2020版高考物理大二轮复习专题强化训练1力与物体的平衡

2020版高考物理大二轮复习专题强化训练1力与物体的平衡

高考物理 专题强化训练(一)‎ 一、选择题 ‎1．(2019·河北名校联盟质检)如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切．穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N.在运动过程中(　　)‎ A．F增大，N减小 B．F减小，N减小 C．F增大，N增大 D．F减小，N增大 ‎[解析]　‎ 由题意知，小球在由A运动到B的过程中始终处于平衡状态．设某一时刻小球运动至如图所示位置，则对球由平衡条件，得F＝mgsinθ，N＝mgcosθ，在运动过程中，θ增大，故F增大，N减小，A项正确．‎ ‎[答案]　A ‎2．(2019·葫芦岛重点高中期中联考)用右图所示简易装置可以测定水平风速，在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的空心塑料球用细线悬于杆顶端O.当风沿水平方向吹来时，球在风力的作用下飘了起来．已知风力大小与“风速”和“球正对风的截面积”均成正比，当风速v0＝3 m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ＝30°，则(　　)‎ 10‎ 高考物理 A．风速v＝4.5 m/s时，细线与竖直方向的夹角θ＝45°‎ B．若风速增大到某一值时，细线与竖直方向的夹角θ可能等于90°‎ C．若风速不变，换用半径更大、质量不变的球，则夹角θ增大 D．若风速不变，换用半径相等、质量更大的球，则夹角θ增大 ‎[解析]　对小球受力分析如图，‎ 由平衡条件可得风力大小F＝mgtanθ，而由题意知F∝Sv，又S＝πR2，则F＝kπR2v(k为常数)，则有mgtanθ＝kπR2v，由此可知：当风速由3 m/s增大到4.5 m/s时，＝，可得tanθ＝，A错误．因小球所受重力方向竖直向下，而风力方向水平向右，则知细线与水平方向的夹角θ不可能等于90°，B错误．由mgtanθ＝kπR2v可知，当v、m不变，R增大时，θ角增大；当v、R不变，m增大时，θ角减小，C正确，D错误．‎ ‎[答案]　C ‎3．(2019·上饶重点高中一模)如图所示，在斜面上等高处，静止着两个相同的质量为m的物块A和B.两物块之间连接着一个劲度系数为k的轻质弹簧，斜面的倾角为θ，两物块和斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，则弹簧的最大伸长量是(　　)‎ 10‎ 高考物理 A. B. C. D. ‎[解析]　物块静止在斜面上，在斜面所在平面内受三个力作用，一个是重力沿斜面向下的分力mgsinθ，静摩擦力f≤fm＝μmgcosθ，方向不确定，水平方向的弹簧弹力kx，则物块所受静摩擦力f大小等于kx与mgsinθ的合力，当静摩擦力最大时有kx＝，可得x＝，故D正确．‎ ‎[答案]　D ‎4．(多选)(2019·河北五校联考)如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部分刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在水平面上，现过a的轴心施加一水平作用力F，可缓慢地将a拉离水平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有(　　)‎ A．拉力F先增大后减小，最大值是G B．开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0‎ C．a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G D．a、b间的压力由0逐渐增大，最大为G ‎[解析]　要把a拉离水平面，在刚拉离时水平面MN对a的支持力应为零，因此对a受力分析如图甲所示，则sinθ＝＝，所以θ＝30°，拉力F＝＝G；当a逐渐上移时用图解法分析可知F逐渐减小至零(如图乙所示)；在开始时，a、b间的压力FN＝＝2G，以后逐渐减小至G.因此选项B、C正确，A、D错误．‎ 10‎ 高考物理 ‎[答案]　BC ‎5．(2019·河北五校联考)如图所示，质量为M的半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，质量为m的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态，在此过程中下列说法正确的是(　　)‎ A．框架对小球的支持力一直减小 B．力F的最小值为mgsinθ C．地面对框架的摩擦力先减小后增大 D．框架对地面的压力一直增大 ‎[解析]　用图解法求解，‎ 对小球受力分析如图所示，力F顺时针转过90°的过程中，先减小后增大，最小值为mgcosθ；框架对小球的支持力FN一直减小，A正确，B错误．以框架为研究对象，由平衡条件得地面对框架的摩擦力大小等于FNcosθ，随FN减小，FNcosθ减小，C错误；框架对地面的压力等于Mg＋FNsinθ，随FN的减小而减小，D错误．‎ 10‎ 高考物理 ‎[答案]　A ‎6．(2019·河北五校联考)如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，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为m1和m2的小球．当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α＝90°，质量为m2的小球位于水平地面上，设此时质量为m2的小球对地面的压力大小为FN，细线的拉力大小为FT，则(　　)‎ A．FN＝(m2－m1)g B．FN＝m2g C．FT＝m1g D．FT＝g ‎[解析]　分析小球(m1)的受力情况，由物体的平衡条件可得，线的拉力FT＝0，故C、D均错误；分析小球(m2)的受力情况，由平衡条件可得FN＝FN′＝m2g，故A错误、B正确．‎ ‎[答案]　B ‎7．(2019·宝鸡质检)如右图所示，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，轻杆B端吊一重物，现将轻绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉(均未断)，在轻杆达到竖直前，以下分析正确的是(　　)‎ A．轻绳的拉力越来越大 B．轻绳的拉力越来越小 C．轻杆的弹力越来越大 D．轻杆的弹力越来越小 ‎[解析]　以B点为研究对象，‎ 10‎ 高考物理 它受三个力的作用而处于动态平衡状态，其中一个是轻杆的弹力F，一个是轻绳斜向上的拉力T，一个是轻绳竖直向下的拉力F′(大小等于重物所受的重力)，如图所示，根据相似三角形法，可得＝＝，由于OA和AB不变，OB逐渐减小，因此轻杆的弹力大小不变，而轻绳的拉力越来越小，故选项B正确，A、C、D错误．‎ ‎[答案]　B ‎8．(2019·山西六校联考)如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为(　　)‎ A. B. C. D. ‎[解析]　‎ 带电小球a、b在c球位置处的场强大小均为Ea＝，方向如图所示，根据平行四边形定则，其合电场强度大小为Eab＝，该电场应与外加的匀强电场E等大反向，即E＝ 10‎ 高考物理 ‎，B项正确．‎ ‎[答案]　B ‎9.(2019·池州二模)如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一平行金属导轨，现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4 kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，导轨接电源E，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，滑动变阻器的阻值符合要求，现闭合开关S，要保持金属棒ab在导轨上静止不动，则(　　)‎ A．金属棒所受安培力的方向水平向左 B．金属棒所受到的摩擦力方向一定沿平行斜面向上 C．金属棒所受安培力的取值范围是 N≤F≤8 N D．金属棒受到的安培力的最大值为16 N ‎[解析]　由左手定则可以判断金属棒所受安培力的方向水平向右，故选项A错误；当金属棒刚好不向上运动时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，设金属棒受到的安培力大小为F1，其受力分析如图甲所示，则由平衡条件得FN＝F1sinθ＋mgcosθ，F1cosθ＝mgsinθ＋fmax，fmax＝μFN，联立解得F1＝8 N；当金属棒刚好不向下运动时，设金属棒受到的安培力大小为F2，其受力分析如图乙所示，则由平衡条件得FN′＝F2sinθ＋mgcosθ，F2cosθ＋fmax′＝mgsinθ，fmax′＝μFN′，联立解得F2＝ N，所以金属棒受到的安培力的取值范围为 N≤F≤8 N，故选项C正确，B、D错误．‎ 10‎ 高考物理 ‎[答案]　C ‎10．(多选)(2019·辽宁五校联考)如图所示，在半径为R的光滑半球形碗的最低点P处固定两原长相同的轻质弹簧，弹簧的另一端与质量均为m的两小球相连，当两小球分别在A、B两点静止不动时，OA、OB与OP之间的夹角满足α<β，已知弹簧不弯曲且始终在弹性限度内，则下列说法正确的是(　　)‎ A．静止在B点的小球对碗内壁的压力较小 B．两小球对碗内壁的压力一样大 C．静止在A点的小球受到弹簧的弹力较大 D．P、B之间弹簧的劲度系数比A、P之间的弹簧的劲度系数大 ‎[解析]　两小球在A、B两点的受力分析如图所示．‎ 设碗内壁对小球的支持力分别为F1、F2，弹簧对小球的弹力分别为FA、FB，对A点的小球，由力的矢量三角形与几何三角形相似可得＝＝，同理对B点的小球有＝＝，可得F1＝F2，由牛顿第三定律可知，两小球对碗内壁的压力一样大，选项A错误，B正确；又有＝，因为α<β，所以xBP>xAP，FB>FA，选项C错误；因两弹簧原长相等，xBP>xAP，所以B、P间的弹簧压缩量xB小于A、P间弹簧压缩量xA，又FA

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