2020年高考物理专题卷：专题02（力与物体的平衡）答案与解析

2020年高考物理专题卷：专题02（力与物体的平衡）答案与解析

‎2020年专题卷物理专题二答案与解 ‎1．【命题立意】通过实际情景考查弹力方向判断。‎ ‎【思路点拨】弹力方向总是与接触面垂直。‎ ‎【答案】D【解析】ABC选项中的弹力均应与其接触面垂直，D选项中杆的弹力与重力平衡。‎ ‎2．【命题立意】特定条件下摩擦力的动静转化。‎ ‎【思路点拨】开始摩擦力为滑动摩擦力与运动方向相反，但是物体速度减为零后，无法确定外力与最大静摩擦力的大小，无法确定之后的摩擦力情况。‎ ‎【答案】BD【解析】物体速度减速为零时，可能静止也可能反向运动，符合条件的为BD两个选项。‎ ‎3．【命题立意】受力分析。‎ ‎【思路分析】（1）质点受力分析的步骤可以概括为：重力一定有，弹力看周围，分析摩擦力，不漏电磁浮；‎ ‎（2）摩擦力判断是难点，常用办法是定义法、假设法、平衡法。‎ ‎【答案】CD【解析】b物体一定受到的力有：a物体对b物体的压力、重力、a物体对b物体的摩擦力、斜面对b物体的支持力，共四个力；可能受到斜面对b物体的摩擦力的作用，故正确选项为CD。‎ ‎4．【命题立意】考查胡克定律、力的合成。‎ ‎【思路点拨】（1）胡克定律的应用关键是找准形变量；（2）力的合成关键是熟练应用平行四边形定则或三角形定则。‎ ‎【答案】B【解析】弓弦张力，弓弦对箭的作用力。‎ ‎5．【命题立意】考查从图象找出关键点进行分析问题的能力。‎ ‎【思路点拨】注意图象上特殊点的坐标，这是图象问题中隐含条件的一种体现，从图象中可知当力与竖直方向夹角为30°和120°时外力大小相等，是求解此题的关键。‎ ‎【答案】C【解析】从图象中可以看出物体匀速，当力与竖直方向夹角为30°和120°时，外力相等，设此时拉力大小为F'，则物体受重力mg、支持力N、摩擦力f和F'处于平衡，根据平衡条件可知，夹角为30°时有：，夹角为120°时，力水平方向成30°夹角，则由平衡条件得：，联立解得：。故C选项正确。‎ ‎6．【命题立意】综合考查受力分析、摩擦力、力的合成。‎ ‎【思路点拨】从A恰好静止且所受摩擦力方向向下入手，通过正交分解法求出绳的拉力，再对右侧的滑轮受力分析，用合成法求出B的质量。‎ ‎【答案】B【解析】由平衡条件可知绳中张力，对B物体分析有，。‎ ‎7．【命题立意】结合实际情景考查动态分析，正交分解。‎ ‎【思路点拨】（1）求解各力之间的关系可先将各力归入平行四边形或矢量三角形；（2）水桶中的水不断减少后系统总重力随之减少，缓慢增加悬绳的长度则悬线与玻璃的夹角不断减小。‎ ‎【答案】C【解析】由受力分析可知，；在空中同一位置作业，当桶中的水不断减少，α不变，重力变小，F1与F2同时减少；若缓慢增加悬绳的长度，α变小，重力不变，F1与F2同时减少。‎ - 3 -‎ ‎8．【命题立意】整体法与隔离法。‎ ‎【思路点拨】分析最中间运动员所受压力时可将上面三名运动员看作一个整体进行分析 ‎【答案】C【解析】上面的人的两只脚分别给中间的人的作用力为0.5G，中间的左、右边的人的每一只脚的作用力为(0.5G+G)/2，故下面的正中间的人背部受到的作用力为0.75G+0.75G=1.5G，每一只脚对地面的压力为(1.5G+G)/2＝1.25G，C对。‎ 9． ‎【命题立意】综合考查力的分解、弹力、摩擦力。‎ ‎【思路点拨】物体在多个力作用下平衡，正交分解是最佳方案。‎ ‎【答案】BC【解析】由受力分析可知物体退槽的压力，槽对物块的摩擦力。‎ ‎10．【命题立意】共点力作用下物体的平衡、动态分析问题。‎ ‎【思路点拨】（1）将小球所受各个力放入矢量三角形；（2）其中两绳子拉力夹角始终为120°，结合正弦定理可分析两绳子拉力的大小变化情况。‎ ‎【答案】B【解析】由绳子移动过程中两绳的角度再结合由平行四边形定则可知OP绳所受拉力先增大后减小，OQ绳所受拉力不断减小。‎ ‎11．【命题立意】考查摩擦力（双面）。‎ ‎【思路点拨】要将物块上下两个表面的弹力区分好。‎ ‎【答案】μ=0.30【解析】设接触面间的动摩擦因数为μ，物体A与B间的摩擦力为F1=μGA（2分）‎ 物体B与地面间的滑动摩擦力为 F2=μ(GA+GB) （2分）‎ 将B匀速拉出，拉力大小与两个摩擦力的合力大小应相等，有F=μGA+μ(GA+GB)=μ(2GA+GB) （2分）‎ 即30=μ(2×40+20) （1分）解得：μ=0.30（1分）。‎ ‎12．【命题立意】整体法隔离法。‎ ‎【思路点拨】（1）隔离法分析问题受力要全面；（2）合理选取整体法可以方便解题。‎ ‎【答案】（1）（2）对横杆的压力大小为2mg，方向竖直向下，环受到的摩擦力大小为0.75mg，方向水平向左【解析】（1）取小球为研究对象进行受力分析，由平衡规律得：①（1分）②（1分） 联立解得③（1分）（2）取AB组成的系统为研究对象 ④（1分）⑤（1分） 由牛顿第三定律⑥（1分） 对横杆的压力大小为2mg，方向竖直向下（1分），环受到的摩擦力大小为0.75mg，方向水平向左（1分）。‎ ‎13．【命题立意】通过实际模型考查摩擦力求解。‎ ‎【思路点拨】（1）求解弹力是求解摩擦力的关键；（2）要注意左右两侧都有摩擦力。‎ ‎【答案】12N【解析】滑块在竖直平面内受到3个力的作用，如下图所示，由力的平衡条件可知（2分） （2分）解得：（2分） 滑块一侧受到的摩擦力（1分） 水平推力（1分）。‎ ‎14．【命题立意】考查受力分析、整体法隔离法解题、极值求解。‎ - 3 -‎ ‎【思路点拨】（1）三力平衡可以用正交分解也可以应用矢量三角形，四力及以上平衡适用正交分解；（2）三角函数法是求解极值的重要方法。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）时F的值最小 ‎【解析】（1）对B进行受力分析，设细绳对B的拉力为T，由平衡条件可得（1分）‎ ‎（1分）解得：（1分），即（1分）‎ ‎（2）对A进行受力分析，由平衡条件有（1分）‎ ‎（1分）解得（1分）‎ ‎（3）对A进行受力分析，由平衡条件有（1分）（1分）‎ 解得：（1分）‎ 令，，即 则：（1分）‎ 显然，当时F有最小值，所以时F的值最小。（1分）‎ ‎15．【命题立意】综合考查动、静摩擦力。‎ ‎【思路点拨】（1）摩擦系数和拉力均可以通过平衡求解。（2）B处添加物体后最大静摩擦力发生变化要着重注意。‎ ‎【答案】（1）μ=0.2 （2）4N （3）2N 【解析】（1）因A和B恰好一起匀速运动，所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等，且等于A的重力mAg值。B对桌面的压力FN等于B的重力mBg。所以有 F1=μFN（1分） FN=mBg（1分） T=F1=mAg（1分） 解得：μ=0.2（1分） （2）如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变，根据物体B水平方向的平衡由F=T+F1=2mAg=4N（4分） （3）若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后，物体B对桌面的压力变大，受到的最大静摩擦力将变大，但此时物体B将静止不动，物体与桌面间的摩擦力为静摩擦力，根据物体B和物体A的平衡可知，物体B受到的摩擦力为F1'=T=mAg=2N（4分）。‎ ‎16．【命题立意】受力分析、整体法隔离法。‎ ‎【思路点拨】隔离分析A物体，然后隔离分析B或者分析整体即可求解，整体法与隔离法应用时无先后顺序，唯一的原则就是方便解题。‎ ‎【答案】F=850N【解析】物体A、B的受力图如右图所示，由受力平衡知：对A：①（2分）‎ ‎②（2分）③（1分）‎ 对B：④（2分）⑤（2分）⑥（1分）‎ 由①~⑥知：F=850N（2分）（或者采用先整体后隔离）。 ‎ - 3 -‎