高考物理二轮总复习专题能力训练1力与物体的平衡

专题能力训练1力与物体的平衡(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共5小题,每小题10分,共50分。在每小题给出的四个选项中,1~3题只有一个选项符合题目要求,4~5题有多个选项符合题目要求。全部选对的得10分,选对但不全的得5分,有选错的得0分)1.(2021·广东汕头高三一模)“走钢丝”的技艺在我国有着悠久的历史,右图为杂技演员手握长杆正在“走钢丝”,演员从A端缓慢走到B端,先“下坡”后“上坡”,图中钢丝完全固定且不变形,下列说法正确的是()A.演员“下坡”过程对钢丝的压力越来越小B.演员“下坡”过程受到滑动摩擦力且越来越小C.演员“上坡”过程所受摩擦力方向与运动方向相同D.演员“上坡”过程钢丝对他的作用力方向不断改变2.(2021·北京西城区期末)水上滑翔伞是一项很受青年人喜爱的水上活动,滑翔伞由专门的游艇牵引,游客可以在空中体验迎风飞翔的感觉。为了研究这一情境中的受力问题,可以将悬挂座椅的结点作为研究对象,简化为如图所示的模型,结点受到牵引绳、滑翔伞和座椅施加的三个作用力F1、F2和F3,其中F1斜向左下方,F2斜向右上方。若在游艇牵引下游客做匀速运动,则()A.F1可能大于F2B.F2一定大于F3C.F1和F2的合力可能大于F3D.F2和F3的合力方向可能水平向右3.如图所示,绳与杆均不计重力,A端用铰链固定,滑轮O在A点正上方(滑轮为理想滑轮,大小也可忽略),B端通过细绳吊一重物P,现通过另一细绳施加拉力FT将B缓慢上拉(均未断),在杆达到竖直前()A.拉力FT大小不变B.拉力FT越来越大C.杆的弹力大小不变D.杆的弹力越来越大4.如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则()A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变小5.如图所示,一圆环处于竖直平面内,圆心为O,用两根轻质细线将一质量为m的小球悬挂于O点,细线的另一端分别固定于圆环上的M点和N点,OM水平,OM与ON之间的夹角为120°。现让圆环绕过O点且与圆面垂直的轴沿顺时针缓慢转过90°,重力加速度为g,圆环半径为R,两根细线不可伸长。在转动过程中,下列说法正确的是()A.细线ON拉力逐渐增大B.细线ON拉力的最大值为23C.细线OM拉力的最大值为mgD.细线OM拉力先变大后变小二、非选择题(本题共2小题,共50分)6.(24分)(2022·北师大附中期末)小孔同学在家卫生大扫除时用拖把拖地,依靠拖把对地面的摩擦力来清扫污渍。如图所示,他沿推杆方向对拖把施加40N的推力,且推杆与水平方向的夹角θ=37°时,刚好可以匀速推动拖把。已知拖把质量约为1kg,g取10m/s2,求:(1)在拖地时地面对拖把的支持力大小;(2)拖把与地面的动摩擦因数μ。7.(26分)(2021·安徽合肥月考)如图所示,用三条长度相同的轻绳悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度质量为m0的导线绕制而成,稳定时线圈平面水平,轻绳与线圈的连接点将线圈三等分,在线圈正下方放有一根圆柱形磁体,磁体的中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈所在处磁感应强度大小为B,方向与竖直线成30°角,圆形线圈半径为R,轻绳长度为2R,重力加速度为g。(1)若线圈中没有电流,求轻绳对线圈的拉力。(2)要使三条轻绳对线圈的拉力为零,求线圈中通过的电流。

专题能力训练1力与物体的平衡1.C解析:钢丝可看成一个倾角不断变化的斜面,由缓慢运动过程的平衡状态可以知道,演员受到的支持力为FN=mgcosθ,摩擦力为Ff=mgsinθ,“下坡”过程中是一只脚静止,另一只脚抬起向前运动,所以摩擦力为静摩擦力,“下坡”过程中倾角越来越小,则静摩擦力逐渐减小,支持力逐渐增大,根据牛顿第三定律,演员对钢丝的压力也增大,故A、B错误。“上坡”过程中,钢丝倾角越来越大,所以静摩擦力越来越大,方向沿钢丝向上,与运动方向相同,故C正确。根据平衡条件,演员缓慢“上坡”时,重力与钢丝对他的作用力始终平衡,所以钢丝对他的作用力方向不变,故D错误。2.B解析:将力F1和F2沿水平方向与竖直方向分解,如图所示,沿x方向有F2xF1x=0,沿y方向有F2yF1yF3=0,即F2x=F1x,F2y=F1y+F3,由勾股定理得F1=F1x2+F1F1x2+(F1y+F3)2>F1x2+F1y2,可知,F1一定小于F2,F2一定大于F3,故A错误,B正确。结点受到三个力的作用处于平衡状态,则三个力的合力为零,所以F3.C解析:以B点为研究对象,分析受力情况,受重物的拉力(等于重物的重力G)、轻杆的支持力FN和绳子的拉力FT作用,如图所示。由平衡条件得知,FN和FT的合力与G大小相等,方向相反。根据三角形相似可得FNlAB=FTlBO=GlAO,解得FN=lABlAOG,FT=lBOlAOG。使4.BD解析:以两个轻环和书本组成的系统为研究对象,设系统总质量为m总,竖直方向受到重力和水平横杆对轻环的支持力2FN,受力分析图如图甲所示。甲乙根据平衡条件得2FN=m总g,得到FN=12m总g,可见,水平横杆对每个轻环的支持力FN以A环为研究对象,受力分析图如图乙所示。竖直方向:FN=Fsinα ①水平方向:Fcosα=FfA②由①②得FfA=FNcotα,α增大时,FfA变小,FfB=FfA,由牛顿第三定律可知B环对杆的摩擦力变小,B正确。FN和FfA的合力即为杆对环的作用力,合力变小,C错误。对书本受力分析,受重力和两个拉力,如图丙所示。丙根据共点力平衡条件,两根轻绳对书本的拉力的合力始终等于书本的重力,即保持不变。由几何关系有FA=FB=mg当两轻环间距离缩短一些时,拉力FA、FB均变小,D正确。5.BD解析:对小球进行受力分析,受到绳子OM的拉力FOM、绳子ON的拉力FON、重力mg,根据平衡条件,作出三个力的矢量三角形,如图所示。可知,细线ON拉力逐渐减小,故A错误;转动前,细线ON拉力最大,根据几何知识知FON=mgsin60°=233mg,故B正确;转动60°时,细线OM拉力最大,根据几何知识知FOM=mgsin606.答案:(1)34N(2)16解析:拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力,处于平衡状态,受力示意图如图所示。将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件得:竖直方向上Fsin37°+mg=FN水平方向上Fcos37°=Ff按摩擦力计算公式,有Ff=μFN联立解得FN=34N,μ=16177.答案:(1)439nm0π(2)2解析:(1)对线圈受力分析,如下图所示。由于圆形线圈半径为R,轻绳长度为2R,依据几何知识,设绳子与竖直方向夹角为θ,则有sinθ=1解得θ=30°依据矢量的合成法则,将一条轻绳产生的拉力分解为竖直方向的F1与水平方向的F2。因圆环的半径为R,则圆环的质量