2012届高中物理 专题02 力与物体的平衡

用心 爱心 专心 1 20122012 届同心圆梦专题二届同心圆梦专题二 物理物理 考试范围 力与物体的平衡考试范围 力与物体的平衡 1 1 选择题 本题共选择题 本题共 1010 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 4040 分 在每小题给出的四个选项中 有的只分 在每小题给出的四个选项中 有的只 有一个选项符合题目要求 有的有多个选项符合题目要求 全部选对的得有一个选项符合题目要求 有的有多个选项符合题目要求 全部选对的得 4 4 分 选对但不分 选对但不 全的得全的得 2 2 分 有选错的得分 有选错的得 0 0 分 分 1 下列各实例中弹力的方向描述正确的是 A 图甲中 地面对运动员的弹力B 图乙中 弯曲的细木棍对圆木的弹力 C 图丙中 碗对筷子的弹力D 图丁中 路灯杆对路灯的弹力 2 如下图甲所示 质量为 lkg 的物体在恒定外力作用下做减速运动 其初速度v0 该滑块 与水平面间的动摩擦因数为 0 64 则下列该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象可能正 确的是 取初速度方向为正方向 g 10m s2 A B C D 3 如右图所示 木块b放在一固定斜面上 其上表面水平 木块a放在b上 用平行于斜 面向上的力F作用于a a b均保持静止 则木块b的受力个数可能是 A 2 个 B 3 个 C 4 个 D 5 个 4 射箭是奥运会比赛项目之一 如右图甲为我国著名选手张娟娟的射箭场景 已知弓的顶 部跨度为l 弦均匀且弹性良好 其自由长度为l 发射时弦和箭可等效为右图乙的情景 假设弓的跨度保持不变 即箭在弦的正中间 弦夹住类似动滑轮的附加装置上 将箭发射 出去 已知弦的劲度系数为k 发射箭时弦的最大长度为l 3 5 弹性 限度内 则箭被发射瞬间所受的最大弹力为 设弦的弹力满足胡克 定律 A kl 用心 爱心 专心 2 B kl 15 16 C kl3 D kl2 5 如右图甲所示 一物块置于水平地面上 现用一个与竖直方向成 角的力F拉物块 现 使力F沿顺时针转动 并保持物块沿水平方向做匀速直线运动 得到拉力F与 变化关 系图线如右图乙所示 根据图中信息可知物块与地面之间的动摩擦 因数为 A 2 1 B 2 3 C 32 D 2 13 6 如右图所示 2 3 粗糙斜面的倾角为 30 轻绳通过两个滑轮与A相连 轻绳的另一端 固定于天花板上 不计轻绳与滑轮的摩擦 物块A的质量为m不计滑轮的质量 挂上物块 B后 当滑轮两边轻绳的夹角为 90 时 A B恰能保持静止且A所受摩擦力向下 则物块 B的质量为 A m 2 2 B m 4 25 C M D 2m 7 如下图所示 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 悬绳对工人的拉力大小为F1 墙壁对工人的弹力大 小为F2 空中作业时工人与玻璃的水平距离为定值 则 A G F sin 1 B GFcot 2 C 在空中同一位置作业 当桶中的水不断减少 F1与F2同时减少 D 若缓慢增加悬绳的长度 F1减小 F2增大 8 叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式 也是一种高难度的杂技 右 图所示为六人叠成的三层静态造型 假设每个人的重量均为G 下面五人的背部均呈水平 状态 则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为 A G 8 7 B G 4 3 用心 爱心 专心 3 C G 4 5 D G 2 3 9 如右图所示 图形凹槽半径R 30cm 质量m 1kg 的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下 处于静止状态 已知弹簧的劲度系数k 50N m 自由长度L 40cm 一端固定在圆心O处 弹簧与竖直方向的夹角为 37 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 则 A 物块对槽的压力大小是 15N B 物块对槽的压力大小是 13N C 槽对物块的摩擦力大小是 6N D 槽对物块的摩擦力大小是 8N 10 如右图所示 一圆环位于竖直平面内 圆环圆心处的一小球 OP OQ为两根细绳 一端 与球相连另一端固定在圆环上 OP呈水平 OQ与竖直方向成 30 角 现保持小球位置不 动 将圆环沿顺时针方向转过 90 角 则在此过程中 A OP绳所受拉力增大 B OP绳所受拉力先增大后减小 C OQ绳所受拉力先减小后增大 D OQ绳所受拉力先增大后减小 二 非选择题 本题共二 非选择题 本题共 6 6 小题 共小题 共 6060 分 分 11 8 分 如下图所示 物体A重GA 40N 物体B重GB 20N A与B B与地的动摩擦因数 相同 用水平绳将物体A系在竖直墙壁上 水平力F向右拉物体B 当F 30N 时 才能将 B匀速拉出 求接触面间的动摩擦因数多大 12 8 分 如下图所示 在水平粗糙横杆上 有一质量为m的小圆环A 用一细线悬吊一个 质量为m的球B 现用一水平拉力缓慢地拉起球B 使细线与竖直方向成 37 角 此时环 A仍保持静止 求 1 此时水平拉力F的大小 2 环对横杆的压力及环受到的摩擦力 用心 爱心 专心 4 13 8 分 某装置截面图如下图所示 一截面为等腰梯形的滑槽水平放置 一截面为等腰梯 形的滑块可在槽中滑动 已知滑块重G 20N 滑块与滑槽底面有较小空隙 滑块的底角 60 滑块与槽之间的动摩擦因数30 求要使滑块沿着滑槽匀速滑动 需要的水平 方向的作用力F的大小 14 12 分 如下图所示 质量32 Mkg 的木块A套在水平杆上 并用轻绳将木块与质量 3 mkg 的小球B相连 今用跟水平方向成 30 角的力310 FN 拉着球带动木块一起 向右匀速运动 运动中M m相对位置保持不变 取g 10m s2 求 1 运动过程中轻绳与水平方向夹角 2 木块与水平杆间的动摩擦因数 3 当 为多大时 使球和木块一起向右匀速运动的拉力最小 用心 爱心 专心 5 15 12 分 如下图所示 贴着竖直墙面的物体A的质量mA 0 2kg 放在水平面上的物体B 的质量mB 1 0kg 绳和滑轮间的摩擦均不计 且绳的OB部分水平 OA部分竖直 A和B 恰好一起匀速运动 取g 10m s2 求 1 物体B与桌面间的动摩擦因数 2 如果用水平力F向左拉B 使物体A和B做匀速运动 需多大的拉力 3 若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后 物体B受到的摩 擦力多大 16 12 分 在水平地面上放一木板B 重力为G2 100N 再在木板上放一货箱A 重力为 G1 500N 设货箱与木板 木板与地面的动摩擦因数 均为 0 5 先用绳子把货箱与墙拉 紧 如下图所示 已知 sin 0 6 cos 0 8 然后在木板B上施一水平力F 想把木板 从货箱下抽出来 F至少应为多大 用心 爱心 专心 6 2012 届同心圆梦专题卷物理专题二答案与解析 1 命题立意 通过实际情景考查弹力方向判断 思路点拨 弹力方向总是与接触面垂直 答案 D 解析 ABC 选项中的弹力均应与其接触面垂直 D 选项中杆的弹力与重力平衡 2 命题立意 特定条件下摩擦力的动静转化 思路点拨 开始摩擦力为滑动摩擦力与运动方向相反 但是物体速度减为零后 无法确定外 力与最大静摩擦力的大小 无法确定之后的摩擦力情况 答案 BD 解析 物体速度减速为零时 可能静止也可能反向运动 符合条件的为 BD 两个选 项 3 命题立意 受力分析 思路分析 1 质点受力分析的步骤可以概括为 重力一定有 弹力看周围 分析摩擦力 不漏电磁浮 2 摩擦力判断是难点 常用办法是定义法 假设法 平衡法 答案 CD 解析 b 物体一定受到的力有 a 物体对 b 物体的压力 重力 a 物体对 b 物体的 摩擦力 斜面对 b 物体的支持力 共四个力 可能受到斜面对 b 物体的摩擦力的作用 故正确 选项为 CD 4 命题立意 考查胡克定律 力的合成 思路点拨 1 胡克定律的应用关键是找准形变量 2 力的合成关键是熟练应用平行四 边形定则或三角形定则 答案 B 解析 弓弦张力 弓弦对箭的作用力 5 命题立意 考查从图象找出关键点进行分析问题的能力 思路点拨 注意图象上特殊点的坐标 这是图象问题中隐含条件的一种体现 从图象中可知 当力与竖直方向夹角为 30 和 120 时外力大小相等 是求解此题的关键 答案 C 解析 从图象中可以看出物体匀速 当力与竖直方向夹角为 30 和 120 时 外力 相等 设此时拉力大小为 F 则物体受重力 mg 支持力 N 摩擦力 f 和 F 处于平衡 根据平衡 条件可知 夹角为 30 时有 夹角为 120 时 力水平方向成 30 夹角 则由平衡条件得 联立解得 故 C 选项正确 6 命题立意 综合考查受力分析 摩擦力 力的合成 思路点拨 从 A 恰好静止且所受摩擦力方向向下入手 通过正交分解法求出绳的拉力 再对 右侧的滑轮受力分析 用合成法求出 B 的质量 答案 B 解析 由平衡条件可知绳中张力 对 B 物体分析有 7 命题立意 结合实际情景考查动态分析 正交分解 思路点拨 1 求解各力之间的关系可先将各力归入平行四边形或矢量三角形 2 水桶中 的水不断减少后系统总重力随之减少 缓慢增加悬绳的长度则悬线与玻璃的夹角不断减小 答案 C 解析 由受力分析可知 在空中同一位置作业 当桶中的水不断减少 不 变 重力变小 F1 与 F2 同时减少 若缓慢增加悬绳的长度 变小 重力不变 F1 与 F2 同 时减少 8 命题立意 整体法与隔离法 用心 爱心 专心 7 思路点拨 分析最中间运动员所受压力时可将上面三名运动员看作一个整体进行分析 答案 C 解析 上面的人的两只脚分别给中间的人的作用力为 0 5G 中间的左 右边的人 的每一只脚的作用力为 0 5G G 2 故下面的正中间的人背部受到的作用力为 0 75G 0 75G 1 5G 每一只脚对地面的压力为 1 5G G 2 1 25G C 对 9 命题立意 综合考查力的分解 弹力 摩擦力 思路点拨 物体在多个力作用下平衡 正交分解是最佳方案 答案 BC 解析 由受力分析可知物体退槽的压力 槽对物块的摩擦力 10 命题立意 共点力作用下物体的平衡 动态分析问题 思路点拨 1 将小球所受各个力放入矢量三角形 2 其中两绳子拉力夹角始终为 120 结合正弦定理可分析两绳子拉力的大小变化情况 答案 B 解析 由绳子移动过程中两绳的角度再结合由平行四边形定则可知 OP 绳所受拉力 先增大后减小 OQ 绳所受拉力不断减小 11 命题立意 考查摩擦力 双面 思路点拨 要将物块上下两个表面的弹力区分好 答案 0 30 解析 设接触面间的动摩擦因数为 物体 A 与 B 间的摩擦力为 F1 GA 2 分 物体 B 与地面间的滑动摩擦力为 F2 GA GB 2 分 将 B 匀速拉出 拉力大小与两个摩擦力的合力大小应相等 有 F GA GA GB 2GA GB 2 分 即 30 2 40 20 1 分 解得 0 30 1 分 12 命题立意 整体法隔离法 思路点拨 1 隔离法分析问题受力要全面 2 合理选取整体法可以方便解题 答案 1 2 对横杆的压力大小为 2mg 方向竖直向下 环受到的摩擦力大小为 0 75mg 方向水平向左 解析 1 取小球为研究对象进行受力分析 由平衡规律得 1 分 1 分 联立解得 1 分 2 取 AB 组成的系统为研究对象 1 分 1 分 由牛顿第三定律 1 分 对横杆的压力大小为 2mg 方向竖直向下 1 分 环受到的摩擦 力大小为 0 75mg 方向水平向左 1 分 13 命题立意 通过实际模型考查摩擦力求解 思路点拨 1 求解弹力是求解摩擦力的关键 2 要注意左右两侧都有摩擦力 答案 12N 解析 滑块在竖直平面内受到 3 个力的作用 如下图所示 由力的平衡条件可知 2 分 2 分 解得 2 分 滑块一侧受到的摩擦力 1 分 水平推力 1 分 14 命题立意 考查受力分析 整体法隔离法解题 极值求解 思路点拨 1 三力平衡可以用正交分解也可以应用矢量三角形 四力及以上平衡适用正交 分解 2 三角函数法是求解极值的重要方法 答案 1 2 3 时 F 的值最小 解析 1 对 B 进行受力分析 设细绳对 B 的拉力为 T 由平衡条件可得 1 分 1 分 解得 1 分 即 1 分 2 对 A 进行受力分析 由平衡条件有 1 分 1 分 解得 1 分 3 对 A 进行受力分析 由平衡条件有 1 分 1 分 解得 1 分 令 即 则 1 分 显然 当 时 F 有最小值 所以 时 F 的值最小 1 分 15 命题立意 综合考查动 静摩擦力 用心 爱心 专心 8 思路点拨 1 摩擦系数和拉力均可以通过平衡求解 2 B 处添加物体后最大静摩擦力发 生变化要着重注意 答案 1 0 2 2 4N 3 2N 解析 1 因 A 和 B 恰好一起匀速运动 所以 B 受到 的水平绳的拉力 T 与滑动摩擦力 F1 的大小相等 且等于 A 的重力 mAg 值 B 对桌面的压力 FN 等于 B 的重力 mBg 所以有 F1 FN 1 分 FN mBg 1 分 T F1 mAg 1 分 解得 0 2 1 分 2 如果用水平 力 F 向左拉 B 使物体 A 和 B 做匀速运动 此时水平绳的拉力 T 与滑动摩擦力 F1 的大小均不变 根据物体 B 水平方向的平衡由 F T F1 2mAg 4N 4 分 3 若在原来静止的物体 B 上放一个 质量与 B 物体