高中物理高考三轮冲刺 2023高考冲刺50练2

2023高考冲刺50练2相互作用与物体平衡一．选择题1．（2023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．（2023唐山摸底）南京中，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．（2023年武汉部分学校调研测试）如图所示，两个质量为m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A．A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.（2023高三洛阳市期于同一点的两个力，大小分别为F1=5N，F2=3N，这两个力的合力F与F1的夹角为θ，则θ可能为（）

A．30°

B．45°

C．60°

D．90°

【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θ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，θ最大，设θ的最大值为θm，则有sinθm==，θm=37°，所以θ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．（2023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A．A对地面的压力等于(M＋m)gB．A对地面的摩擦力方向向左C．B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(M＋m)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(M＋m)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.（201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，OA∶mg=AB∶FN=OB∶FT，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。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α和β，若tanα∶tanβ=1∶3，则铁链的质量为：A．mB．2mC．3mD．4m【参照答案】B【名师解析】解析：对铁链和小球整体，tanα=F/(m+M)g，隔离小球m，tanβ=F/mg，又tanα∶tanβ=1∶3，联立解得M=2m。8．（2023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A．3B．4C．5D．6【参照答案】B【名师解析】对小车和物体整体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）（2023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=10N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θ；（2）木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。【参照答案】（1）30°（2）μ＝eq\f(\r(3),3)【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Fcos60°－FTcosθ＝0①（2分）竖直方向Fsin60°＋FTsinθ－mg＝0②（2分）由③④得θ＝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Fcos60°－μFN＝0③（2分）竖直方向FN＋Fsin60°－Mg－mg＝0④（2分）由①②得μ＝eq\f(\r(3),3)（2分）说明：其他方法正确可参照给分。10.(10分）（2023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，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，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：F－μmg=ma1①设滑行距离为x1，则②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θ，可知sinθ=，cosθ=，货箱沿斜面向上滑动时：F－mgsinθ-μmgcosθ=ma2③④由①、②、③、④式解得：x1=8m⑤（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：⑥上式可变为：，式中⑦由此时可知，要将货箱缓慢推上货车，所需力的最小值为⑧代入数据解得：⑨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）（2023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θ=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μ可以通过更换斜面表面的材料进行调节，调节范围是0≤μ＜1。（sin37°=，cos37°=，重力加速度g取10m/s2,结果可保留根号.）（1）令μ=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μ=，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μ，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μ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μ=0时，P沿斜面下滑的加速度为a，由牛顿第二定律得：mgsinθ=ma，解得：a=gsinθ=6m