力与物体平衡高考习题(2)老师专用

力与物体平衡高考习题（2）

（时间120分钟 满分150分）

一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）

1. 如图1-21所示长木板L的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板成水平位置．当木板向下转动，θ角逐渐增大的过程中，摩擦力Ff的大小随θ角变化最有可能的是图1-22中（）

解析：当θ较小时物块与木板间的摩擦力为静摩擦力，摩擦力大小与物块重力沿板方向的分力大小相等，其大小为：Ff mgsin ，按正弦规律变化；当θ较大时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力大小为：Ff mgcos ，按余弦规律变化，故选B．答案：B

2.如图1-23所示，轻绳的一端系在质量为m物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套子在粗糙水平杆MN上，现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动，则在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是：（）

A．F逐渐增大，Ff保持不变, FN逐渐增大

B．F逐渐增大，Ff逐渐增大, FN保持不变

C．F逐渐减小，Ff逐渐增大, FN逐渐减小

D．F逐渐减小，Ff逐渐减小, FN保持不变 解析：物体缓慢下降过程中，细绳与竖直方向的夹角θ不断减小，可把

这

种状态推到无限小，即细绳与竖直方向的夹角为零；由平衡条件可知 0时，F 0，Ff 0，所以物体缓慢下降过程中，F逐渐减小，Ff逐渐减小。故选D。

3. 如图1-23所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘

细线下端有一个带电量不变的小球A，在两次实验中，

均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当B到达悬

点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力

平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为 ，若两次实验

中B的电量分别为q1和q2， 分别为30°和45°，

则q2/q1为（ ）

A．2B．3C．23D．3

解析： 由于二者间的电场力是作用力与反用力，若以 B为研究对象，绝缘手柄对B球的作用力未知，陷入困境， 因此以A为研究对象。设A带电量为q，B带电量为Q，

AB间距离为a,OB间距离为h ,由库仑定律得 F

F kQqatan ，由三角形OAB得，以B球为研究对象， 2ha

受力如图3所示，由平衡条件得tan F，由以上三式 mg

mga2tan 得q ， kQ

所以q2tan45 3 () 3，故正确选项为D。 q1tan30

4．完全相同的直角三角形滑块A、B如图1-25所示叠放，设A、B接触的斜面光滑，A与桌面的动摩擦因数为 ，现在B上施加一水平推力F，恰好使A、B保持相对静止且一起匀速运动，则A对桌面的动摩擦因数

跟斜面倾角 的关系为 （ ）

A. tan B. 2tan

B. C.

1tan D. 与 无关

2

解析：设两三角形滑块的质量均为m，对整体有：F 2mg 2 mg

mg，Nsin F 滑块B受力如图所示，则对B有：Ncos

可解得： 1ta n 25．如图1-26所示，绳子AO的最大承受力为150N，绳

子BO的最大承受力为100N，绳子OC强度足够大.要使绳子不断，悬挂重物的重力最多为（ ）

A．100N B.150N

C. D.200N

解析：在增加重力时，不知哪根绳子先断.故我们选择O点为研究对象，先假设OA不会被拉断，OB绳上的拉力先达最大值，则：TOBm 100N，由拉密定理得：

T0AT OBm sin120 sin150

解得

：T0A ，OA将被拉断.前面假设不成立. TOAm

再假设OA绳子拉力先达最大值，T0Am 150N，此时，由拉密定理得：

T0AmTOB sin120 sin150

解得：TOB 87N TOBm 100N，故OB将不会断.

此时

，G TOAm sin9 0 3,故悬挂重物的重力最多只能

为，sin12 0

所以C正确，答案C。

6．如图1-27所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上

，

使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（ ）

A．F1B．F2 C．F3 D．F4

解析：物体受力平衡时，无论如何建立直角坐标系，两个方向上的合力均为零。若以OA和垂直于OA方向建立坐标系，可以看出该力沿F1方向，A物体不能平衡；以水平和竖直方向建立坐标系，F4不能平衡。因此选BC，答案：BC

7．如图1-28所示，一辆汽车沿水平面向右运动，通过定滑轮将重物A缓慢吊起，在吊起重物的过程中，关于绳子的拉力FT、汽车对

地面的压力FN和汽车受到的摩擦力Ff的说法中正确的是（）

A．FT不变，FN不变，Ff逐渐增大

B．FT不变，FN逐渐增大，Ff逐渐增大

C．FT逐渐增大，FN不变，Ff逐渐增大

D．FT逐渐减小，FN逐渐增大，Ff逐渐增大

解析：由平衡知识可得，绳中拉力FT的大小不变，总等于物A的重力；假设汽车在滑轮的正下方，则绳中拉力FT的水平分量为零，此时汽车对地面的压力FN最小，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff为零；当汽车距滑轮下方为无穷远处时，绳中拉力FT的竖直分量为零，汽车对地面的压力FN最大，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff最大，故选B．答案：B

8. 图1-29中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是

A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里

B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里

C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外

D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外

解析：本题“滤速器”即速度选择器，工作条件是电场力与洛仑兹力平衡，即qvB=qE，所以v=E/B。显然“滤速器”只滤“速”，与粒子电性无关

，

故可假设粒子电性为正，若a板电势较高，则电场力方向指向b板，洛仑兹力应指向a板方可满足条件，由左手定则可得选项A是正确的；若a板电势较低，同理可得选项D是正确的。答案：AD。

9．对如图1-30所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是( )

A．A轮带动B轮沿逆时针方向旋转 B．B轮带动A轮沿逆时针方向旋转

C．C轮带动D轮沿顺时针方向旋转D．D轮带动C轮沿顺时针方向旋转 解析：若AB逆时针旋转，则A对皮带的静摩擦力向左、B对皮带的静摩擦力向右才能将上方皮带拉紧，因此皮带相对A轮有向右运动趋势，A为从动轮，B正确；同理，D项正确。答案：BD。

10．(08成都模拟)如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴

一个钢球P，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，

使球缓慢偏移，在移动中的每个时刻，都可以认为钢球处于平衡状

态。若外力F的方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角θ＜

90且弹簧的伸长量不超过其弹性限度，则图中给出的弹簧伸长量x

与cosθ的函数关系图像2中，最接近的是（ ）

。

D解析：对物体受力分析，作出力的矢量三角形，就可解答。

二、填空和实验题(每空4分，共32分）

11. 如图6所示，在两块相同的竖直木板之间，

夹

有质量均为ｍ的４块相同的砖，用两大小均为Ｆ的水平力压紧木板，使砖静止，则第２与第１块砖间的摩擦力为。

解析：Mg 将第２、3块砖看成一个整体。由于对称性，第1、4块砖对2、3整体的摩擦力必定相同，且二者之和等于2、3整体的重力。所以第２与第１块砖的摩擦力大小为mg。

12．如图1-32所示，质量为m，带点量为-q的微粒以速度v与水平成450进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。如微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E=，磁感应强度B=。

解析：微粒在重力、电场力和洛仑兹力作用下处于平衡状态，受力分析如图，可知，

qE mgqvB 2mg

得电场强度E

13．在“探究力的等效和替代的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图1-33）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

Ａ．两根细绳必须等长。

Ｂ．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。

Ｃ．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。

mg，磁感应强度B q2mg qv

D．同一次实验中，O点位置允许变动。

E．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向，把橡皮条的节点拉到O点。

F．实验中，把橡皮条的节点拉到O点时，两弹簧秤之间的夹角应取900不变，以便于算出合力的大小

其中正确的是________。（填入相应的字母）

解析：探究一个规律不应该只用特殊的来代替一般。所以本实验中两个分力的大小应不相等，所以橡皮条也就不在两绳夹角的平分线上，而两绳的长度可以不等。所以A、B不对。实验要求作用的效果要相同，因此O点的位置不能变动。因此D不对。实验中合力的大小应是量出来而不是算出来的，所以F不对。答案：C。

14．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1-34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

及贴纸木块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

解析：(1)因纸质量较小，两者间摩擦力也小，不易测量。纸贴在木板上，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.

；

② F Mg

③弹簧测力计

三、计算题（本题共5小题，共70分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

15．如图1-35所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处于静止状态.现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态.如果外力F方向始终 水平，最大值为2G，试分析：

(1)轻绳张力T的大小取值范围.

(2)在图1-36中画出轻绳张力(T)与cosθ的关系图象.

解：当水平拉力F＝0时，轻绳处于竖直位置时，绳子张力最小T1=G 当水平拉力F＝2G时，绳子张力最大

T2 G (2G) G

因此轻绳的张力范围是G≤T≤22G

（2）设在某位置球处于平衡位置由平衡条件

得

所以T 示。

16．如图1-37所示，在竖直平面内固定有两条

平

G1即T ，得图象如图所cos cos

行的金属导轨ab、cd，导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=0.80T，与导轨相连的电源电动势E=3.0V，内阻r=0.5Ω，水平放置的导体棒MN的电阻R=1.5Ω，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时，导体棒刚好保持静止状态，求：

（1）磁场的方向；

（2）当开关S与2接通后，导体棒MN在运动过程中，单位时间（1s）内扫过的最大面积。设导轨足够长。

解析：(1)当S接1时，棒刚好静止，则MN所受的安培力方向竖直向上，由左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向里。

(2)设导轨的间距为L，MN棒的的质量为m。当S接1时，导体棒刚好静止，则

mg=BEL R r

设最终稳定时MN的速率为v，则

BI’L=mg 而 I'

m2/s

17．三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为r0的环1上，彼此间距相等，绳穿过半径为r0的第2个圆环，另一端同样地系在半径为2r0的环3上，如图1-38所示，环1固定在水平面上，整个系统处于

平衡状态.试求第2个环中心与第3个环中心之间的距

离.(三个环都是用相同的金属丝制作的，摩擦不计) BLvRE1.5 3 2.8 解得：Lv RB(R r)0.8 (1.5 0.5)2 0

解析：因为环2的半径为环3的2倍，环2的周长为环3的2倍，三环又是用同种金属丝制成的，所以环2的质量为环3的2倍。设m为环3的质量，那么三根绳承担的力为3mg，于是，环1与环3之间每根绳的张力FT1=mg

。

没有摩擦，绳的重量不计，故每根绳子沿其整个长度上的张力是相同的（如图所示）FT1= FT2=mg。

对环3，平衡时有：3FT1-mg-3 FT2cosα=0，

由此cos 2 3

环2中心与环3中心之距离：x r0cot r0cos cos 2， 即x 2

5r0

18．如图1-39所示，一台轧钢机的两个滚子,直径各为d=50cm,以相反方向旋转,滚子间距离为a=0.5cm,如果滚子和热钢间的动摩擦因数为0.1,试求进入滚子前钢板的最大厚度。

解析：热钢板靠滚子的摩擦力进入滚子之间，根据摩擦力和压力的关系，便可推知钢板的厚度

以钢板和滚子接触的部分为研究对象，其受力情况如图所示，钢板能进入滚子之间，则在水平方向有:fcos Nsin (式中f N)，

所以由两式可得：μ≥tanθ

设滚子的半径为R，再由图中的几何关系可得 R2 (R

tan b a2)2，将此式代入得b≤(d+a)-b aR a

d

2代入数据得b≤0.75cm

即钢板在滚子间匀速移动时，钢板进入流子前厚度的最大值为

0.75cm.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p9d4.html