2012届高三物理一轮复习 力与物体的平衡(高考真题+模拟新题)(有详解)

B单元 力与物体的平衡受力分析 物体的平衡

图1－5

19．B4[2011·四川卷] 如图1－5是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( ) A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力 C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功 D．返回舱在喷气过程中处于失重状态

【解析】 A 没点燃缓冲火箭前，伞绳的拉力等于返回舱的重力，点燃火箭后，返回舱受到向上的推力，使伞绳的张力减小，A正确；返回舱在喷气过程中减速的主要原因是火箭推力的作用，B错误；返回舱在喷气过程所受合外力向上，与位移方向相反，合外力做负功，C错误；返回舱向下做减速运动，其加速度向上，应处于超重状态，D错误．

图1－4

19．B4[2011·山东卷] 如图1－4所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间( ) A．Ffa大小不变 B．Ffa方向改变 C．Ffb仍然为零 D．Ffb方向向右 【解析】 AD 将右侧绳子剪断的瞬间，弹簧的长度不发生变化，对a来说，还处于平衡状态，摩擦力的大小和方向都不发生变化，A项正确，B项错误．对b来说，这时有向左运动的趋势，所以摩擦力不为零，方向向右，C项错误，D项正确．

分析，物块受重力、支持力、最大静摩擦力作用，由平衡条件得：mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ；

当对物块施加一竖直向下的恒力F时，物块受重力、支持力、摩擦力和恒力F，假设物块仍处于恰好静止状态，则有：(mg＋F)sinθ＝μ(mg＋F)cosθ，同样得到μ＝tanθ.故物块仍恰好处于静止状态，此时所受的合力为零，摩擦力增大，选项A正确，选项B、C、D错误．

4．B4[2011·海南物理卷] 如图1－2所示，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉l

子b悬挂一质量为m1的重物．在绳子距a端的c点有一固定绳圈．若绳圈上悬挂质量为m2

2m的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比

m2

图1－2 ( ) 5 B．2 5

D.2 2

2m115，可解得：＝＝C

m2sinθ2

5

【解析】 C 装置稳定以后对结点c受力分析，各力大小如图所示，因为c处于平衡状态，在竖直方向有：m1gsinθ＝m2g，由几何图形可知sinθ＝正确．

图1－3

5．B4[2011·海南物理卷] 如图1－3所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0

匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力( )

图1－4 A．等于零

B．不为零，方向向右 C．不为零，方向向左

D．不为零，v0较大时方向向左，v0较小时方向向右

【解析】 A 取斜劈和物块组成的整体为研究对象，因物块沿斜面匀速下滑、斜劈静止，故说明系统水平方向加速度为零，由牛顿第二定律可知，水平方向合外力为零，故地面与斜劈间没有摩擦力，A选项正确．

1．B4[2011·江苏物理卷] 如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(

)

图1 mg2sinαmg 2cosα1

tanα 21

cotα 2

1．B4[2011·江苏物理卷] A 【解析】 以楔形石块为研究对象，它受到竖直向下的重力和垂直mg侧面斜向上的两个支持力，利用正交分解法可得：2Fsinα＝mg，则F＝A正确．

2sinαB5 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系

21．B5[2011·安徽卷] Ⅰ.为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出．(g＝9.8 m/s2)

(1)作出m－l的关系图线；

(2)弹簧的劲度系数为

________N/m.

图1－13

Ⅱ.(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1 k”挡位，测量时指针偏转如图1－14甲所示．请你简述接下来的测量操作过程：

①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡．

(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图1－14乙所示．

其中电压表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω.图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．

图1－14

(3)图1－15是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程．当转换开关S旋到位置3时，可用来测量______；当S旋到位置________时，可用来测量电流，其中S旋到位置________时量程较大．

图1－15

【答案】 Ⅰ.(1)如图所示 (2)0.248～

0.262

【解析】 (1)根据所描的点画直线即可．(2)在直线上取相距较远的两点，横轴之差Δl为弹簧ΔFΔmg

长度的变化量，纵轴之差Δm为砝码质量的变化量，根据k0.26 N/m.

ΔlΔl

Ⅱ.(1)①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡

②将两支表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0 Ω” ③再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值 (2)如图所示

(3)电阻 1、2 1

【解析】 (2)由于待测电阻阻值较大，所以采用电流表内接法．(3)当转换开关S旋到位置3时，由电路图可知，此时电路中有电源，故可用来测量电阻．如果要测量电流，则需要并联小电阻分流，故S应旋到位置1和2.当旋到位置1时，此时电路的连接是表头跟右边电阻串联后再与左边电阻并联，当表头满偏时，流过左边电阻的电流更大，从红表笔流进的电流更大，量程就更大．

B6 实验：验证力的平行四边形定则

10．B6[2011·江苏物理卷] 某同学用如图9所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．

图9

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N. (2)下列不必要的实验要求是 ________(请填写选项前对应的字母)． A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法． 10．B6[2011·江苏物理卷] 【答案】 (1)3.6 (2)D (3)改变弹簧测力计B的方向，减小重物的质量．

【解析】 (1)弹簧测力计读数为3.6 N，可以不估读．(2)验证力的平行四边形定则，需要分别测量各个力的大小和方向，所以A选项是必要的；根据仪器使用常识，弹簧在使用前需校零，B选项是必要的；实验中力必须在同一平面内的，C选项也是必要的；实验是验证三个力的关系，只要测出三个力就可以了，所以不需要固定O点位置，D选项不必要，本题应该选D.

B7 力与平衡问题综合

16．B7[2011·广东物理卷] 如图5所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F

、F2和F3三力作用下保持静止．下列判断正确的是(

)

A．F1>F2>F3 B．F3>F1>F2 C．F2>F3>F1 D．F3>F2>F1

图1－1

16．B7[2011·广东物理卷] B 【解析】 结点P在F1、F2、F3三个力作用下处于平衡状态，将三个力平移围成矢量三角形．如图所示，由各边在矢量三角形中的位置，F3为斜边，F1为较长直角边，F2为较短直角边，可得B选项正确．

9．B7[2011·江苏物理卷] 如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦．现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上，两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有( )

图8

A．两物块所受摩擦力的大小总是相等 B．两物块不可能同时相对绸带静止 C．M不可能相对绸带发生滑动 D．m不可能相对斜面向上滑动 9．B7[2011·江苏物理卷] AC 【解析】 轻质丝绸无质量，对于丝绸而言，受到M、m的摩擦力都和丝绸中的张力大小相等，所以两物块所受摩擦力的大小总是相等，故最大摩擦力为丝绸与m间的最大静摩擦力，所以M不可能相对丝绸滑动，故A、C正确；若两物块同时相对绸带静止，此时对整体分析：Mgsinα－mgsinα＝(M＋m)a，对m分析：f－mgsinα＝ma，且f≤μmgcosα，解之得tanα≤

μ M＋m

，调整α角取值即可满足此条件，故两物块可以相对丝绸2M

静止，M相对斜面下滑，m相对斜面上滑，所以B、D错误．

1. [2011·盐城质检]在2010年广州亚运会上，我国运动员陈一冰在吊环项目中取得了冠军．如图X2－1所示是比赛中的一个场景，此时人静止不动，两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角．下列判断正确的是(

)

图X2－1

A．两根吊带受到环的拉力大小不等 B．手对吊环作用力方向竖直向下

C．每根吊带受到环的拉力大小都等于人重量的一半 D．两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下

1．D 【解析】 由两根吊带对称可知，两根吊带受到环的拉力大小相等，A错；人受力平衡，每个吊环对手的作用力方向由人的重心指向环，方向斜向上方，手对吊环的作用力斜向下方，B错误；两吊带对环的拉力方向沿着吊带斜向上，其合力与人和环的重力平衡，即其合力方向竖直向上，故两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下，D正确；由于每根吊带受到环的拉力方向不是竖直向下，故其大小一定大于人的重量的一半，C错误．

2．[2011·淮南一模]如图X2－2所示，A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上．A、B间接触面光滑．在水平推力F作用下两物体一起加速运动，物体A恰好不离开地面，则物体关于A、B两物体的受力个数，下列说法正确的是(

)

图X2－2

A．A受3个力，B受4个力 B．A受4个力，B受3个力 C．A受3个力，B受3个力 D．A受4 个力，B受4个力

2．A 【解析】 A物体受重力、水平推力F、B对A的支持力，由于A、B间接触面光滑，故A、B间无摩擦力，物体A恰好不离开地面，于是地面对A无支持力，同时地面对A也就没有摩擦力，因此A受3个力；B物体受重力、A对B的压力、地面对B的支持力，由于A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上，故还有地面对B的摩擦力，于是B受4个力，答案选A.

C

．水平面对C的摩擦力方向一定向左

D．水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等

3．C 【解析】 由于B受到的重力沿斜面向下的分力与绳对它的拉力关系未知，所以B受到C的摩擦力情况不确定，A错；对B、C整体，受力如图所示，C受到水平面的摩擦力与拉力的水平分力相等，水平面对C的支持力等于B、C的总重力大小与拉力的竖直分力的差值，故C对．

4．[2011·潍坊质检]如图X2－5所示，质量为m的物块在力F作用下静止于倾角为α的斜面上，力F大小相等且F<mgsinα，则物块所受摩擦力最大的是(

)

A B C D 图X2－5

4．D 【解析】 沿斜面分析四种情况下的受力，分别可得四种条件下的静摩擦力为：mgsinα－F、mgsinα－Fcosα、mgsinα、(mg＋F)sinα，可见第四种情况摩擦力最大，所以选D.

5．[2011·德州模拟]如图X2－6所示，某一弹簧秤外壳的质量为m，弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计，将其放在光滑水平面上，现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上，关于弹簧秤的示数，下列说法正确的是(

)

图X2－6

A．只有F1＞F2时，示数才为F1 B．只有F1＜F2时，示数才为F2

C．不论F1、F2关系如何，示数均为F1 D．不论F1、F2关系如何，示数均为F2

5．C 【解析】 弹簧秤的示数决定于作用在秤钩上力的大小，而与作用在与外壳相连的提环

上的力无关，故答案为C.

6.[2011·泰安模拟]如图X2－8所示，一光滑斜面固定在地面上，重力为G的物体在一水平推力F的作用下处于静止状态．若斜面的倾角为θ，则(

)

图X2－8 A．F＝Gcosθ B．F＝Gsinθ

C．物体对斜面的压力FN＝Gcosθ D．物体对斜面的压力FN＝

Gcosθ

6．D 【解析】 物体所受三力如图所示：

G

根据平衡条件，F、F′N的合力与重力等大反向，有F＝Gtanθ，FN＝F′N＝，故只有D

cosθ选项正确．

7.[ 2011·苏北模拟]如图X2－9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量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的拉力大小为F1 ，墙壁对工人的弹力大小为F2 , 则(

)

图X2－9 G

A．F1＝

sinα

B．F2＝Gtanα

C．若缓慢减小悬绳的长度，F1与F2的合力变大 D．若缓慢减小悬绳的长度，F1减小，F2增大 7．B 【解析】 工人受力如图所示，

G

由平衡条件，F1cosα＝G, F1sinα＝F2，于是F1＝，F2＝Gtanα，所以A错，B对；缓慢减

cosα小悬绳的长度，α 角变大，F1.F2都增大，工人仍然处于平衡状态，所以F1与F2的合力不变，C、D均错．

8．[2011·宜宾一模]物块M静止在倾角为α的斜面上，若给物块一个平行于斜面的水平力F的作用，物块仍处于静止状态，如图X2－10所示．则物块所受到的(

)

图X2－10

A．支持力变大

B．摩擦力的方向一定发生改变 C．摩擦力大小保持不变 D．摩擦力变小

8．B 【解析】 物块静止在斜面上时，物块所受的摩擦力为：f1＝Mgsinα.给物块平行于斜面的水平力F后，在斜面内，重力沿斜面向下的分力、水平力F、摩擦力f2三力平衡，根据平

22

衡条件有：f22＝(Mgsinα)＋F，重力沿斜面向下的分力与F的合力方向的反向是摩擦力f2的方向，所以摩擦力的方向和大小都发生了改变，B正确．

9．[2011·盐城质检]如图X2－12所示，斜面体M放置在水平地面上，位于斜面上的物块m受到沿斜面向上的推力F作用．设物块与斜面之间的摩擦力大小为f1，斜面与地面之间的摩擦力大小为f2.增大推力F，斜面体始终保持静止，下列判断正确的是(

)

图X2－12

A．如果物块沿斜面向上滑动，则f1、f2一定增大 B．如果物块沿斜面向上滑动，则f1、f2一定不变 C．如果物块与斜面相对静止，则f1、f2一定增大 D．如果物块与斜面相对静止，则f1、f2一定不变

9．B 【解析】 解此题的技巧就是灵活变换研究对象．当物块沿斜面向上滑动时，以斜面体为研究对象，物块对斜面体的正压力不变，物块与斜面之间的滑动摩擦力大小f1则不变，物块对斜面体的正压力和滑动摩擦力都不变，斜面体受力则不变，所以斜面与地面之间的摩擦力大小f2也就不变，B正确；如果物块与斜面相对静止时，物块对斜面体的正压力不变，可是物块与斜面体间的静摩擦力随F的变化而变化，由于初始时物块的重力沿斜面向下的分力与F的关系未知，于是不能确定f1的变化情况；分析f2的变化时，若再以斜面体为研究对象情况就复杂了，但由于整体处于平衡状态，故可对整体受力分析如图所示：

根据平衡条件知，地面对斜面体的摩擦力随F的增大而增大，所以C、D都不对．

10．[2011·银川质检]如图X2－14所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上，A、B两物体通过细绳相连，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)．现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止．在此过程中(

)

图X2－14

A．水平力F一定变小

B．斜面体所受地面的支持力一定变大 C．物体A所受斜面体的摩擦力一定变大 D．地面对斜面体的摩擦力一定变大

10．D 【解析】 这是典型的相互作用中的静力学问题，取物体B为研究对象，分析其受力情况如图所示．

mg

则有F＝mgtanθ，T在物体B缓慢拉高的过程中，θ增大，则水平力F随之变大，对A、

cosθB两物体与斜面体这个整体而言，由于斜面体与物体A仍然保持静止，则地面对斜面体的摩擦力一定变大，但是因为整体竖直方向并没有其他力，故斜面体所受地面的支持力不变；在这个过程中尽管绳子张力变大，但是由于物体A所受斜面体的摩擦力开始并不知道其方向，故物体A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定，所以答案为D .

11．[2011·德州模拟]某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的下端接触)，如图X2－7甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F－l图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k＝________ N/m，弹簧的原长l0＝

_________.

甲 乙 图X2－7

11．200 20 【解析】 根据胡克定律F与l的关系式为：F＝k(l＋h－l0)＝kl＋k(h－l0)，从图象中得到直线的斜率为2 N/cm，截距为20 N，故弹簧的劲度系数为k＝2 N/cm＝200 N/ cm，由k(h－l0)＝20 N，于是l0＝20 cm.

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