
当A4纸抽出位移为x时,纸上方压力FN=
此时轻质A4纸受到拉力大小F=f=2μ1FN
即F=μ1Mg
拉力大小与位移x成线性关系
所以拉力做功W=
F0L=
μ1MgL
可得W=0.36J
(1)6N
(2)2cm (3)0.36J