高考物理一轮复习-章末检测卷(二)-力-物体的平衡

章末检测卷(二)力物体的平衡(满分：100分时间：60分钟)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。1～5题只有一个选项正确，6～8题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分)1．图甲是某同学写字时的握笔姿势，图乙是他在握笔时把拇指和食指松开时的状态，笔尖仍然斜向下且笔保持静止状态。关于两幅图中笔的受力，下列说法正确的是()A．图甲中笔可能不受摩擦力B．图乙中笔可能不受摩擦力C．图甲和图乙中手对笔的作用力方向都为竖直向上D．图甲中手的握力越大，笔所受的摩擦力越大解析：对图甲中的笔受力分析，其受到重力、手指的压力和摩擦力，如果没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故A错误；对图乙中的笔受力分析，其受到重力、手的支持力和摩擦力，如果没有受到摩擦力，笔就会顺着手指滑下来，故B错误；因为图甲和图乙中的笔都是静止状态，所以手对笔的作用力方向应与重力大小相等，方向相反，故C正确；图甲中的笔受到的是静摩擦力，和握力无关，故D错误。答案：C2．如图所示，三个形状不规则的石块a、b、c在水平桌面上成功地叠放在一起，则石块()A．c受到水平桌面向左的摩擦力B．c对b的作用力一定竖直向上C．b对a的支持力一定竖直向上D．b对a的支持力一定等于a所受重力解析：以三个石块作为整体研究，根据平衡条件可知，石块c不会受到水平桌面的摩擦力，故A错误；选a、b作为整体研究，根据平衡条件可知，石块c对a、b整体的作用力与其总重力平衡，则石块c对b的作用力一定竖直向上，故B正确；石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力，跟a受到的重力是平衡力，则b对a的支持力和静摩擦力的合力方向竖直向上，支持力的方向不是竖直向上的，也不等于a的重力，故C、D错误。答案：B3.(2021·四川省仁寿高三上学期第一次调研)如图所示，两长度不同的杆垂直固定在水平面上，两杆相距6m，一长为10m的轻绳的两端分别固定在两杆的顶端，用光滑的挂钩将一重为80N的物体挂在绳上A．50N B．66.7NC．55.6N D．80N解析：物体受力如图所示，由平衡条件有2Fcosθ＝G，其中cosθ＝eq\f(4,5)，则F＝50N，故选A。答案：A4．(2020·高考浙江卷)如图是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为eq\f(5,6)mg、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉。若将人视为质点，此时工作人员()A．受到的重力大小为eq\f(1,6)mgB．受到的合力大小为eq\f(1,6)mgC．对球面的压力大小为eq\f(1,6)mgD．对球面的作用力大小为eq\f(1,6)mg解析：对人受力分析，如图所示，人受自身重力mg、氦气球向上的拉力F拉＝eq\f(5,6)mg和望远镜球面对人的作用力F，人在球面上缓慢移动时，人处于平衡状态，所受合力为0，所以望远镜球面对人有向上的作用力，大小为F＝eq\f(1,6)mg，根据牛顿第三定律，人对球面的作用力大小为eq\f(1,6)mg，方向竖直向下。综上分析可知D正确。答案：D5．如图所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B，小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向的夹角均为θ＝30°。不计小球与斜面间的摩擦，则()A．轻绳对小球的作用力大小为eq\r(3)mgB．斜面对小球的作用力大小为eq\r(2)mgC．斜面体与水平面间的摩擦力大小为eq\f(\r(3),6)mgD．斜面体对水平面的压力大小为(M＋m)g解析：以B球为研究对象，分析其受力情况，如图甲所示，根据平衡条件，在水平方向上有Tsinθ＝N1sinθ，在竖直方向上有Tcosθ＋N1cosθ＝mg，解得轻绳对小球的作用力大小T＝eq\f(\r(3),3)mg，斜面对小球的作用力大小N1＝eq\f(\r(3),3)mg，A、B错误；以B球和斜面体整体为研究对象，其受力情况如图乙所示，在竖直方向有N2＋Tcosθ＝(M＋m)g，解得N2＝Mg＋eq\f(1,2)mg，根据牛顿第三定律可知，斜面体对水平面的压力大小是Mg＋eq\f(1,2)mg，在水平方向上有f＝Tsinθ，解得f＝eq\f(\r(3),6)mg，C正确，D错误。答案：C6．(2021·北京海淀人大附中高三模拟)在教室门与地面间缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示)，能把门卡住不易被风吹动。下列分析正确的是()A．门不易被风吹动是因为风力太小B．门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小小于地面给木楔的摩擦力大小C．门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小D．塞在门下缝隙处的木楔，其顶角θ满足μ≥tanθ才能将门卡住解析：对木楔受力分析，其受重力、地面的支持力、门的压力和地面的摩擦力，如图所示，在竖直方向有N＝Fcosθ＋mg，水平方向有f＝Fsinθ，即门被卡住时，不是因为风太小，而是门对木楔的力的水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小，故A、B错误，C正确；最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，为eq\a\vs4\al(fmax)＝μN＝μ(Fcosθ＋mg)，考虑摩擦自锁情况，不管多大的力F均满足fmax≥f，即μ(Fcosθ＋mg)≥Fsinθ，由于m很小，故只要满足μ≥tanθ即可，题中由于θ很小，故很容易满足自锁条件，即顶角θ满足μ≥tanθ才能将门卡住，故D正确。答案：CD7．(2021·贵州安顺高三调研)如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，一质量为m的滑块放在倾角为θ、动摩擦因数为μ的斜面上恰好静止。现对滑块施加一竖直向下的力F，则下列说法正确的是()A．滑块仍然保持静止B．斜面对滑块的摩擦力变大C．斜面体对地面的压力变大D．地面对斜面体的摩擦力变大解析：对小滑块受力分析，其受重力mg、斜面的支持力N和静摩擦力f，由题目可得，未对滑块施加F时，μmgcosθ＝mgsinθ，现对滑块施加竖直向下的F，可等效看为增加滑块的质量，仍然满足μm′gcosθ＝m′gsinθ，故滑块仍然保持静止，故A正确；施加F后，相当于增大滑块的质量，故斜面对滑块的摩擦力变大，故B正确；施加F后，把滑块及斜面看作一个整体，相当于整体质量变大，故斜面对地面的压力变大，故C正确；整体在水平方向上不受力的作用，故施加F前后，地面对斜面均无摩擦力作用，故D错误。答案：ABC8．(2021·四川泸县二中模拟)如图甲所示，笔记本电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度。某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的舒适度，由原卡位1调至卡位4(如图乙)，电脑始终处于静止状态，则()A．电脑受到的支持力变大B．电脑受到的摩擦力变大C．散热底座对电脑的作用力的合力不变D．电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和等于其重力解析：电脑在散热底座上受到重力、散热底座的支持力和摩擦力的作用保持平衡状态，受力分析如图，根据平衡条件可得摩擦力大小f＝mgsinθ，支持力大小N＝mgcosθ，当由卡位1调至卡位4时，倾角θ变小，则电脑受到的摩擦力变小，支持力变大，故A正确，B错误；支持力与摩擦力的合力始终不变，与电脑的重力等大反向，电脑受到的支持力与摩擦力的大小之和大于其重力，故C正确，D错误。答案：AC二、非选择题(共4小题，52分)9．(6分)在“探究求合力的方法”实验中，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、刻度尺、图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是________。A．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些B．再次进行验证时，结点O的位置必须保持相同C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D．拉橡皮条的细线要稍长一些，标记同一细绳方向的两点距离要远一些(2)实验小组用图甲装置得到了如图乙所示的两个分力F1、F2及合力F的图示。关于合力与分力的关系，某同学用虚线连接F1和F的末端A、C，构成如图丙所示的一个三角形AOC，若满足________________________________________________________________，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。解析：(1)合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点O的位置要相同，同时拉力的大小要适当大一些，可以有效减小误差，故A正确；在重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同，故B错误；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差，读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差，故C正确；拉橡皮条的细线要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些，可以减小作图误差，故D正确。(2)根据平行四边形定则可知，若AC与表示分力F2的OB长度相等，方向平行，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。答案：(1)ACD(2)AC与表示分力F2的OB长度相等，方向平行10．(10分)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，其示数为________cm；(2)将质量为50g的钩码逐个挂在弹簧Ⅰ的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x可描绘出如图丙所示的图像，由图像可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数kⅡ＝________N/m；(取重力加速度g＝9.8m/s(3)图丙中，当弹簧Ⅰ的伸长量超过17cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第________个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧Ⅱ的劲度系数________(选填“有”或“没有”)影响(弹簧Ⅱ解析：(1)毫米刻度尺读数需估读到最小分度的下一位，指针B示数为11.50cm(2)由题图丙中的数据可知，弹簧Ⅱ的形变量为Δx＝7.00cm时，拉力F＝mg＝4×50×10－3×9.8N＝1.96N，根据胡克定律可知kⅡ＝eq\f(F,Δx)＝eq\f(1.96N,7.00×10－2m)＝28N/m。(3)由题图丙中的数据可知，当弹簧Ⅰ的伸长量为14cm时，对应的拉力F′是1.96N，所以其劲度系数kⅠ＝eq\f(F′,Δx′)＝eq\f(1.96N,14.00×10－2m)＝14N/m；弹簧Ⅰ的伸长量为17cm时，对应的拉力F″＝kⅠΔx″＝14×0.17N＝2.38N，n＝eq\f(2.38,0.05×9.8)≈4.86。由此可知，挂上第5个钩码时，拉力已经超过弹簧Ⅰ的弹性限度，这时弹簧Ⅱ的图线仍然是直线，说明对测量弹簧Ⅱ的劲度系数没有影响。答案：(1)11.50(2)28(3)5没有11．(16分)(2021·河南洛阳质检)如图所示，eq\f(1,4)圆弧面AB与倾角为θ的斜面BC固定在水平面上，质量为m的物块与大球O通过绕过定滑轮的轻绳和与斜面平行的轻弹簧连接，系统处于静止状态时，滑轮左侧的轻绳恰好沿水平方向，OO′与水平面夹角为α，弹簧伸长了x。重力加速度为g，不计一切摩擦。求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)大球O的质量M。解析：大球及物块的受力如图所示。(1)对物块，根据平衡条件得，弹簧弹力F1＝mgsinθ，根据胡克定律得F1＝kx，联立解得k＝eq\f(mgsinθ,x)。(2)由题意知F2＝F1，Mg＝F2tanα，联立解得M＝msinθtanα。答案：(1)eq\f(mgsinθ,x)(2)msinθtanα12．(20分)如图所示，在质量为m＝1kg的重物上系着一条长为30cm的细绳，细绳的另一端连着一个轻质圆环，圆环套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的动摩擦因数μ＝0.75，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。另有一条细绳一端固定在重物上，另一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环50cm处。当细绳的端点挂上重力为G的重物，而圆环将要开始滑动时，(g取(1)φ角的大小；(2)长为30cm(3)重物G的质量。解析：(1)因为圆环将要开始滑动，所