2020届高考物理山东版二轮习题：专题一第1讲　力与物体的平衡 WORD版含解析.docx

1、第1讲力与物体的平衡一、单项选择题 1.(2019山东临沂检测)如图所示,甲、乙两物块质量相同,静止放在水平地面上。甲、乙之间、乙与地面间的动摩擦因数均相同,现对甲施加一水平向右的由零开始不断增大的水平拉力F(物体间最大静摩擦力等于滑动摩擦力),则经过一段时间后()A.甲相对于乙会发生相对滑动B.乙相对于地面会发生相对滑动C.甲相对乙不会发生相对滑动D.甲相对于乙、乙相对于地面均不会发生相对滑动答案A设甲、乙的质量均为m,甲、乙之间以及乙与地面之间的动摩擦因数为,则甲、乙之间的最大静摩擦力为:fmax=mg,乙与地面间的最大静摩擦力为:fmax=2mg,因fmaxfmax=mg时,甲、乙之间会

2、发生相对滑动,故选项A正确,B、C、D均错误。2.(2019山东滨州二模)浙江乌镇一带的农民每到清明时节举办民俗活动,在一个巨型石臼上插入一根硕大的毛竹,表演者爬上竹梢表演各种惊险动作。如图所示,下列说法正确的是()A.在任何位置表演者静止时只受重力和弹力作用B.在任何位置竹竿对表演者的作用力必定与竹竿垂直C.表演者静止时,竹竿对其作用力必定竖直向上D.表演者越靠近竹竿底部所受的摩擦力就越小答案C毛竹上的表演者静止时受重力、弹力和摩擦力,故选项A错误;表演者静止时,竹竿对其作用力(弹力和摩擦力的合力)与重力等大反向,即竹竿对表演者的作用力必定竖直向上,故选项B错误,C正确;表演者越靠近竹竿底部

3、所受的摩擦力不一定越小,故选项D错误。3.(2019山东济南模拟)如图所示,在倾角为37的斜面上放置一质量为0.5 kg的物体,用一大小为1 N平行斜面底边的水平力F推物体时,物体保持静止。已知物体与斜面间的动摩擦因数为32,物体受到的摩擦力大小为(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2)()A.3 NB.23 NC.10 ND.26 N答案C物体所受的摩擦力为静摩擦力,物体在平行斜面底边的方向上受到的摩擦力为Fx,有Fx=F,在沿斜面方向上受到的摩擦力为Fy,有Fy=mg sin 37,则物体所受摩擦力的大小等于F2+(mgsin37)2=10 N,故选项C正确。4.

4、2019年10月1日上午,在庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵仪式上,空中护旗梯队拉开了阅兵分列式的序幕,20架武装直升机组成巨大的“70”字样飞越天安门上空让人记忆犹新,大长中华之气。而其领头的直升机悬挂的国旗更是让人心潮澎湃。若国旗、钢索和配重大约为600 kg,目测钢索与竖直方向的角度约为12,若钢索与配重受到的空气阻力不计,重力加速度g=10 m/s2,已知较小时tan (弧度制)。国旗受到的空气阻力约为()A.6 000 NB.2 500 NC.1 200 ND.600 N答案C对国旗受力分析可知如图,国旗受三个力,重力、绳子的拉力和空气的阻力,其中空气的阻力与运动的方向相反,沿水平

5、方向。因夹角=12,则tan 120.2,根据共点力平衡F=mgcos,f=mg tan =600100.2 N=1 200 N,故C正确,A、B、D错误。5.(2019山东济宁质检)如图所示,物体B叠放在物体A上,A、B的质量均为m,且上、下表面均与斜面平行,它们以共同速度沿倾角为的固定斜面C匀速下滑,则()A.A、B间没有静摩擦力B.A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上C.A受到斜面的滑动摩擦力大小为mg sin D.A与斜面间的动摩擦因数=tan 答案D对物体B受力分析可知,B一定受重力、支持力,将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力,B能匀速下滑,受力一定平衡,故A对B应有沿斜面向上的静摩擦

6、力;根据力的相互作用规律可知,A受到B的静摩擦力应沿斜面向下,故A、B错误。对A、B整体分析,并将整体重力分解,可知沿斜面方向上,重力的分力与摩擦力等大反向,故A受的滑动摩擦力沿斜面向上,大小为2mg sin ,C错误。对A、B整体分析,受重力、支持力和滑动摩擦力,由于匀速下滑,故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡,故2mg sin =2mg cos ,解得=tan ,D正确。6.(2019山东日照一模)如图所示,两个质量分别为3m、m的小圆环A、B用细线连着,套在一个竖直固定的大圆环上,大圆环的圆心为O。系统平衡时,细线所对的圆心角为90,大圆环和小圆环之间的摩擦力及线的质量忽略不计,重力

7、加速度大小用g表示,下列判断正确的是()A.小圆环A、B受到大圆环的支持力之比是 31B.小圆环A受到大圆环的支持力与竖直方向的夹角为15C.细线与水平方向的夹角为30D.细线的拉力大小为32mg答案A对A和B进行受力分析,根据平行四边形定则作出重力和支持力的合力的大小等于细线拉力的大小,设支持力与竖直方向的夹角分别为和,如图所示:根据正弦定理可得:3mgsin45=Tsin,mgsin45=Tsin由于T=T,+=90可得:=30,=60,T=T=62mg再次利用正弦定理:NAsin(180-45-30)=3mgsin45,NBsin(180-45-60)=mgsin45可得:NANB=31

8、,故选项A正确,B、D错误;根据几何知识可知,细线与水平方向的夹角为180-(45+30)-90=15,故选项C错误。二、多项选择题7.如图所示,间距为0.3 m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为,匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨向上,大小随时间变化的规律为B=(2+2t)T。将一根长为0.3 m、质量为0.2 kg的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒中通有大小为1 A、方向为从a到b的电流。t=0和t=2 s时刻,导体棒刚好都能处于静止状态。取g=10 m/s2。则()A.平行导轨倾角=30B.导体棒对平行导轨的压力为1 NC.导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力为0.6 ND.在t=1 s

9、时,导体棒所受的摩擦力为0答案CD据题意t=0和t=2 s时刻,导体棒恰好能处于静止状态,可知t=0时,导体棒受到的摩擦力刚好达到最大值,方向沿导轨向上,t=2 s时最大静摩擦力沿导轨向下,即t=0时,mg sin =fm+B1IL,t=2 s时,mg sin +fm=B2IL,联立得=37,fm=0.6 N,故A错误,C正确;导体棒对导轨的压力为FN=FN=mg cos 37=1.6 N,故B错误;t=1 s时,BIL=mg sin ,导体棒所受摩擦力为零,故D正确。8.(2019山东青岛一模)如图,固定在地面上的带凹槽的长直杆与水平面成=30角,轻质环a套在杆上,置于凹槽内质量为m的小球b

10、通过一条细绳跨过定滑轮与环a连接。a、b静止时,细绳与杆间的夹角为30,重力加速度为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是()A.a受到3个力的作用B.b受到3个力的作用C.细杆对b的作用力大小为12mgD.细绳对a的拉力大小为33mg答案BD轻质环a套在杆上,没有质量,不受重力,不计摩擦,则a静止时细绳的拉力与杆对a的弹力平衡,故拉a的细绳与杆垂直,a受到两个力作用,故A错误;对b球受力分析可知,b受到重力、细绳的拉力和杆对b球的弹力,b受到3个力的作用,故B正确;以b为研究对象,受力分析如图所示,根据几何关系可得=30,细杆对b的作用力大小为N,则:2N cos 30=mg,则N=33mg,故

11、C错误;对b分析,细绳的拉力大小T=N=33mg,则细绳对a的拉力大小为T=33mg,故D正确。9.如图所示,在竖直平面内,一轻质绝缘弹簧上端固定在P点,下端与带电小圆环连接,带电小圆环套在半径为R的光滑绝缘大圆环上,大圆环的圆心O点固定一个带电小球,带电小圆环与带电小球均可看做点电荷,它们的电性相同且电荷量大小均为q,P点在O点的正上方,当把带电小圆环放在大圆环A、B位置时,带电小圆环均能保持平衡,且B点与O点在同一水平线上,带电小圆环在B位置平衡时,大圆环与带电小圆环之间刚好无相互作用力,已知APO=AOP=30,静电力常量为k,则下列说法正确的是()A.带电小圆环在A位置时弹簧一定处于压

12、缩状态B.带电小圆环在A位置平衡时,大圆环与带电小圆环之间无弹力C.带电小圆环的重力为kq2R2D.弹簧的劲度系数为kq2R3答案BD在B位置时,对带电小圆环受力分析可知:G=kq2R2tan 60=3kq2R2,选项C错误;小圆环在A位置时,若弹簧给带电小圆环斜向下的弹力,不论有没有大圆环的弹力,带电小圆环都不可能平衡,故弹簧一定处于拉伸状态,选项A错误;带电小圆环在A位置平衡时,对带电小圆环受力分析,假设两圆环之间的相互作用力为F,由平衡条件可知:FAP sin 30=F+kq2R2sin 30,FAP cos 30+F+kq2R2 cos 30=G,解得F=0,即两圆环之间无弹力,选项B

13、正确;由平衡条件可知,A、B两位置的弹簧弹力分别为:FA=kq2R2,FB=kq2R2cos60=2kq2R2,弹簧形变量为x=R,由胡克定律得弹簧的劲度系数k=Fx=FB-FAR=kq2R3,选项D正确。命题拓展预测1.如图是当前街头常见的踩踏式独轮电动车示意图,其中间是一个由电动机驱动的独轮,两侧各有一块踏板。当人站在踏板上向右做直线运动时,关于踏板对脚的摩擦力,下列说法正确的是()A.考虑空气阻力,以图甲的状态向右匀速运动时,脚所受摩擦力向左B.不计空气阻力,以图甲的状态向右加速运动时,脚所受摩擦力向左C.考虑空气阻力,以图乙的状态向右匀速运动时,脚所受摩擦力可能为零D.不计空气阻力,以

14、图乙的状态向右加速运动时,脚所受摩擦力不可能为零答案C考虑空气阻力,当人处在如题图甲所示的状态向右匀速运动时,根据平衡条件,则脚所受摩擦力向右,故A错误;不计空气阻力,当人处在如题图甲所示的状态向右加速运动时,脚受到的摩擦力向右,故B错误;考虑空气阻力,当人处在如题图乙所示的状态向右匀速运动时,根据平衡条件,则重力、支持力与空气阻力处于平衡,则脚所受摩擦力可能为零,故C正确;不计空气阻力,当人处在如题图乙所示的状态向右加速运动时,根据牛顿第二定律,脚受到的重力与支持力提供加速度,那么脚所受摩擦力可能为零,故D错误。2.如图所示,六根原长均为L的轻质细弹簧两两相连,在同一平面内六个大小相等、互成

15、60的恒定拉力F作用下,形成一个稳定的正六边形。已知正六边形外接圆的半径为R,每根弹簧的劲度系数均为k,弹簧在弹性限度内,则F的大小为()A.k2(R-L)B.k(R-L)C.k(R-2L)D.2k(R-L)答案B正六边形外接圆的半径为R,则弹簧的长度为R,弹簧的伸长量为x=R-L,由胡克定律可知,每根弹簧的弹力为f=kx=k(R-L),两相邻弹簧夹角为120,两相邻弹簧弹力的合力为F合=f=k(R-L),弹簧静止且处于平衡状态,由平衡条件可知,F的大小为F=F合=k(R-L),故B正确,A、C、D错误。3.在日常生活中,力的分解有着广泛的应用,如甲图为用斧子把木桩劈开的图,已知两个侧面之间的夹角为2,斧子对木桩施加一个向下的力F时,产生了大小相等的两个侧向分力F1、F2(斧子重力不计),由乙图可得下列关系正确的是()甲乙A.F1=F2=F2sinB.F1=F2=F2cosC.F1=F2=F2sin2D.F1=F2=F2cos2答案A将力F分解如图:则:F=F1 cos(90-)+F2 cos(90-)=2F1 cos(90-)=2F1 sin ,因此有:F1=F2=F2sin,故A正确,B、C、D错误。