专题02力与物体的平衡（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题02力与物体的平衡（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题02力与物体的平衡 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图所示，AB、BD为两段轻绳，其中BD段水平，BC为处于伸长状态的轻质弹簧，且AB和CB与竖直方向的夹角均为45°，现将BD绳绕B点缓慢向上转动，保持B点不动，则在转动过程中作用于BD绳的拉力F的变化情况是： （ ） ‎ A．变大 B．变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】有关力的动态平衡问题的处理方法，可以分三种方法，即解析法、图解法、三角形相似法。解析法适用于列出平衡方程，根据题目中条件的变化即可由解析式分析判断的类型；图解法适用于三力平衡，其中一个力为恒力，第二个力方向不变，大小可能变化，由于第三个力方向的变化而引起的力的大小变化问题；相似三角形法适用于物体所受的三个力中，一个力大小、方向不变，其它二个力的方向均发生变化，且三个力中没有二力保持垂直关系，但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题。‎ ‎2．如图所示，绳与杆均不计重力，承受力的最大值一定。A端用铰链固定，滑轮O在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可忽略），B端挂一重物P，现施加拉力T将B缓慢上拉（绳和杆均未断），在杆达到竖直前 ： （ ） ‎ A．绳子越来越容易断 B．绳子越来越不容易断 C．杆越来越容易断 D．杆越来越不容易断 ‎【答案】B ‎【名师点睛】考查了力的动态分析，本题涉及非直角三角形的力平衡问题，采用三角形相似，得到力与三角形边长的关系，再分析力的变化，是常用的方法。‎ ‎3．图所示，一根铁链一端用细绳悬挂于A点，为了测量这个铁链的质量，在铁链的下端用一根细绳系一质量为m的小球，待整个装置稳定后，测得两细绳与竖直方向的夹角为和，若，则铁链的质量为： （ ） ‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎【答案】B ‎【解析】对小球进行受力分析，受重力、拉力和细线的拉力，由平衡条件得：‎ ‎，对铁链和小球整体进行受力分析，受重力、细线的拉力T、已知力F，由平衡条件得： ，联立解得：，故选项B正确。‎ ‎【名师点睛】先对小球受力分析，再对小球和铁链整体受力分析，然后分别根据共点力平衡条件列式即可联立求解即可。‎ ‎4．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上，物块与斜面之间的动摩擦因数为μ，若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则： （ ） ‎ A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑 B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑 C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是2mgsinθ D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ=tanθ，拉力大小应是mgsinθ ‎【答案】C ‎【名师点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，会根据物体的受力判断物体的运动规律;注意满足μ=tanθ时，滑动摩擦力与重力的沿斜面向下的分量相等．‎ ‎5．如图所示，一箱苹果沿着倾角为θ的斜面，以速度v匀速下滑． 在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它的作用力的方向： （ ） ‎ A．沿斜面向上 B．沿斜面向下 C．竖直向上 D．垂直斜面向上 ‎【答案】C ‎【解析】这个质量为m的苹果是匀速下滑的，这说明受力平衡，它自身受到的重力竖直向下，大小为mg ‎，以及来自下面苹果和周围苹果传来的力，说明周围苹果对它的合力与重力的大小相等方向相反，所以周围苹果对它的作用力大小为mg，方向竖直向上．故选C．‎ ‎【名师点睛】从题目来看好像是很多的苹果，会有很多的力产生，但应用整体法，问题就简单了，就和水平面上放的物体一样了。‎ ‎6．如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动；用绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，另一端系在圆弧形墙壁上的C点．当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中（保持OA与地面夹角θ不变），OC绳所受拉力的大小变化情况是： （ ） ‎ A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 ‎【答案】C ‎【名师点睛】本题利用了图示法解题，解题时要注意找出不变的量作为对角线，从而由平行四边形可得出拉力的变化。‎ ‎7．如图所示，某钢制工件上开有一个楔形凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形ABC，∠CAB=30°，∠ABC=90°，∠ACB=60°，在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的AB边的压力为，对BC边 的压力为，则的值为： （ ） ‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎【答案】B ‎【解析】金属球受到的重力产生两个作用效果，压AB面和压BC面，作图如下：‎ 对AB面的压力等于分力，对BC面的压力等于分力；故，B正确 ‎【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，‎ ‎8．a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的： （ ） ‎ ‎【答案】B ‎【名师点睛】此题考查了物体的平衡问题；解题时要通过对物体受力分析，分析各个力的方向，在根据力的平衡条件判断力的可能的方向.‎ ‎9．如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，在圆环的最高点有一个光滑小孔，一根轻绳的下端系着小球，上端穿过小孔用力拉住，开始时绳与竖直方向夹角为θ小球处于静止状态，现缓慢拉动轻绳，使小球沿光滑圆环上升一小段距离，则下列关系正确的是： （ ） ‎ A．绳与竖直方向的夹角为θ时，F=2mgcosθ B．小球沿光滑圆环上升过程中，轻绳拉力逐渐增大 C．小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力逐渐增大 D．小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力大小不变 ‎【答案】AD ‎【解析】对小球受力分析，小球受到重力mg、轻绳的拉力F和圆环的弹力N，如图，根据平衡条件可知：‎ ‎【名师点睛】此题是对物体的平衡问题的考查；相似三角形法在处理共点力的动态平衡时较为常见，当无法找到直角三角形时，应考虑应用此法。‎ ‎10．如图所示，一光滑半圆环竖直固定于粗糙的木板上，圆心为O1，小球A穿套在环左侧最低点，并由轻绳通过光滑的小滑轮O与小球B相连，B右侧细线水平，O点在环心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OA⊥OB，两球均处于静止状态，小球A恰好对木板没有力的作用。若对B施加一外力F，使小球A缓慢运动到O点正下方的过程中，木板始终静止．则下列说法正确的是： （ ） ‎ A．A、B两球的质量之比为 B．OA细线拉力逐渐变大 C．地面对木板的摩擦力逐渐变小 D．地面对木板支持力逐渐变小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析:A、对A分析，如图所示:‎ ‎【名师点睛】该题涉及两个物体的平衡问题，解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，必要时采用整体法更简洁.‎ ‎11．如图所示，质量为M的斜面体A置于粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态．已知斜面倾角θ＝30°，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦，则： （ ） ‎ A．斜面体对小球的作用力大小为mg B．轻绳对小球的作用力大小为 C．斜面体对水平面的压力大小为 D．斜面体与水平面间的摩擦力大小为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 以小球为研究对象受力分析，根据平衡条件，‎ 垂直斜面方向：，故A错误，平行斜面方向：故B正确；以斜面体和小球整体为研究对象受力分析，竖直方向：，故C错误；水平方向：，故D正确．‎ ‎【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解 ‎12．如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜．连接A与天花板之间的细绳沿竖直方向．关于两木块的受力，下列说法不正确的： （ ） ‎ A．A、B之间一定存在摩擦力作用 B．木块A可能受三个力作用 C．木块B可能受到地面的摩擦力作用 D．B受到地面的支持力一定大于木块B的重力 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查共点力的平衡及受力分析，解题关键在于能明确物体受力的各种可能性，从而全面分析得出结果。‎ 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分） 如图所示，有5000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止。若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为450，第2011个小球与2012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角为α，求α的正切值。 ‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题的解题关键是选择研究对象，采用整体法与隔离法相结合进行研究，用质点代替物体，作图简单方便。‎ ‎14．（10分）‎ 如图所示，光滑金属球的重力G=40N．它的左侧紧靠与水平方向呈53°的斜坡，右侧置于倾角 θ=37°的斜面体上．已知斜面体处于水平地面上保持静止状态， sin 37°=0.6，cos 37°=0.8．求：‎ ‎（1）斜坡对金属球的弹力大小；‎ ‎（2）斜面体对水平地面的摩擦力的大小和方向．‎ ‎【答案】（1）（2）19.2N，方向水平向右．‎ ‎【解析】‎ ‎（1）取小球为研究对象进行受力分析如图所示：‎ 由于小球处于静止状态，其中G和与的合力大小相等，方向相反 所以：‎ ‎【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，‎ ‎15．（15分）一个底面粗糙、质量为M的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30°角；现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30°，如图所示，试求：‎ ‎（1）当劈静止时绳子的拉力大小．‎ ‎（2）地面对劈的支持力大小．‎ ‎（3）若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍，为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，‎ ‎16．（15分）如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的光滑定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2‎ 的物体，求：‎ ‎（1）细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比；‎ ‎（2）轻杆BC对C端的支持力；‎ ‎（3）轻杆HG对G端的支持力。‎ ‎【答案】见解析 ‎【解析】‎ 题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图甲和乙所示，根据平衡规律可求解。‎ ‎【名师点睛】本题主要考查了共点力平衡的条件及其应用、力的合成与分解的运用。正确进行受力分析，要根据平衡条件，按力平衡问题的一般步骤求解张力。要特别注意到两个绳子的拉力大小是否相等，是解决这类问题的关键。杆的作用力是否沿杆的方向，也是本题一个重要考点。‎