高考物理 专题01 力与物体的平衡热点难点突破.docx

高考物理 专题01 力与物体的平衡热点难点突破.docx

《高考物理 专题01 力与物体的平衡热点难点突破.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 专题01 力与物体的平衡热点难点突破.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高考物理专题01力与物体的平衡热点难点突破

2019年高考物理专题01力与物体的平衡热点难点突破

1．光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆，小球通过轻绳与细杆相连，此时轻绳处于水平方向，球心恰位于圆弧形细杆的圆心处，如图所示．将悬点A缓慢沿杆向上移动，直到轻绳处于竖直方向，在这个过程中，轻绳的拉力（）

A．逐渐增大B．大小不变

C．先减小后增大D．先增大后减小

答案：

C

2．物块A置于倾角为30°的斜面上，用轻弹簧、细绳跨过定滑轮与物块B相连，弹簧轴线与斜面平行，A、B均处于静止状态，如图所示．A、B重力分别为10N和4N，不计滑轮与细绳间的摩擦，则（）

A．弹簧对A的拉力大小为6N

B．弹簧对A的拉力大小为10N

C．斜面对A的摩擦力大小为1N

D．斜面对A的摩擦力大小为6N

解析：

弹簧对A的弹力等于B的重力，即F＝GB＝4N，故A、B错误；对A分析，根据共点力平衡得，GAsin30°＝Ff＋F，解得斜面对A的摩擦力Ff＝GAsin30°－F＝10×12N－4N＝1N，故C正确、D错误．

答案：

C

3．如图所示，轻绳OA一端固定在天花板上，另一端系一光滑的圆环，一根系着物体的轻绳穿过圆环后，另一端固定在墙上B点，且OB处于水平．现将A点缓慢沿天花板水平向右移动，且OB段的轻绳始终保持水平，则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的变化情况是（）

A．FTA增大，FTB不变B．FTA、FTB均不变

C．FTA不变，FTB增大D．FTA、FTB均减小

解析：

因为圆环光滑，则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小FTC、FTB始终相等，且等于物体的重力．又OB段轻绳始终保持水平，OC段轻绳始终保持竖直，则A点缓慢右移，圆环也随之右移，角θ不变，由平衡条件可知OA段绳上所受的拉力不变．故B项正确．

答案：

B

4.如图9所示，物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环B套在与竖直方向成θ＝37°的粗细均匀的固定杆上，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环B恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数为μ＝0.4，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A和滑环B的质量之比为（）

图9

A.75B.57

C.135D.513

5．将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一小滑块A放在物体B上，如图10所示，除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦力均可忽略不计，已知物体B的质量为M，滑块A的质量为m，当整个装置静止时，滑块A与物体B接触的一面与竖直挡板之间的夹角为θ。

已知重力加速度为g，则下列选项正确的是（）

图10

A．物体B对水平面的压力大小为Mg

B．物体B受水平面的摩擦力大小为mgtanθ

C．滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为mgtanθ

D．滑块A对物体B的压力大小为mgcosθ

解析以滑块A为研究对象进行受力分析，并运用合成法，如图所示，由几何知识得，挡板对滑块A的弹力大小为FN1＝mgtanθ，C正确；物体B对滑块A的弹力大小为FN2＝mgsinθ，根据牛顿第三定律，滑块A对物体B的压力大小为mgsinθ，D错误；以滑块A和物体B组成的系统为研究对象，在竖直方向上受力平衡，则水平面对物体B的支持力FN＝（M＋m）g，故水平面所受压力大小为（M＋m）g，A错误；A和B组成的系统在水平方向上受力平衡，则水平面对物体B的摩擦力大小为Ff＝FN1＝mgtanθ，B错误。

答案C

6.（多选）如图11所示，用一段绳子把轻质滑轮吊装在A点，一根轻绳跨过滑轮，绳的一端拴在井中的水桶上，人用力拉绳的另一端，滑轮中心为O点，人所拉绳子与OA的夹角为β，拉水桶的绳子与OA的夹角为α。

人拉绳沿水平面向左运动，把井中质量为m的水桶匀速提上来，人的质量为M，重力加速度为g，在此过程中，以下说法正确的是（）

图11

A．α始终等于β

B．吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大

C．地面对人的摩擦力逐渐变大

D．地面对人的支持力逐渐变大

解析水桶匀速上升，拉水桶的轻绳中的拉力T始终等于mg，对滑轮受力分析如图甲所示，

垂直于OA方向有Tsinα＝Tsinβ，所以α＝β，沿OA方向有F＝Tcosα＋Tcosβ＝2Tcosα，人向左运动的过程中α＋β变大，所以α和β均变大，吊装滑轮的绳子上的拉力F变小，选项A正确，B错误；对人受力分析如图乙所示，θ＝α＋β逐渐变大，水平方向有f＝T′sinθ，地面对人的摩擦力逐渐变大，竖直方向有FN＋T′cosθ＝Mg，地面对人的支持力FN＝Mg－T′cosθ逐渐变大，选项C、D正确。

答案ACD

7.均匀带正电的薄圆盘的右侧，用绝缘细线A、B悬挂一根水平通电直导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面。

现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图12所示方向匀速转动，细线仍然竖直，与圆盘静止时相比，下列说法正确的是（）

图12

A．细线所受弹力变小

B．细线所受弹力不变

C．细线所受弹力变大

D．若改变圆盘转动方向，细线所受弹力变大

8．（多选）某老师用图示装置探究库仑力与电荷量的关系。

A、B是可视为点电荷的两带电小球，用绝缘细线将A悬挂，实验中在改变电荷量时，移动B并保持A、B连线与细线垂直。

用Q和q表示A、B的电荷量，d表示A、B间的距离，θ（θ不是很小）表示细线与竖直方向的夹角，x表示A偏离O点的水平距离，实验中（）

图13

A．d应保持不变

B．B的位置在同一圆弧上

C．x与电荷量乘积Qq成正比

D．tanθ与A、B间库仑力成正比

解析因实验要探究库仑力与电荷量的关系，故两电荷间距d应保持不变，选项A正确；因要保持A、B连线与细线垂直且AB距离总保持d不变，故B的位置在同一圆弧上，选项B正确；对A球由平衡知识可知F库＝mgsinθ，即kqQd2＝mgxL，可知x与电荷量乘积Qq成正比，选项C正确，D错误。

答案ABC

9.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

10．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＝mgcosα，随着挡板向右移动，α越来越大，则F和FN都要增大。

答案B

11．如图3所示，在水平地面上静止着一质量为M、倾角为θ的斜面，自由释放质量为m的滑块能在斜面上匀速下滑（斜面始终静止），则下列说法中正确的是（）

图3

A．滑块对斜面的作用力大小等于mgcosθ，方向垂直斜面向下

B．斜面对滑块的作用力大小等于mg，方向竖直向上

C．斜面受到地面的摩擦力水平向左，大小与m的大小有关

D．滑块能匀速下滑，则水平地面不可能是光滑的

解析因滑块在重力、斜面的摩擦力及斜面的支持力作用下匀速下滑，如图所示，所以斜面对滑块的作用力大小等于滑块重力mg，方向竖直向上，B项正确；而滑块对斜面的作用力与斜面对滑块的作用力是一对作用力与反作用力，所以A项错误；又因斜面及滑块均处于平衡状态，所以可将两者看成一个整体，则整体在竖直方向受重力和地面的支持力作用，水平方向不受力的作用，即水平地面对斜面没有摩擦力作用，C、D项错误。

答案B

12．如图4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4

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

答案B

13．如图5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5

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＝Gcosθ。

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

14．如图6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6

A．FN＝（m2－m1）gB．FN＝m2g－33m1g

C．T＝0D．F＝33m1g

15．如图7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不可能是（）

图7

A．1∶3B．3∶5

C．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m1m2＝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m1m2＝25，所以25≤m1m2≤2。

答案A

16．（多选）如图8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8

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

17（多选）如图9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9

A．P、Q所带电荷量为mgr2tanθk

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

答案AD

18．（多选）如图10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10

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＝F1k＝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＝2mgcos60°＝4mg＝40N，根据胡克定律有F2＝kxM，解得橡皮筋M的伸长量xM＝F2k＝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

20.如图所示，光滑轻质挂钩下端悬挂质量为m的重物，跨在长度为L的轻绳上，开始时绳子固定在框架上等高的A、B两点，与水平方向的夹角为θ，绳子拉力为F.现保持绳长不变，将绳子右端从B点沿竖直方向缓慢移至C点，再从C点沿水平方向向左缓慢移至D点．关于绳子拉力F和重物重力势能Ep的变化，下列说法正确的是（）

A．从B移至C的过程中，拉力F保持不变

B．从B移至C的过程中，重力势能Ep逐渐变小

C．从C移至D的过程中，拉力F保持不变

D．从C移至D的过程中，重力势能Ep逐渐变小

21．如图所示，地面上放有一个质量为m的物块，物块与地面间的动摩擦因数μ＝33，现用斜向上的不为零且大小未知的力F拉物块使之在地面上向右做直线运动，则下列说法正确的是（）

A．若物块向右加速运动，则F与摩擦力的合力一定竖直向上

B．若物块向右加速运动，则物体与地面间可能没有摩擦力

C．若物块向右匀速运动，则当θ取得适当值时，F有最小值，最小值为mg2

D．若物块向右匀速运动，θ＝45°时，F的值最小

解析：

物块受到重力和拉力F作用，可能受到支持力、摩擦力．若物块向右加速运动，物块所受合外力向右，因重力mg与支持力FN的合力竖直向下，则F与摩擦力Ff的合力一定斜向右上方，故选项A错误；当F在竖直方向的分力等于重力时，物块对地面的压力为零，摩擦力为零，选项B正确．

若物块向右匀速运动，则物块受力平衡，合力为零．物块与地面间的动摩擦因数μ＝33，而μ＝FfFN＝tan30°.支持力FN与摩擦力Ff的合力方向必与竖直方向成30°角．把支持力FN与摩擦力Ff的合力作为一个力（方向不变），画出矢量图，由图可知，当拉力F的方向与支持力FN和摩擦力Ff的合力的方向垂直时，F有最小值，最小值为mg2，力F与水平方向的夹角θ＝30°时，F的值最小，选项C正确、D错误．

答案：

BC

22．如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，它们所构成的轨道平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两轨道之间的距离L＝0.50m．一根质量m＝0.20kg的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，且接触良好，整套装置处于与ab棒垂直的匀强磁场中．在导轨的上端接有电动势E＝36V、内阻r＝1.6Ω的直流电源和电阻箱R.已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，重力加速度g＝10m/s2.

（1）若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0Ω时，金属杆ab静止在轨道上．

①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；

②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及方向；

（2）如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整套装置处于垂直于轨道平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40T的匀强磁场中，当电阻箱接入电路中的电阻值R2＝3.4Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力Ff大小及方向．

解析：

（1）①设通过金属杆ab的电流为I1，根据闭合电路欧姆定律可知I1＝ER1＋r

设磁感应强度为B1，由安培定则可知金属杆ab所受安培力方向为水平向右，金属杆ab受力如图甲所示

对金属杆ab，根据共点力平衡条件有B1I1L＝mgtanθ

解得B1＝mgtanθI1L＝0.30T

（2）设通过金属杆ab的电流为I2，根据闭合电路欧姆定律可知I2＝ER2＋r

假设金属杆ab受到的摩擦力方向沿轨道平面向下，根据共点力平衡条件有

BI2L＝mgsinθ＋Ff

解得Ff＝2.4N

结果为正，说明假设成立，即摩擦力方向沿轨道平面向下

答案：

（1）①0.3T

②0.24T方向垂直轨道平面斜向下

（2）2.4N方向沿轨道平面向下