《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.docx

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《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

第1讲　力与物体的平衡

一、单项选择题

1.如图1所示，一竖直放置的大圆环，在其水平直径上的A、B两端系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小铁环。

现将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度，则关于轻绳对A、B两点拉力FA、FB的变化情况，下列说法正确的是（　　）

图1

A．FA变小，FB变小B．FA变大，FB变大

C．FA变大，FB变小D．FA变小，FB变大

解析　柔软轻绳上套有光滑小铁环，两侧轻绳中拉力相等。

将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度，A、B两点之间的水平距离减小，光滑小铁环两侧轻绳间夹角2α减小，由2Fcosα＝mg可知，轻绳中拉力F减小，轻绳对A、B两点的拉力FA和FB都变小，选项A正确。

答案　A

2．如图2所示，一光滑小球静置在光滑半球面上，被竖直放置的光滑挡板挡住，现水平向右缓慢地移动挡板，则在小球运动的过程中（该过程小球未脱离球面且球面始终静止），挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是（　　）

图2

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。

答案　B

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。

答案　B

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。

答案　BD

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