高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練1力與物體的平衡

專題能力訓(xùn)練1力與物體的平衡(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共5小題,每小題10分,共50分。在每小題給出的四個選項中,1~3題只有一個選項符合題目要求,4~5題有多個選項符合題目要求。全部選對的得10分,選對但不全的得5分,有選錯的得0分)1.(2021·廣東汕頭高三一模)“走鋼絲”的技藝在我國有著悠久的歷史,右圖為雜技演員手握長桿正在“走鋼絲”,演員從A端緩慢走到B端,先“下坡”后“上坡”,圖中鋼絲完全固定且不變形,下列說法正確的是()A.演員“下坡”過程對鋼絲的壓力越來越小B.演員“下坡”過程受到滑動摩擦力且越來越小C.演員“上坡”過程所受摩擦力方向與運動方向相同D.演員“上坡”過程鋼絲對他的作用力方向不斷改變2.(2021·北京西城區(qū)期末)水上滑翔傘是一項很受青年人喜愛的水上活動,滑翔傘由專門的游艇牽引,游客可以在空中體驗迎風飛翔的感覺。為了研究這一情境中的受力問題,可以將懸掛座椅的結(jié)點作為研究對象,簡化為如圖所示的模型,結(jié)點受到牽引繩、滑翔傘和座椅施加的三個作用力F1、F2和F3,其中F1斜向左下方,F2斜向右上方。若在游艇牽引下游客做勻速運動,則()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.如圖所示,繩與桿均不計重力,A端用鉸鏈固定,滑輪O在A點正上方(滑輪為理想滑輪,大小也可忽略),B端通過細繩吊一重物P,現(xiàn)通過另一細繩施加拉力FT將B緩慢上拉(均未斷),在桿達到豎直前()A.拉力FT大小不變B.拉力FT越來越大C.桿的彈力大小不變D.桿的彈力越來越大4.如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán),系在兩環(huán)上的等長細繩拴住的書本處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止狀態(tài),則()A.桿對A環(huán)的支持力變大B.B環(huán)對桿的摩擦力變小C.桿對A環(huán)的力不變D.與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變小5.如圖所示,一圓環(huán)處于豎直平面內(nèi),圓心為O,用兩根輕質(zhì)細線將一質(zhì)量為m的小球懸掛于O點,細線的另一端分別固定于圓環(huán)上的M點和N點,OM水平,OM與ON之間的夾角為120°。現(xiàn)讓圓環(huán)繞過O點且與圓面垂直的軸沿順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,重力加速度為g,圓環(huán)半徑為R,兩根細線不可伸長。在轉(zhuǎn)動過程中,下列說法正確的是()A.細線ON拉力逐漸增大B.細線ON拉力的最大值為23C.細線OM拉力的最大值為mgD.細線OM拉力先變大后變小二、非選擇題(本題共2小題,共50分)6.(24分)(2022·北師大附中期末)小孔同學(xué)在家衛(wèi)生大掃除時用拖把拖地,依靠拖把對地面的摩擦力來清掃污漬。如圖所示,他沿推桿方向?qū)ν习咽┘?0N的推力,且推桿與水平方向的夾角θ=37°時,剛好可以勻速推動拖把。已知拖把質(zhì)量約為1kg,g取10m/s2,求:(1)在拖地時地面對拖把的支持力大小;(2)拖把與地面的動摩擦因數(shù)μ。7.(26分)(2021·安徽合肥月考)如圖所示,用三條長度相同的輕繩懸掛的水平圓形線圈共有n匝,線圈由粗細均勻、單位長度質(zhì)量為m0的導(dǎo)線繞制而成,穩(wěn)定時線圈平面水平,輕繩與線圈的連接點將線圈三等分,在線圈正下方放有一根圓柱形磁體,磁體的中軸線OO'垂直于線圈平面且通過其圓心O,測得線圈所在處磁感應(yīng)強度大小為B,方向與豎直線成30°角,圓形線圈半徑為R,輕繩長度為2R,重力加速度為g。(1)若線圈中沒有電流,求輕繩對線圈的拉力。(2)要使三條輕繩對線圈的拉力為零,求線圈中通過的電流。

專題能力訓(xùn)練1力與物體的平衡1.C解析:鋼絲可看成一個傾角不斷變化的斜面,由緩慢運動過程的平衡狀態(tài)可以知道,演員受到的支持力為FN=mgcosθ,摩擦力為Ff=mgsinθ,“下坡”過程中是一只腳靜止,另一只腳抬起向前運動,所以摩擦力為靜摩擦力,“下坡”過程中傾角越來越小,則靜摩擦力逐漸減小,支持力逐漸增大,根據(jù)牛頓第三定律,演員對鋼絲的壓力也增大,故A、B錯誤?！吧掀隆边^程中,鋼絲傾角越來越大,所以靜摩擦力越來越大,方向沿鋼絲向上,與運動方向相同,故C正確。根據(jù)平衡條件,演員緩慢“上坡”時,重力與鋼絲對他的作用力始終平衡,所以鋼絲對他的作用力方向不變,故D錯誤。2.B解析:將力F1和F2沿水平方向與豎直方向分解,如圖所示,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錯誤,B正確。結(jié)點受到三個力的作用處于平衡狀態(tài),則三個力的合力為零,所以F3.C解析:以B點為研究對象,分析受力情況,受重物的拉力(等于重物的重力G)、輕桿的支持力FN和繩子的拉力FT作用,如圖所示。由平衡條件得知,FN和FT的合力與G大小相等,方向相反。根據(jù)三角形相似可得FNlAB=FTlBO=GlAO,解得FN=lABlAOG,FT=lBOlAOG。使4.BD解析:以兩個輕環(huán)和書本組成的系統(tǒng)為研究對象,設(shè)系統(tǒng)總質(zhì)量為m總,豎直方向受到重力和水平橫桿對輕環(huán)的支持力2FN,受力分析圖如圖甲所示。甲乙根據(jù)平衡條件得2FN=m總g,得到FN=12m總g,可見,水平橫桿對每個輕環(huán)的支持力FN以A環(huán)為研究對象,受力分析圖如圖乙所示。豎直方向:FN=Fsinα ①水平方向:Fcosα=FfA②由①②得FfA=FNcotα,α增大時,FfA變小,FfB=FfA,由牛頓第三定律可知B環(huán)對桿的摩擦力變小,B正確。FN和FfA的合力即為桿對環(huán)的作用力,合力變小,C錯誤。對書本受力分析,受重力和兩個拉力,如圖丙所示。丙根據(jù)共點力平衡條件,兩根輕繩對書本的拉力的合力始終等于書本的重力,即保持不變。由幾何關(guān)系有FA=FB=mg當兩輕環(huán)間距離縮短一些時,拉力FA、FB均變小,D正確。5.BD解析:對小球進行受力分析,受到繩子OM的拉力FOM、繩子ON的拉力FON、重力mg,根據(jù)平衡條件,作出三個力的矢量三角形,如圖所示。可知,細線ON拉力逐漸減小,故A錯誤;轉(zhuǎn)動前,細線ON拉力最大,根據(jù)幾何知識知FON=mgsin60°=233mg,故B正確;轉(zhuǎn)動60°時,細線OM拉力最大,根據(jù)幾何知識知FOM=mgsin606.答案:(1)34N(2)16解析:拖把頭受到重力、支持力、推力和摩擦力,處于平衡狀態(tài),受力示意圖如圖所示。將推拖把的力沿豎直和水平方向分解,按平衡條件得:豎直方向上Fsin37°+mg=FN水平方向上Fcos37°=Ff按摩擦力計算公式,有Ff=μFN聯(lián)立解得FN=34N,μ=16177.答案:(1)439nm0π(2)2解析:(1)對線圈受力分析,如下圖所示。由于圓形線圈半徑為R,輕繩長度為2R,依據(jù)幾何知識,設(shè)繩子與豎直方向夾角為θ,則有sinθ=1解得θ=30°依據(jù)矢量的合成法則,將一條輕繩產(chǎn)生的拉力分解為豎直方向的F1與水平方向的F2。因圓環(huán)的半徑為R,則圓環(huán)的質(zhì)量