【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-1-1 力与物体的平衡(含解析)新人教版
1.(2014年高考广东卷)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是( )
A.M处受到的支持力竖直向上
B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向
D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
解析:支持力的方向与接触面垂直,所以M处的支持力的方向与地面垂直,即竖直向上,N处支持力的方向与接触面垂直,即垂直MN向上,故选项A正确,选项B错误;摩擦力的方向与接触面平行,与支持力垂直,故选项C、D错误.
答案:A
2.(2014年高考山东卷)如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )
A.F1不变,F2变大 B.F1不变,F2变小
C.F1变大,F2变大 D.F1变小,F2变小
解析:本题考查受力分析、物体的平衡.在轻绳被剪短前后,木板都处于静止状态,所以木板所受的合力都为零,即F1=0.因两根轻绳等长,且悬挂点等高,故两根轻绳对木板的拉力相等,均为F2.对木板进行受力分析,如图所示,则竖直方向的平衡方程为2F2cos θ=G,轻绳剪去一段后,θ增大,cos θ减小,故F2变大.选项A正确.
答案:A
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3.如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于容器壁的P点.已知容器半径为R、与水平面间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角θ=30°.下列说法正确的是( )
A.容器相对于水平面有向左的运动趋势
B.容器对小球的作用力竖直向上
C.弹簧对小球的作用力大小为mg
D.弹簧原长为R+
解析:由于容器和小球组成的系统处于平衡状态,故容器相对于水平面没有向左运动的趋势,A项错;容器对小球的作用力是弹力,指向球心O,B项错;对小球进行受力分析,如图所示,由θ=30°得小球受到容器的支持力和弹簧对小球的弹力大小均为mg,C项错;由几何知识知图中弹簧长度为R,压缩量为,故原长为R+,D项正确.
答案:D
4.(多选)竖直细杆上套有一个1 kg的小圆环,圆环左侧系住一劲度系数k=500 N/m的轻弹簧,已知弹簧与竖直方向的夹角θ=37°,圆环始终静止,则以下分析正确的是( )
A.当弹簧伸长量x=2.5 cm时,圆环与竖直杆的摩擦力为零
B.当弹簧伸长量x=0.5 cm时,圆环与竖直杆的弹力F=1.5 N
C.保持弹簧伸长量不变,适度减小θ,圆环与细杆之间的弹力变小
D.保持弹簧伸长量不变,适度减小θ,圆环与细杆之间的摩擦力变小
解析:当kxcos 37°=mg时,圆环与竖直杆的摩擦力为零,此时x=2.5 cm,A对;弹簧伸长量x=0.5 cm时,圆环与竖直杆的弹力F=kxsin 37°=1.5 N,B对;保持弹簧伸长量不变,适度减小θ,圆环与竖直杆的弹力F=kxsin θ随之变小,C对;保持弹簧伸长量不变,适度减小θ,弹簧弹力的竖直分量增大,但初始状态摩擦力的方向未知,故不能断定其摩擦力的变化情况,D错.
答案:ABC
5.(多选)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上,现用大小均为F,方向相反的水平力分别推A和B,它们均静止不动,则( )
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A.A与B之间不一定存在摩擦力
B.B与地面之间可能存在摩擦力
C.B对A的支持力一定大于mg
D.地面对B的支持力的大小一定等于(M+m)g
解析:木块A受力如图甲所示,Ff、FN分别为B对A的摩擦力、支持力,如果F与mg的合力与FN等大反向,则Ff=0,如果mgsin θ>Fcos θ,则Ff沿斜面向上,如果mgsin θFf1,故选项B、D正确,选项A、C错误.
答案:BD
8.(多选)(2014年江苏省苏北四市联考)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°.则下列说法正确的是( )
A.滑块可能受到三个力作用
B.弹簧一定处于压缩状态
C.斜面对滑块的支持力大小可能为零
D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg
解析:轻弹簧可能处于自然伸长状态,也可能处于压缩状态,还可能处于伸长状态;当轻弹簧处于自然伸长状态时,滑块受重力、斜面的支持力和静摩擦力作用,所以选项A正确,选项B错误;假设斜面对滑块的支持力大小为零,则滑块只受弹簧的弹力和重力,这两个力不在一条直线上,所以滑块不会静止在斜面上,选项C错误;当滑块静止在斜面上时,沿斜面方向受力平衡,因此摩擦力等于重力沿斜面的分力,选项D正确.
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答案:AD
9.(多选)如图所示,倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的滑轮O(可视为质点).A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中B始终保持静止.则在绳子到达竖直位置之前,下列说法正确的是( )
A.物块B受到的摩擦力一直沿着斜面向上
B.物块B受到的摩擦力先减小后增大
C.绳子的张力一直增大
D.地面对斜面体的支持力始终等于A、B和斜面体的重力之和
解析:小球A下摆过程中,物体B始终保持静止,则小球A不对外做功,机械能守恒,小球A速度不断增大,到最低点时速度最大,这时小球A对绳的拉力最大,故绳子的张力一直增大,选项C正确.设r为小球A到滑轮的绳长,到达最低点时,小球A的速度为v,则由机械能守恒定律得,mgr=mv2,又由牛顿第二定律得F-mg=m,所以小球A对绳的拉力为F=m+mg=3mg,此时物块B在平行于斜面的方向上所受摩擦力为Ff=F-4mgsin 30°=3mg-2mg=mg,方向沿斜面向下,由此可知物块B受到的摩擦力先沿斜面向上,为2mg,后逐渐减少到零,再沿斜面向下逐渐增大到mg,选项A错误,B正确.A下摆过程中整体处于失重状态,所以地面对斜面体的支持力小于A、B和斜面体的重力之和,选项D错误.
答案:BC
10.如图所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量m=4 kg 的小球,小球与圆心的连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=20 N,整个系统平衡,g取10 m/s2,则以下正确的是 ( )
A.1和2之间的摩擦力是20 N
B.2和3之间的摩擦力是20 N
C.3与桌面间摩擦力为20 N
D.物块3受6个力作用
解析:隔离物块1,分析受力,由平衡条件可得,1和2之间的摩擦力是0,选项A错误.轻绳的拉力为mgcos 60°=20 N.对物块1、2、3整体分析受力,由平衡条件可知,3与桌面间摩擦力为零,选项C错误.对物块1、2整体分析受力,由平衡条件可知,2和3之间的摩擦力是20 N,选项B正确.隔离物块3,分析受力,物块3受到重力、物块1、2的压力、物块2对物块3向右的摩擦力、轻绳的拉力、桌面的支持力5个力作用,选项D错误.
答案:B
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11.(多选)(2014年山东德州二模)如图所示,将两个相同的木块a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上.a、b之间用一轻弹簧连接.b的右端用细绳与固定在斜面上的挡板相连.开始时a、b均静止,弹簧处于压缩状态,细绳上有拉力.下列说法正确的是( )
A.a所受的摩擦力一定不为零
B.b所受的摩擦力一定不为零
C.细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变
D.细绳剪断瞬间b所受摩擦力可能为零
解析:弹簧处于压缩状态,a所受的摩擦力方向向上,一定不为零,选项A正确;b所受的摩擦力可能为零,选项B错误;细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变,b所受摩擦力可能为零,选项C、D正确.
答案:ACD
12.如图所示,在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态,现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转到A正上方的Q点处,已知P、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和斜面C始终保持静止不动,A、B可视为质点.关于此过程,下列说法正确的是( )
A.物体A受到斜面的支持力先增大后减小
B.物体A受到斜面的支持力一直增大
C.地面对斜面C的摩擦力先增大后减小
D.地面对斜面C的摩擦力先减小后增大
解析:对小物体A受力分析如图甲,设斜面倾角为θ,F与垂直斜面方向的夹角为α,则FN=mgcos θ+Fcos α,F=k,B向上转,α减小,FN增大,当α=0°时,FN达最大,然后减小,故A正确,B错误.对整体受力分析如图乙,随着F向下转,Ff′在减小,故C、D均错误.
答案:A
13.如图所示,相互垂直的固定绝缘光滑挡板PO、QO竖直放置在重力场中,a、b为两个带有同种电荷的小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左的作用力F作用于b时,a、b紧靠挡板处于静止状态.现若稍改变F的大小,使b稍向左移动一小段距离,则当a、b重新处于静止状态后( )
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A.a、b间电场力增大
B.作用力F将减小
C.地面对b的支持力变大
D.地面对b的支持力变小
解析:带电小球a受力变化问题符合图解法的特征.使b稍向左移动一小段距离后,二者连线与竖直方向夹角减小,即F库与竖直方向夹角减小,如图分析知F库减小,FN减小,选项A错误.球a、b之间的库仑力可以看成内力,故把a、b当成一个整体可知水平作用力F与FN平衡,故F减小,B正确.地面对b球的支持力等于两个小球的重力,故不变,C、D都错误.
答案:B
14.(多选)(2014年郑州质检)如图所示,物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮.A静止在倾角为45°的粗糙斜面上,B悬挂着.已知mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°减小到30°,那么下列说法中正确的是( )
A.弹簧的弹力不变
B.物体A对斜面的压力将减小
C.物体A受到的静摩擦力将减小
D.弹簧的弹力及A受到的静摩擦力都不变
解析:对物体A受力分析如图所示,设此时FfA沿斜面向上,由平衡条件可得mAgsin 45°=F+FfA,可得FfA=(-1)mBg,当斜面倾角为30°时,可得FfA′=(-1)mBg=mBg.可见,物体A受的静摩擦力方向沿斜面向上,且变小,所以物体A不会相对斜面滑动,弹簧的弹力始终等于物体B的重力不变,故A、C正确,D错误;物体A对斜面的压力由FN=mAgcos 45°变为FN′=mAgcos 30°,变大了,故B错误.
答案:AC
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