高考物理冲刺50练 相互作用与物体平衡.doc

2015高考冲刺50练2相互作用与物体平衡一选择题1（2015中原名校摸底联考）一质量为m的均匀的光滑直杆，一端固定在地面上的水平转轴上，直杆可在竖直平面内自由转动，另一端放在边长为l的正方体木块左边缘上，方木块左边缘距转轴o的距离为2l，系统平衡，如图3所示，现用水平推力f，让方木块沿地面缓慢靠近转轴o，已知当地重力加速度为g，在此过程中，下列结论正解的是( ) a转轴o对杆的作用力一直沿杆方向 b.方木块和转轴o对杆的作用力的合力一直减小 c.当方木块推进距离为l时转轴o对杆的作用力的大小为，方向沿杆 d.当方木块推进距离为1.5l时转轴o对杆的作用力的大小为，方向沿杆【参照答案】d 【名师解析】方木块对直杆作用力方向垂直于直杆，直杆重力方向竖直向下，作用点为直杆重心（几何中心），让方木块沿地面缓慢靠近转轴o，转轴o对杆的作用力不沿杆方向，选项a错误。直杆可视为处于动态平衡状态，合力为零，所以方木块和转轴o对杆的作用力的合力一直都与重力平衡，选项b错误。当方木块推进距离为l时，方木块对直杆作用力方向与竖直方向成45，作用点在直杆重心，由平衡条件可知，转轴o对杆的作用力沿杆方向，大小与方木块对直杆作用力大小相等，设为f，由2fcos45=mg可得，转轴o对杆的作用力的大小为f=，方向沿杆，选项c正确。当方木块推进距离为1.5l时，转轴o对杆的作用力的方向不沿直杆，选项d错误。2（2015唐山摸底）南京青奥会开幕式中，河南少林塔沟武术学校的学员，在滑轮的拖拽下高高飞起，和他的同学们一起完成了筑梦之塔的实验，现在把他们某次训练过程中的情节简化成如下模型：地面上的人通过定滑轮用钢丝先将某学员拉到24m高处静止，然后将其拉到42m高处静止，如图所示。忽略滑轮与轴之间的摩擦以及钢丝的质量，前后两次比较 a地面上的人受到的支持力变小b地面上的人受到的摩擦力变大c该学员受钢丝拉力变小d滑轮受到钢丝的作用力变大【参照答案】b【名师解析】地面上的人通过定滑轮用钢丝先将某学员拉到24m高处静止，然后将其拉到42m高处静止，细绳中拉力不变，该学员受钢丝拉力不变，都等于学员的重力，拉力与水平面的夹角减小，在竖直方向的分力减小，水平方向分力增大，对地面上的人由平衡条件可知地面上的人受到的支持力变大，地面上的人受到的摩擦力变大，选项ac错误b正确。滑轮受到钢丝的作用力变小，选项d错误。3（2015年武汉部分学校调研测试）如图所示，两个质量为m、横截面半径为r的半圆柱体a、b放置在粗糙水平面上，a、b的圆心o1、o2之间的距离为l，在a、b上放置一个质量为2m、横截面半径也为r的光滑圆柱体c（圆心为o3），a、b、c始终处于静止状态。则aa对地面的压力大小为3mgb地面对a的作用力的方向由o1指向o3c若l减小，a、c之间的弹力减小d若l减小，地面对b的摩擦力增大【参照答案】c【名师解析】把abc看作整体，分析受力，由平衡条件可知，地面对a的支持力等于2mg，由牛顿第三定律可知，a对地面的压力大小为2mg，选项a错误。隔离a受力分析，a受到地面对a的作用力(包括支持力和摩擦力)、重力和c对a的作用力。由于c对a的作用力的方向由o3指向o1，所以地面对a的作用力的方向不是由o1指向o3，二是偏上，选项b错误。隔离c分析受力，由平衡条件可知，若l减小，a对c的支持力减小，a、c之间的弹力减小，选项c正确。隔离b受力分析，由平衡条件可知，若l减小，地面对b的摩擦力减小，选项d错误。4.（2015高三洛阳市期中考试）作用于同一点的两个力，大小分别为f1=5n，f2=3n，这两个力的合力f与f1的夹角为，则可能为（ ）a30b45c60d90【参照答案】a【名师解析】根据三角形定则，应用作图法，求出合力f与f1的夹角的最大值，再进行选择运用三角定则作出两个力f1和f2合力f，如图，根据几何知识得到，当f2与合力f垂直时，最大，设的最大值为m，则有sinm=0.6，m=37，所以可能为30选项a正确。点评：本题实质是极值问题，采用作图法分析极值的条件是常用的方法中等难度，是好题5（2015河北省邯郸摸底）如图，质量为m、半径为r的半球形物体a放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球b，则aa对地面的压力等于(mm)gba对地面的摩擦力方向向左cb对a的压力大小为d细线对小球的拉力大小为【参照答案】ac【名师解析】把ab视作一个整体分析受力，由平衡条件可知，地面对a的支持力等于(mm)g，a对地面的摩擦力为零，由牛顿第三定律，a对地面的压力等于(mm)g，选项a正确b错误。隔离b进行受力分析，b受到重力，水平方向的拉力和半球的弹力，画出力的矢量图，由力矢量三角形与几何三角形相似得： = ，解得a对b的支持力fn=，由牛顿第三定律可知，b对a的压力大小为，选项c正确。由 = ，解得细线对小球的拉力大小为ft=mg，选项d错误。6. （2015高三洛阳市期中考试）如图所示，一段不可伸长的轻绳通过光滑的定滑轮o连接在轻质硬杆的b端，杆的a端用铰链固定，滑轮在a点正上方，b端用另一段轻绳吊一重物p。现施加拉力f将b端缓慢上拉（绳均未断）在杆达到收支位置前a拉力f逐渐减小b拉力f逐渐变大c杆中的弹力大小不变d杆中的弹力逐渐变大【参照答案】ac【名师解析】画出b点的受力图，由平衡条件可知，拉力f和杆中弹力的合力大小等于p的重力。由力三角形和图中几何三角形oba相似可知，oamg=abfn=obft，在b端缓慢上移的过程中，ab不变，fn不变；ob逐渐减小，拉力f逐渐减小，所以选项ac正确。7.如图所示，一根铁链一端用细绳悬挂于a点。为了测量这个铁链的质量，在铁链的下端用一根细绳系一质量为m的小球，用一水平力作用在小球m上，待整个装置稳定后，测得两细绳与竖直方向的夹角为和，若tantan=13，则铁链的质量为：amb2m c3m d4m 【参照答案】b【名师解析】解析：对铁链和小球整体，tan= f/(m+m)g，隔离小球m，tan= f/mg，又tantan=13，联立解得m=2m。8（2015山东潍坊高三10月统考）如图所示，斜面小车m静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁。若在小车上加一物体m，且m、m相对静止，此时小车的受力个数为a3b4c5d6【参照答案】b 【名师解析】对小车和物体整体，所受重力和支持力均沿竖直方向，所以墙壁对小车作用力为零，小车受到重力。地面支持力和物块m的压力、摩擦力四个力作用，选项b正确。二计算题9（14分）（2015河北石家庄质检i）如图所示，质量m等于2kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m=1kg的小球相连。今用跟水平方向成60角的力f=10 n拉着球并带动木块一起向右匀速运动，运动中m、m相对位置保持不变，g取10ms2。求： （1）轻绳与水平方向夹角；（2）木块m与水平杆间的动摩擦因数。【参照答案】（1）30 （2）【名师解析】（1）（7分）m处于静止状态，其合力为零。（1分）以m为研究对象，由平衡条件得：水平方向fcos60ftcos0 （2分）竖直方向fsin60ftsinmg0 （2分）由得30（2分）（2）（7分）m、m整体处于静止状态，可看做整体，系统所受合力为零。（1分）以m、m整体为研究对象。由平衡条件得水平方向fcos60fn0 （2分）竖直方向fnfsin60mgmg0 （2分）由得（2分）说明：其他方法正确可参照给分。10. (10分）（2015云南师大附中月考）如图14所示，某人要将质量为m = 100kg的货箱搬到货车上，但他对货箱能够施加的最大作用力为600n，于是他找来一厚木板，搭成一高1.2m、长2m的斜面，货箱与木板和地面之间的动摩擦因数均为0.5，取g = 10m/s2，若货车始终静止于地面上，问： (1)若他施加水平力使货箱在地面上加速运动一段距离后进人斜面，之后用平行于斜面的力推货箱，不考虑货箱由水平面转入斜面时的能量损失，货箱在地面上滑动的距离至少是多远才能将货箱推上货车？ (2)如果他不让货箱在地面上加速，选择合适的施力角度，请通过相关计算论证他能否将货箱缓 慢推上货车并求出将货箱缓慢推上货车所需的最小作用力。【名师解析】（10分）（1）m在平面上运动时：fmg=ma1 设滑行距离为x1，则 当m滑上斜面，若到顶时速度刚好为0，设斜面长l，与地面夹角为，可知sin=0.6，cos=0.8，货箱沿斜面向上滑动时：fmgsin-mg cos=ma2 由、式解得：x1=8m （2）设与斜面夹角为恰好能匀速向上推动货箱 由以上两式解得： 上式可变为：，式中 由此时可知，要将货箱缓慢推上货车，所需力的最小值为 代入数据解得： 因此将货箱缓慢推上货车所需的最小作用力为，他不能将该木箱缓慢推上货车。 11（16分）（2015江苏省扬州中学质检）如图所示，截面是直角梯形的物块静置于光滑水平地面上，其两个侧面恰好与两个固定在地面上的挡板x和y相接触。图中ab高h=0.3m、ad长l=0.5m，斜面倾角=37。可视为质点的小物块p（图中未画出）质量m=1kg，它与斜面的动摩擦因数可以通过更换斜面表面的材料进行调节，调节范围是01。（sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度g取10m/s2,结果可保留根号.）（1）令=0，将p由d点静止释放，求小物块p在斜面上的运动时间；（2）令=0.5，在d点给p一个沿斜面向下的初速度v0=2m/s，求小物块p落地时的动能；（3）对于不同的，每次都在d点给小物块p一个沿斜面向下足够大的初速度以保证它能滑离斜面，求的取值在哪个范围内，挡板x始终受到压力的作用。【名师解析】（1）当=0时，p沿斜面下滑的加速度为a，由牛顿第二定律得：mgsin=ma，解得：a=gsin=6m/s2，由运动学公式得