高三物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn) 第1部分 專(zhuān)題突破篇 專(zhuān)題1 力與物體的平衡

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專(zhuān)題限時(shí)練(一)　力與物體的平衡 (建議用時(shí)：40分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．) 1．在科學(xué)研究中，可以用風(fēng)力儀直接測(cè)量風(fēng)力的大?。畠x器中有一根輕質(zhì)金屬絲懸掛著一個(gè)金屬球，無(wú)風(fēng)時(shí)金屬球自由下垂，當(dāng)受到沿水平方向吹來(lái)的風(fēng)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向一個(gè)角度并保持恒定，如圖所示．關(guān)于風(fēng)力大小F與小球質(zhì)量m、偏角θ之間的關(guān)系，下列關(guān)系中正確的是(　　) 圖 A．F＝mgtan θ B．F＝mgsin θ C．F＝ D．F＝ A　[對(duì)金屬球的受力分析如圖所示，由幾何知識(shí)得，F(xiàn)＝mgtan θ，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．] 2．(2016貴陽(yáng)二模)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端與物塊P相連，另一端固定在木板上．先將木板水平放置，并使彈簧處于壓縮狀態(tài)．緩慢抬起木板的右端，使傾角逐漸增大，直至物塊P剛要沿木板向下滑動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，物塊P所受靜摩擦力的大小變化情況是(　　) 圖　　 A．一直增大 B．保持不變 C．先減小后增大 D．先增大后減小 A　[在抬起木板右端的過(guò)程中，物塊受重力、支持力、彈簧對(duì)物塊沿木板向下的彈力、摩擦力作用，由平衡條件有mgsin α＋kx＝Ff，α為木板與水平面的夾角，所以在抬起木板右端的過(guò)程中物塊所受摩擦力不斷增大，A項(xiàng)正確．] 3．(2016南京市鹽城市二聯(lián))如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A，A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．若把A向右移動(dòng)少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)．則下列判斷中正確的是 (　　) 圖 A．球B對(duì)墻的壓力增大 B．球B對(duì)柱狀物體A的壓力增大 C．地面對(duì)柱狀物體A的摩擦力不變 D．地面對(duì)柱狀物體A的支持力不變 D　[以B為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示，由圖可知，把A向右移動(dòng)少許，墻對(duì)球B的壓力F1減小，柱狀物體A對(duì)球B的支持力F2減小，由牛頓第三定律知，球B對(duì)墻的壓力減小，球B對(duì)柱狀物體A的壓力減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；把A、B作為一個(gè)整體，受力分析如圖乙所示，由平衡條件得，地面對(duì)柱狀物體A的摩擦力Ff＝F1，地面對(duì)柱狀物體A的支持力FN＝(mA＋mB)g，由此可知，地面對(duì)柱狀物體A的摩擦力減小，地面對(duì)柱狀物體A的支持力不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．] 甲　　　　　　　　　乙 4．(2016天津河西區(qū)二模)將某材料制成的長(zhǎng)方體鋸成A、B兩塊放在水平面上，A、B緊靠在一起，物體A的角度如圖所示．現(xiàn)用水平方向的力F推物體B，使物體A、B保持原來(lái)形狀整體沿力F的方向勻速運(yùn)動(dòng)，則(　　) 圖 A．物體A在水平方向受兩個(gè)力的作用，合力為零 B．物體A只受一個(gè)摩擦力 C．物體B對(duì)A的壓力小于桌面對(duì)物體A的摩擦力 D．物體B在水平方向受三個(gè)力的作用 C　[對(duì)A受力分析如圖所示，A在水平方向受到B對(duì)A的壓力FN、B對(duì)A沿斜面向上的摩擦力f1、桌面對(duì)A的摩擦力f2三個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，合力為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)A由平衡條件有f2sin 60＝FN，故B對(duì)A的壓力小于桌面對(duì)物體A的摩擦力，選項(xiàng)C正確；對(duì)B受力分析知，B在水平方向受到水平方向的推力、A對(duì)B的壓力、A對(duì)B的摩擦力、桌面對(duì)B的摩擦力四個(gè)力的作用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 5．(2016濟(jì)南二模)如圖所示，在豎直放置的穹形支架上，一根長(zhǎng)度不變且不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑滑輪懸掛一重物G.現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn)，另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與A點(diǎn)等高)．則在此過(guò)程中繩中拉力大小 (　　) A．先變大后不變 B．先變大后變小 C．先變小后不變 D．先變小后變大 A　[當(dāng)輕繩的右端從B點(diǎn)移到直桿最上端時(shí)，設(shè)兩繩的夾角為2θ；以滑輪為研究對(duì)象，分析受力情況如圖甲所示．根據(jù)平衡條件得2Fcos θ＝mg，得到繩子的拉力F＝，所以在輕繩的右端從B點(diǎn)移到直桿最上端的過(guò)程中，θ增大，cos θ減小，則F變大；當(dāng)輕繩的右端從直桿最上端移到C點(diǎn)時(shí)，設(shè)兩繩的夾角為2α，設(shè)繩子總長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩直桿間的距離為s，由幾何知識(shí)得到sin α＝，L、s不變，則α保持不變，再根據(jù)平衡條件可知，兩繩的拉力F保持不變，所以繩中拉力大小變化的情況是先變大后不變，選項(xiàng)A正確．] 甲　　　　　　　　乙 6．如圖所示，一質(zhì)量為m1的光滑勻質(zhì)球，夾在豎直墻面和傾角為θ的斜塊之間，斜塊質(zhì)量為m2，斜塊底面與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，兩者始終保持靜止．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖 A．斜塊對(duì)球的作用力為m1g/cos θ B．地面對(duì)斜塊的摩擦力為μ(m1＋m2)g C．減小m1，地面對(duì)斜塊的摩擦力一定減小 D．減小m1，墻面對(duì)球的作用力一定增大 AC　[小球受力情況如圖所示，根據(jù)三力平衡，斜塊對(duì)球的作用力FN2＝，選項(xiàng)A正確；根據(jù)小球平衡，墻壁對(duì)球的作用力FN1＝m1gtan θ，整體研究m1和m2，地面對(duì)斜塊的靜摩擦力為m1gtan θ，減小m1，地面對(duì)斜塊的靜摩擦力減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；墻壁對(duì)球的作用力FN1＝m1gtan θ，減小m1，墻面對(duì)球的作用力一定減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 7．如圖所示，水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面，斜面與水平面的夾角為θ.一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端，另一端系有一個(gè)帶電小球A，細(xì)線與斜面平行．小球A的質(zhì)量為m、電量為q.小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球B，兩球心的高度相同、間距為d.靜電力常量為k，重力加速度為g，兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷．小球A靜止在斜面上，則 (　　) 圖 A．小球A與B之間庫(kù)侖力的大小為 B．當(dāng)＝時(shí)，細(xì)線上的拉力為0 C．當(dāng)＝時(shí)，細(xì)線上的拉力為0 D．當(dāng)＝時(shí)，斜面對(duì)小球A的支持力為0 AC　[兩球間庫(kù)侖力為F＝，A項(xiàng)正確；當(dāng)細(xì)線上的拉力為0時(shí)，小球A受到庫(kù)侖力、斜面支持力、重力，具體關(guān)系為＝mgtan θ，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；由受力分析可知，斜面對(duì)小球的支持力不可能為0，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．] 8．如圖113所示，ACD、EFG為兩根相距L的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌，它們被豎直固定在絕緣水平面上，CDGF面與水平面成θ角．兩導(dǎo)軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩根質(zhì)量均為m、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，兩金屬細(xì)桿的電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．當(dāng)ab以速度v1沿導(dǎo)軌向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g.以下說(shuō)法正確的是 (　　) 圖 A．回路中的電流為 B．a(chǎn)b桿所受摩擦力為mgsin θ C．cd桿所受摩擦力為μ D．μ與v1大小的關(guān)系為μ＝ CD　[回路中只有ab桿切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，故I＝，A錯(cuò)誤；兩桿所受安培力大小為F安ab＝F安cd＝BIL＝，ab桿所受摩擦力Ff2＝mgsin θ－F安ab＝μmgcos θ，B錯(cuò)誤；cd桿所受的摩擦力Ff1＝mgcos θ＝μFN1＝μ(mgsin θ＋F安cd)＝μ(mgsin θ＋)，由以上兩式可得：μ與v1大小的關(guān)系為μ＝，故C、D均正確．] 二、非選擇題(共2小題，32分) 9．(16分)(2016江西十校聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)底面粗糙，質(zhì)量為m的斜面體靜止在水平地面上，斜面體的斜面是光滑的，傾角為30，現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球，小球靜止時(shí)輕繩與斜面的夾角是30. 圖 (1)求當(dāng)斜面體靜止時(shí)繩的拉力大??； (2)若地面對(duì)斜面體的最大靜摩擦力等于地面對(duì)斜面體支持力的k倍，為了使整個(gè)系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，k值必須滿足什么條件？ 【解析】　(1)設(shè)繩的拉力為FT，斜面體對(duì)小球的支持力為FN，對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖所示，由平衡條件可知，F(xiàn)T和FN的合力豎直向上，大小等于mg，由幾何關(guān)系可得出FN＝FT＝mg. (2)對(duì)斜面體進(jìn)行受力分析，設(shè)小球?qū)π泵骟w的壓力為FN′，地面的支持力為F，地面的靜摩擦力為Ff，由正交分解和平衡條件可知， 在豎直方向上：F＝mg＋FN′cos 30 在水平方向上：Ff＝FN′sin 30 根據(jù)(1)和牛頓第三定律可知；FN′＝FN＝mg 又由題設(shè)可知Ffmax＝kF≥Ff 綜合上述各式解得k≥. 【答案】　(1)mg　(2)k≥ 10．(16分)(2016邵陽(yáng)二模)如圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的勻質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過(guò)一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于.當(dāng)MN中沒(méi)有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合；當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí)，指針示數(shù)可表示電流的大?。?不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用) 圖　　 (1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)多少？(重力加速度為g) (2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？ (3)若k＝2.0 N/m，＝0.20 m，＝0.050 m，B＝0.20 T，此電流表的量程是多少？ 【解析】　(1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx， 則有mg＝kΔx， 得Δx＝. (2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應(yīng)接正極． (3)設(shè)電流表滿偏時(shí)通過(guò)MN間電流為Im， 則有BIm＋mg＝k(＋Δx) 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im＝2.5 A. 【答案】　(1)　(2)M端　(3)2.5 A