2014年高考物理二轮复习专题1:力和物体的平衡配套检测
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8e18438905087632311212f3 1 2014年高考物理二轮复习专题1:力和物体的平衡配套检测
(满分:100分 时间:60分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每道小题的四个选项中,只有一个选项正确)
1.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重力为G ,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F 1,墙壁对工人的弹力大小为F 2,则( )。
A .F 1=G
sin α
B .F 2=G tan α
C .若缓慢减小悬绳的长度,F 1与F 2的合力变大
D .若缓慢减小悬绳的长度,F 1减小,F 2增大
2.如图所示,一斜劈C 被两个小桩固定在光滑的水平地面上,B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A 连接,连接B 的一段细绳与斜面平行,A 、B 、C 都处于静止状态,则( )。
A .
B 受到
C 的摩擦力一定不为零
B .
C 可能受到左边小桩的弹力
C .不论B 、C 间摩擦力大小、方向如何,C 一定受到右边小桩的弹力
D .水平面对C 的支持力的大小可能等于B 、C 的总重力
3.F 1、F 2是力F 的两个分力。若F =10 N ,则下列哪组力不可能是F 的两个分力( )。
A .F 1=10 N F 2=10 N
B .F 1=20 N F 2=20 N
C .F 1=2 N F 2=6 N
D .F 1=20 N F 2=30 N
4.在建筑工地上有一台塔吊正在匀速吊起一块水泥板,如图所示。水泥板重G ,绳PA
8e18438905087632311212f3 2 能承受的最大拉力为2G ,绳AB 、AC 等长且能承受的最大拉力均为G ,则AB 与AC 之间的夹角不能超过( )。
A .30°
B .60°
C .90°
D .120°
5.如图所示,凹槽半径R =30 cm ,质量m =1 kg 的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态。已知弹簧的劲度系数k =50 N/m ,自由长度L =40 cm ,一端固定在圆心O 处,弹簧与竖直方向的夹角为37°。取g =10 m/s 2
,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。则( )。
A .物块对槽的压力大小是15 N
B .物块对槽的压力大小是12 N
C .槽对物块的摩擦力大小是6 N
D .槽对物块的摩擦力大小是8 N
6.射箭是奥运会比赛项目之一,如图甲为我国著名选手张娟娟的射箭场景。已知弓的顶部跨度为l ,弦均匀且弹性良好,其自由长度为l 。发射时弦和箭可等效为图乙的情景,假设弓的跨度保持不变,即箭在弦的正中间,弦夹住类似动滑轮的附加装置上,将箭发射
出去。已知弦的劲度系数为k ,发射箭时弦的最大长度为53
l (弹性限度内),则箭被发射瞬间所受的最大弹力为(设弦的弹力满足胡克定律)( )。
8e18438905087632311212f3 3 A .kl B .1615
kl C .3kl D .2kl 7.如图甲所示,一物块置于水平地面上。现用一个与竖直方向成θ角的力F 拉物块,现使力F 沿顺时针转动,并保持物块沿水平方向做匀速直线运动;得到拉力F 与θ变化关系图线如图乙所示,根据图中信息可知物块与地面之间的动摩擦因数为( )。
A .12
B .32
C .2- 3
D .3-12
8.如图所示,重力均为G 的两条形磁铁分别用细线A 和B 悬挂在水平的天花板上,静止时,A 线的张力为F 1,B 线的张力为F 2,则(
)。
A .F 1=2G ,F 2=G
B .F 1=2G ,F 2>G
C .F 1<2G ,F 2>G
D .F 1>2G ,F 2>G
9.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A ,A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ,整个装置处于静止状态。现对B 加一竖直向下的力F ,F 的作用线通过球心,设墙对B 的作用力为F 1,B 对A 的作用力为F 2,地面对A 的作用力为F 3。若F 缓慢增大而整
个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )。
A .F 1保持不变,F 3缓慢增大
8e18438905087632311212f3 4 B .F 1缓慢增大,F 3保持不变
C .F 2缓慢增大,F 3缓慢增大
D .F 2缓慢增大,F 3保持不变
10.如图所示,物体A 、B 用细绳连接后跨过定滑轮。A 静止在倾角为30°的斜面上,B 被悬挂着。已知质量m A =2m B ,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由30°增大到50°,但物体仍保持静止,那么下列说法中正确的是( )。
A .绳子的张力将增大
B .物体A 对斜面的压力将减小
C .物体A 受到的静摩擦力将先增大后减小
D .滑轮受到的绳的作用力不变
二.不定项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。在每道小题的四个选项中,有一个选项正确,也有多个选项正确的,全对得5分,不全得3分,不正确的得0分)
11.下列关于摩擦力的说法正确的是( ).
A .作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速
B .作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速
C .作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速
D .作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速
12.如图1-8所示,光滑斜面固定于水平面,滑块A 、B 叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A 上表面水平,则在斜面上运动时,B 受力的示意图为( ).
图
1-8
13.如图19所示,一轻绳的两端分别固定在不等高的A 、B 两点,现用另一轻绳将一物体系于O 点,设轻绳AO 、BO 相互垂直,α>β,且两绳中的拉力分别为F A 、F B ,物体受到
8e18438905087632311212f3 5 的重力为G ,下列表述正确的是( ).
图1-9
A .F A 一定大于G
B .F A 一定大于F B
C .F A 一定小于F B
D .F A 与F B 大小之和一定等于G
14.如图1-10所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m =1.0 kg 的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连.物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为4.9 N .关于物体受力的判断(取g =9.8 m/s 2
),下列说法正确的( ).
图1-10
A .斜面对物体的摩擦力大小为零
B .斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N ,方向沿斜面向上
C .斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N ,方向竖直向上
D .斜面对物体的支持力大小为4.9 N ,方向垂直斜面向上
15.如图1-11所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中.金属杆ab 垂直导轨放置,当金属杆ab 中通有从a 到b 的恒定电流I 时,金属杆ab 刚好静止,则( ).
图1-11
8e18438905087632311212f3 6 A .磁场方向竖直向上
B .磁场方向竖直向下
C .金属杆ab 受安培力的方向平行于导轨向上
D .金属杆ab 受安培力的方向水平向右
三、非选择题(本题共3小题,共35分)
16.(10分)为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:如图所示,在木块A 和木板B 上贴上待测的纸,B 木板水平固定,砂桶通过细线与木块A 相连,调节砂桶中砂的多少,使A 匀速向左运动。测出砂桶和砂的总质量m ,以及木块A 的质量M ,则两纸间的动摩擦因数μ=m /M 。
(1)该同学为什么要把纸贴在木块A 和木板B 上,而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力?
________________________________________________________________________。
(2)在实际操作中,发现要保证木块A 做匀速运动较困难,请你对这个实验作一改进来克服这一困难。
①你设计的改进方案是:_____________________________________________________;
②根据你的方案做实验,结果动摩擦因数μ的表达式是:_______________________; ③根据你的方案要添加的器材有
______________________________________________。
17.(10分)如图所示,重为G 的均匀链条,两端用等长的轻绳连接,挂在等高的地方,轻绳与水平方向成θ角。试求:
(1)绳子的拉力;
(2)链条在最低点的相互拉力的大小。
18.(15分)如图所示,AB 、CD 是两根长度均为l =4.0 m ,质量分别为m 1=0.6 kg 和m 2=0.2 kg 的金属棒,两根等长的细金属杆将两节干电池与两个金属棒串联成闭合回路,整个回路用绝缘细线悬挂在天花板上,保证金属棒水平。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B =1.0 T ,电路中的电流I =0.5 A ,待系统稳定之后(金属棒、细金属
8e18438905087632311212f3 7 杆在力的作用下不会发生变形,取g =10 m/s 2
),求:
(1)绝缘细线与竖直方向的夹角;
(2)细金属杆与竖直方向的夹角。
8e18438905087632311212f3 8 参考答案
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每道小题的四个选项中,只有一个选项正确)
1.B 解析:工人受力如图所示,
由平衡条件,F 1cos α=G ,F 1sin α=F 2,于是F 1=G
cos α
,F 2=G tan α,所以A 错,B 对;缓慢减小悬绳的长度,α角变大,F 1、F 2都增大,工人仍然处于平衡状态,所以F 1与F 2的合力不变,C 、D 均错。
2.C 解析:如果绳子的拉力正好等于物体B 所受重力沿斜面向下的分力,物体B 就不会受到斜面的摩擦力,选项A 错;以B 、C 为整体进行受力分析,它们在水平方向上受到绳子向右斜上方的拉力,此拉力有水平向右的分力和竖直向上的分力,因此B 和C 有向右运动的趋势,正是由于右边木桩的阻挡才没有向右运动,选项B 错误,C 正确;由于绳子有向上的分量,因此地面对C 的支持力小于B 、C 的总重力,选项D 错误。
3.C 解析:合力F 和两分力F 1、F 2之间的关系为|F 1-F 2|≤F ≤|F 1+F 2|,故应选C 项。
4.D 解析:设AB 和AC 间的夹角为2θ,AB 和AC 绳上的拉力为F ,对水泥板受力分析有:2F cos θ=G ,当F ≤G 时,θ≤60°,2θ≤120°。
5.C 解析:由受力分析可知物体对槽的压力F =mg cos 37°+k Δx =8 N +5 N =13 N ,槽对物块的摩擦力F f =mg sin 37°=6 N 。
6.B 解析:弓弦张力F =k (53l -l )=23kl ,弓弦对箭的作用力F ′=2F cos 37°=1615kl 。
7.C 解析:从图象中可以看出,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F N 、摩擦力F f 和F ′处于平衡状态,根据平衡条件可知,夹角为30°时有:F ′sin 30°=μ(mg -F ′cos 30°),夹角为120°时,力与水平方向成30°夹角,则由平衡条件得:F ′cos 30°=μ(mg +F ′sin 30°),联立解得:μ=2-3。故C 选项正确。
8.B 解析:以两条形磁铁整体为研究对象,得F 1=2G ,隔离下面的磁铁,它受重力和两磁体的斥力及B 线的张力三个力的作用处于平衡状态,前两个力的方向向下,所以F 2>G 。
8e18438905087632311212f3 9 9.C 解析:设AB 圆心连线与竖直方向的夹角为α,先以B 为研究对象,其受力分析如图甲所示,由平衡条件可得
甲
F 2′sin α=F 1,F 2′cos α=F +m B g ,
根据牛顿第三定律F 2=F 2′,
当F 增大时,F 2增大,F 1也增大。
再以A 、B 整体为研究对象,其受力分析如图乙所示,设地面对A 的支持力为F N ,对A 的摩擦力为F f ,则F 3就是F N 与F f 的合力。由整体的平衡得(m A +m B )g +F =F N ,F f =F 1。当F 增大时,F N 、F f 都增大,所以F 3也增大,所以C 正确。
乙
10.B 解析:由于B 物体的质量保持不变,且B 物体静止,所以绳的张力保持不变,A 项错误;以A 物体为研究对象,在垂直于斜面的方向上有m A g cos θ=F N ,沿斜面方向有2m B g sin θ-m B g =F f ,当斜面的倾角为30°时,摩擦力恰好为0,当斜面的倾角增大时,支持力减小,静摩擦力增大,B 项正确,C 项错误;在斜面倾角增大的过程中,绳子的张力不变,但是两段绳夹角减小,所以滑轮受到绳的作用力增大,因此D 项错误。
二.不定项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。在每道小题的四个选项中,有一个选项正确,也有多个选项正确的,全对得5分,不全得3分,不正确的得0分)
11.CD 解析:摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),而物体间的相对运动与物体的实际运动无关.当摩擦力的方向与物体的运动方向一致时,摩擦力是动力,方向相反时为阻力,故C 、D 项正确.
12.A 解析:以A 、B 为整体,A 、B 整体沿斜面向下的加速度a 可沿水平方向和竖直
8e18438905087632311212f3 10 方向分解为加速度a ∥和a ⊥,如图所示,以B 为研究对象,B 滑块必须受到水平向左的力来产生加速度a ∥.因此B 受到三个力的作用,即:重力、A 对B 的支持力、A 对B 的水平向左的静摩擦力,故只有选项A 正确.
13.B 解析:将F A 和F B 正交分解,水平方向分力大小相等,竖直方向分力之和等于G ,可知F A 一定大于F B .
14.A 解析:选斜面上的物体为研究对象对其进行受力分析如图所示(设摩擦力的方向
向下)由平衡条件得沿斜面方向上, F -mg sin 30°-F f =0
①
垂直斜面方向上 F N -mg cos 30°=0 ②
F =4.9 N ③
由①②③得F f =0,F N =4.9 3 N 所以选项A 正确,B 、C 、D 均错误.
15.AD 解析:本题考查物体的平衡及安培力方向的判断.受力分析如图所示, 当磁场方向竖直向上时,由左手定则可知安培力水平向右,金属杆ab 受力可以平衡,A 正确;若磁场方向竖直向下,由左手定则可知安培力水平向左,则金属杆ab 受力无法平衡,D 正确,B 、C 错误.
三、非选择题(本题共3小题,共35分)
16.答案:见解析
解析:(1)因纸质量较小,两者间摩擦力也很小,不易测量。纸贴在木板、木块上,可增大正压力,从而增大滑动摩擦力,便于测量。
(2)①参考方案:只要将测力计的一端与木块A 相连接,测力计的另一端与墙壁或竖直挡板之类的固定物相连。用手通过轻绳拉动木板B ,读出并记下测力计的读数F ,测出木块A 的质量M 。
8e18438905087632311212f3 11 ②μ=F Mg
③弹簧测力计
17.答案:(1)G
2sin θ (2)G cot θ2
解析:(1)先用整体法,以整个链条为研究对象,链条受重力G 和两端轻绳的拉力F 1、F 2的作用,此三力必相交于一点O ,如图甲所示。则有:
F 1cos θ=F 2cos θ,即F 1=F 2。
F 1sin θ+F 2sin θ=
G ,解得F 1=F 2=G
2sin θ。
(2)再用隔离法,以链条的左半部为研究对象,如图乙所示,左半部链条受到的重力为G 2,受到绳的拉力F 1,受到右半部链条的拉力F 的作用,此三力相交于一点O ′,则有: F =F 1cos θ,G 2
=F 1sin θ。 解得F =12
G cot θ。 18.答案:(1)0° (2)45°
解析:(1)以整体为研究对象,整体总共受到四个力的作用。水平方向上,金属杆受到大小均为F =BIl 且方向相反的安培力,这两个力互相平衡;竖直方向上,绝缘细线的拉力与总的重力平衡,因为重力的方向竖直向下,所以,绝缘细线的拉力一定是竖直向上,也就是说,绝缘细线与竖直方向的夹角为0°,受力情况如图
(2)以CD 棒为研究对象,CD 棒受三个力而平衡。
8e18438905087632311212f3 12 安培力F =BIl =1×0.5×4 N=2 N
CD 棒的重力m 2g =0.2×10 N=2 N
tan θ=F m 2g
=1 所以,θ=45°,即细金属丝与竖直方向的夹角为45°。
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