《创新设计》届高考物理二轮复习江苏专用课件+Word版训练专题一 力与运动 第1讲Word格式文档下载.docx
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A.F增大,FN减小B.F增大,FN增大
C.F减小,FN减小D.F减小,FN增大
解析 某时刻小球的受力如图所示,设小球与半球面的球心连线跟竖直方向的夹角为α,则F=mgtanα,FN=,随着挡板向右移动,α越来越大,则F和FN都要增大。
答案 B
3.如图3所示,绝缘水平桌面上放置一长直导线a,导线a的正上方某处放置另一长直导线b,两导线中均通以垂直纸面向里的恒定电流。
现将导线b向右平移一小段距离,若导线a始终保持静止,则( )
图3
A.导线b受到的安培力方向始终竖直向下
B.导线b受到的安培力逐渐减小
C.导线a对桌面的压力减小
D.导线a对桌面的摩擦力方向水平向左
解析 导线a、b均处在对方产生的磁场中,故两导线均会受到安培力作用,由“同向电流相互吸引,异向电流相互排斥”可知,当导线b未移动时,其受到的安培力方向竖直向下指向导线a,当导线b向右平移一小段距离后,导线b受到的安培力仍会指向导线a,选项A错误;
由于导线a、b之间的距离增大而导线中的电流不变,故两导线之间的相互作用力减小(安培力F=BIl),选项B正确;
导线b向右平移后导线a的受力情况如图所示,由于导线a始终在桌面上保持静止,所以有FN=G-Fsinθ,因为安培力F减小,sinθ减小,所以桌面对导线a的支持力增大,由牛顿第三定律可知,导线a对桌面的压力增大,选项C错误;
由图可知,桌面对导线a的静摩擦力方向水平向左,故导线a对桌面的摩擦力方向水平向右,选项D错误。
4.如图4所示,粗糙水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上,现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块,在圆球与地面接触之前,下面的相关判断正确的是( )
图4
A.球对墙壁的压力逐渐减小
B.水平拉力F逐渐减小
C.地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大
D.地面对长方体物块的支持力逐渐增大
解析 对球进行受力分析,如图甲所示。
FN1=Gtanθ,FN2=。
当长方体物块向右运动中,θ增大,FN1、FN2均增大,由牛顿第三定律知,球对墙壁的压力逐渐增大,选项A错误;
圆球对物块的压力在竖直方向的分力FN2′cosθ=G等于重力,在拉动长方体物块向右运动的过程中,对物块受力分析如图乙所示,物块与地面之间的压力FN=G1+FN2′cosθ=G1+G不变,滑动摩擦力f=μFN不变,选项C错误;
又由于圆球对物块的压力在水平方向的分力FN2′sinθ逐渐增大,所以水平拉力F=f-FN2′sinθ逐渐减小,选项B正确;
由于物块与地面之间的压力不变,由牛顿第三定律可知,地面对物块的支持力不变,选项D错误。
二、多项选择题
5.如图5所示,一个半球形的碗固定在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。
一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量分别为m1和m2的小球A、B。
当它们处于平衡状态时,碗内的细线与水平方向的夹角为60°
,小球B位于水平地面上,设此时半球形的碗对A的弹力为F,小球B对地面的压力大小为FN,细线的拉力大小为T,则下列说法中正确的是( )
图5
A.FN=(m2-m1)gB.FN=m2g-m1g
C.T=0D.F=m1g
解析 分析小球A的受力情况,由平衡条件可得,细线的拉力T=F,Fsin60°
+Tsin60°
=m1g,解得T=F=m1g,选项C错误,D正确;
分析小球B的受力情况,由平衡条件可得T+FN=m2g,即FN=m2g-m1g,故A错误,B正确。
答案 BD
6.(2016·
安徽皖南八校二次联考)如图6所示,三角形ABC是固定在水平面上的三棱柱的横截面,∠A=30°
,∠B=37°
,C处有光滑小滑轮,质量分别为m1、m2的两物块通过细线跨放在AC面和BC面上,且均恰好处于静止状态,已知AC面光滑,物块2与BC面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则两物块的质量比m1∶m2可能是( )
图6
A.1∶3B.3∶5C.5∶3D.2∶1
解析 物块1受重力m1g、细线拉力T和斜面支持力FN作用处于平衡状态,则T=m1gsin30°
,物块2受重力m2g、细线拉力T、斜面支持力FN′及摩擦力Ff作用处于平衡状态,当m1较大时,最大静摩擦力方向沿斜面向下,此时有T=m2gsin37°
+μm2gcos37°
,即=2;
当m1较小时,最大静摩擦力方向沿斜面向上,此时有T=m2gsin37°
-μm2gcos37°
,即=,所以≤≤2。
答案 BCD
7.如图7所示,一根通电的导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态。
现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )
图7
A.一直增大B.先减小后增大
C.先增大后减小D.始终为零
解析 若F安<mgsinα,因安培力方向向上,则摩擦力方向向上,当F安增大时,F摩减小到零,再向下增大,B项对,C、D项错;
若F安>mgsinα,摩擦力方向向下,随F安增大而一直增大,A项对。
答案 AB
8.如图8所示,带电物体P、Q可视为点电荷,电荷量相同。
倾角为θ、质量为M的斜面体放在粗糙水平面上,将质量为m的物体P放在粗糙的斜面体上。
当物体Q放在与P等高(PQ连线水平)且与物体P相距为r的右侧位置时,P静止且受斜面体的摩擦力为0,斜面体保持静止,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
图8
A.P、Q所带电荷量为
B.P对斜面的压力为0
C.斜面体受到地面的摩擦力为0
D.斜面体对地面的压力为(M+m)g
解析 设P、Q所带电荷量为q,对物体P受力分析如图所示,受到水平向左的库仑力F=k、竖直向下的重力mg、支持力FN,由平衡条件可得tanθ=,解得q=,选项A正确;
斜面对P的支持力FN=mgcosθ+Fsinθ,由牛顿第三定律可知,P对斜面的压力为FN′=mgcosθ+Fsinθ,选项B错误;
对P和斜面体整体受力分析,可知水平方向受到Q对P向左的库仑力F=k和地面对斜面体水平向右的摩擦力,由平衡条件可知,斜面体受到水平向右的摩擦力大小为f=k,选项C错误;
对P和斜面体整体受力分析,竖直方向受到竖直向下的重力(M+m)g和水平面的支持力,由平衡条件可得,水平面支持力等于(M+m)g,根据牛顿第三定律,斜面体对地面的压力大小为(M+m)g,选项D正确。
答案 AD
9.如图9所示,用两根完全相同的橡皮筋M、N将两个质量均为m=1kg的可视为质点的小球A、B拴接在一起,并悬挂在水平天花板上,在小球A上施加一水平向左的恒力F,当系统处于静止状态时,橡皮筋M与竖直方向的夹角为60°
。
假设两橡皮筋的劲度系数均为k=5N/cm,且始终处在弹性限度以内,重力加速度取g=10m/s2。
则( )
图9
A.橡皮筋M的伸长量为4cm
B.橡皮筋N的伸长量为2cm
C.水平恒力的大小为10N
D.如果将水平恒力撤去,则小球B的瞬时加速度为零
解析 先对小球B进行受力分析,小球B受重力mg和橡皮筋N的拉力F1,根据平衡条件,有F1=mg=10N,又F1=kxN,解得橡皮筋N的伸长量xN==2cm,选项B正确;
再将小球A、B看成一个整体,整体受重力2mg、水平恒力F和橡皮筋M的拉力F2,如图所示,根据平衡条件,有F=2mgtan60°
=2mg=20N,选项C错误;
橡皮筋M的弹力F2==4mg=40N,根据胡克定律有F2=kxM,解得橡皮筋M的伸长量xM==8cm,选项A错误;
小球B受重力和橡皮筋N的拉力,撤去水平恒力的瞬间,小球B的重力和橡皮筋N的拉力都不变,故小球仍处于平衡状态,加速度为零,选项D正确。
三、计算题
10.如图10所示,一质量为M=2kg的铁块套在倾斜放置的杆上,杆与水平方向的夹角θ=60°
,一轻绳一端连在铁块上,一端连在一质量为m=1kg的小球上,一水平力F作用在小球上,连接铁块与球的轻绳与杆垂直,铁块和球都处于静止状态。
(g取10m/s2)求:
图10
(1)拉力F的大小;
(2)杆对铁块的摩擦力的大小。
解析
(1)对B球受力分析如图所示。
根据力的平衡F=mgtanθ
解得F=10N
(2)由于绳对铁块的拉力垂直于杆,且铁块处于静止状态,因此铁块受到的摩擦力等于铁块的重力沿斜面向下的分力,即Ff=Mgsinθ
Ff=10N
答案
(1)10N
(2)10N
11.如图11所示,两平行金属导轨间的距离d=1.0m,导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ=53°
,在导轨所在的空间内分布着磁感应强度大小为B=1.5T,方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场,导轨的一端接有电动势E=6.0V,内阻r=1.0Ω的直流电源。
现将一质量m=0.5kg,电阻R=3.0Ω,长度为1.0m的导体棒ab垂直导轨放置,开关S接通后导体棒刚好能保持静止。
已知电路中定值电阻R0=6.0Ω,重力加速度g=10m/s2,sin53°
=0.8,cos53°
=0.6,导体棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
图11
(1)导体棒中通过的电流大小;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数。
解析
(1)由电路知识可知,导体棒与定值电阻R0并联后接在电源两端,设电路中的总电阻为R总,则有R总=+r,代入数据可得R总=3Ω,由闭合电路欧姆定律可知,电路中的总电流I==2A,导体棒ab两端的电压为Uab=E-Ir,代入数据可得Uab=4V,所以流经导体棒的电流IR==A。
(2)对导体棒进行受力分析如图所示。
设导轨对导体棒的支持力大小为FN,摩擦力大小为Ff,导体棒受到的安培力大小为F。
由题意可知,导体棒中的电流方向为b→a,由左手定则可知,导体棒受到的安培力沿导轨所在的平面向上,其大小F=BIRd,代入数据有F=2N,又因为重力沿导轨所在的平面向下的分量为mgsin53°
=4N,所以可判断出此时的摩擦力方向一定沿导轨所在的平面向上,且大小为Ff=mgsin53°
-F,即Ff=2N,又Ff=μmgcos53°
,代入数据解得μ=。
答案
(1)A
(2)
12.(2016·
全国卷Ⅰ,24)如图12,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连。
两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;
用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。
右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于