【創(chuàng)新設(shè)計】2021高考物理二輪復(fù)習(xí)(江蘇專用)-專題提升訓(xùn)練-第1講-力與物體的平衡

第1講力與物體的平衡一、單項選擇題1．(2022·南通市、揚州市、泰州市、連云港市、淮安市三模)如圖1－1－17所示，當(dāng)風(fēng)水平吹來時，風(fēng)箏面與水平面成一夾角，人站在地面上拉住連接風(fēng)箏的細(xì)線．則 ()圖1－1－17A．空氣對風(fēng)箏的作用力方向水平向右B．地面對人的摩擦力方向水平向左C．地面對人的支持力大小等于人和風(fēng)箏的總重力D．風(fēng)箏處于穩(wěn)定狀態(tài)時，拉直的細(xì)線可能垂直于風(fēng)箏面解析空氣對風(fēng)箏的作用力應(yīng)當(dāng)是垂直于風(fēng)箏面，方向為斜向右上方，選項A錯誤；把人和風(fēng)箏看作一個整體，系統(tǒng)受到豎直向下的重力、地面對系統(tǒng)向上的支持力、垂直風(fēng)箏面斜向上的彈力，要使系統(tǒng)靜止，人必需受到地面對他的水平向左的摩擦力，選項B正確；風(fēng)力對整個系統(tǒng)有向上的分力，因此地面對人的支持力要小于人和風(fēng)箏的總重力，選項C錯誤；以風(fēng)箏為爭辯對象，風(fēng)箏受重力、繩的拉力、垂直風(fēng)箏面斜向上的彈力，三力的合力為零，所以風(fēng)箏所受的拉力與風(fēng)力不在一條直線上，即細(xì)線不會垂直于風(fēng)箏面，選項D錯誤．答案B2．如圖1－1－18甲所示，斜拉橋的塔柱兩側(cè)有很多鋼索，它們的一端都系在塔柱上．對于每一對鋼索，它們的上端可以看成系在一起，即兩根鋼索對塔柱的拉力F1、F2作用在同一點，它們合起來對塔柱的作用效果應(yīng)當(dāng)讓塔柱好像受到一個豎直向下的力F一樣，如圖乙所示．這樣，塔柱便能穩(wěn)固地佇立在橋墩上，不會因鋼索的牽拉而發(fā)生傾斜，甚至倒下．假如斜拉橋塔柱兩側(cè)的鋼索不能呈對稱分布如圖丙所示，要保持塔柱受的合力豎直向下，那么鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB應(yīng)滿足 ()圖1－1－18A．FAC∶FAB＝1∶1B．FAC∶FAB＝sinβ∶sinαC．FAC∶FAB＝cosβ∶cosαD．FAC∶FAB＝sinα∶sinβ解析將AB、AC上的力分解，在水平方向上的合力應(yīng)為零，有：FACsinα－FABsinβ＝0，則FAC∶FAB＝sinβ∶sinα，B正確．答案B3．[2022·蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)研(二)]用質(zhì)量為M的吸鐵石，將一張質(zhì)量為m的白紙壓在豎直固定的磁性黑板上．某同學(xué)沿著黑板面，用水平向右的恒力F輕拉白紙，白紙未移動，則此時黑板對白紙的摩擦力的大小為 ()圖1－1－19A．FB．mgC.eq\r(F2＋mg2)D.eq\r(F2＋Mg＋mg2)解析對吸鐵石和白紙整體，在垂直于黑板平面內(nèi)受磁引力、黑板表面的支持力，在平行于黑板平面內(nèi)受豎直向下的重力(M＋m)g，水平拉力F和黑板表面的摩擦力f作用，由于紙未被拉動，所以摩擦力為靜摩擦力，依據(jù)共點力平衡條件可知，摩擦力f與(M＋m)g和F的合力等值反向，因此有f＝eq\r(F2＋Mg＋mg2)，故選項D正確．答案D4．(2022·吉林省長春市調(diào)研測試)如圖1－1－20甲所示，水平地面上固定一傾角為30°的表面粗糙的斜劈，一質(zhì)量為m的小物塊能沿著斜劈的表面勻速下滑．現(xiàn)對小物塊施加一水平向右的恒力F，使它沿該斜劈表面勻速上滑．如圖乙所示，則F大小應(yīng)為 ()圖1－1－20A.eq\r(3)mg B.eq\f(\r(3),3)mgC.eq\f(\r(3),6)mg D.eq\f(\r(3),4)mg解析小物塊能沿著斜劈的表面勻速下滑，可知小物塊與斜劈表面間的動摩擦因數(shù)μ＝tan30°.由小物塊能沿著斜劈表面勻速上滑，沿斜面方向列平衡方程，可得Fcos30°＝mgsin30°＋μFN，垂直斜面方向有FN＝Fsin30°＋mgcos30°，聯(lián)立解得F＝eq\r(3)mg.所以B、C、D選項錯誤，A選項正確．答案A5．(2022·江蘇徐州市模擬)如圖1－1－21所示，靜止在光滑地面上的小車，由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC組成(它們在B處平滑連接)，小車右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個力傳感器，當(dāng)傳感器受壓時，其示數(shù)為正值，當(dāng)傳感器被拉時，其示數(shù)為負(fù)值．一個小滑塊從小車A點由靜止開頭下滑至C點的過程中，傳感器記錄到的力F隨時間t的關(guān)系圖中可能正確的是 ()圖1－1－21解析當(dāng)滑塊在光滑的斜面AB上運動時，滑塊對小車有斜向右下方、大小不變的壓力，因此傳感器對小車有向左的彈力，大小不變，方向為正．當(dāng)滑塊在粗糙的平面BC上運動時，滑塊對小車有方向向左、大小不變的摩擦力，因此傳感器對小車有向右的拉力，大小不變，方向為負(fù)，故正確答案為D.答案D6．(2022·山東濰坊市一模)如圖1－1－22所示，兩相同小球a、b用輕彈簧A、B連接并懸掛在天花板上保持靜止，水平力F作用在a上并緩慢拉a，當(dāng)B與豎直方向夾角為60°時，A、B伸長量剛好相同．若A、B的勁度系數(shù)分別為k1、k2，則以下推斷正確的是 ()圖1－1－22A.eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,2)B.eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,4)C．撤去F的瞬間，a球的加速度為零D．撤去F的瞬間，b球處于失重狀態(tài)解析對b球受力分析由平衡條件可知：k1x＝mg①對a球受力分析如圖所示，由平衡條件得：k2xcos60°＝k1x＋mg②由①②兩式得：eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,4)故選項B正確．撤去F的瞬間，a受的合外力大小為F，方向水平向右，故a球的加速度不為零，b球仍處于平衡狀態(tài)，故選項C、D錯誤．答案B7．(2022·武漢調(diào)研)將兩個質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連后，再用細(xì)線懸掛于O點，如圖1－1－23所示．用力F拉小球b，使兩個小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線Oa與豎直方向的夾角保持θ＝30°，則F的最小值為 ()圖1－1－23A.eq\f(\r(3),3)mg B．mgC.eq\f(\r(3),2)mg D.eq\f(1,2)mg解析將a、b看成一個整體受力分析可知，當(dāng)力F與Oa垂直時F最小，可知此時F＝2mgsinθ＝mg，選項B正確．答案B8.(2022·鎮(zhèn)江三模)在離地相同高度處，質(zhì)量分別為m1和m2的球1與球2同時由靜止開頭下落，由于空氣阻力的作用，兩球在抵達地面前均已達到勻速運動狀態(tài)．已知空氣阻力與球的下落速度v成正比，即f＝－kv(k＞0)，且兩球的比例常數(shù)k完全相同，兩球下落的v－t關(guān)系如圖1－1－24所示，則下列敘述正確的是 ()圖1－1－24A．m1＝m2，兩球同時抵達地面B．m2＞m1，球2先抵達地面C．m2＜m1，球2先抵達地面D．m2＞m1，球1先抵達地面解析當(dāng)小球做勻速運動時有mg－kv＝0，v＝eq\f(mg,k)，所以質(zhì)量大的最終速度大，即m2＞m1，v－t圖線與t軸包圍的“面積”表示位移，由圖可知球2先到達地面，選項B正確．答案B二、多項選擇題9.如圖1－1－25所示，截面是三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在粗糙的豎直面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F，推動木塊與鐵塊一起向上勻速運動，運動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止，下面說法正確的()圖1－1－25A．木塊a與鐵塊b間肯定存在摩擦力B．木塊a與豎直墻面間肯定存在水平彈力C．木塊a與豎直墻面間肯定存在摩擦力D．豎直向上的作用力F大小肯定等于鐵塊與木塊的重力之和解析隔離鐵塊b對其進行受力分析，它受到重力、木塊a的支持力和沿接觸面對上的靜摩擦力作用，假如沒有摩擦力，鐵塊將不能處于平衡狀態(tài)，故選項A正確；木塊a與豎直墻壁之間雖然接觸，但它們之間無相互擠壓，沒有發(fā)生形變，所以不會產(chǎn)生彈力，也不會產(chǎn)生摩擦力，選項B、C均錯誤；對鐵塊b和木塊a整體進行受力分析，依據(jù)題意可知，該整體處于平衡狀態(tài)，所以其所受的總重力(鐵塊與木塊的重力之和)等于作用力F的大小，選項D正確．答案AD10．(2022·廣東卷，20)如圖1－1－26所示，光滑絕緣的水平桌面上，固定著一個帶電荷量為＋Q的小球P，帶電荷量分別為－q和＋2q的小球M和N，由絕緣細(xì)桿相連，靜止在桌面上，P與M相距L，P、M和N視為點電荷，下列說法正確的是 ()圖1－1－26A．M與N的距離大于LB．P、M和N在同始終線上C．在P產(chǎn)生的電場中，M、N處的電勢相同D．M、N及細(xì)桿組成的系統(tǒng)所受合外力為零解析由于帶電小球M、N處于靜止?fàn)顟B(tài)，則小球M、N合力為0，即FPM＝FPN，由庫侖定律有keq\f(Qq,L2)＝keq\f(2Qq,x2)，則有x＝eq\r(2)L，那么M、N間距離約為0.4L，故A錯誤；由于小球M、N靜止不動，小球P對小球M和對小球N的力應(yīng)當(dāng)在一條直線上，故B正確；在小球P產(chǎn)生電場中，M點電勢較高，故C錯誤；由于小球M、N靜止不動，則小球M、N和桿組成的系統(tǒng)合外力為0，故D正確．答案BD11.如圖1－1－27所示，傾斜導(dǎo)軌寬為L，與水平面成α角，處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，金屬桿ab水平放在導(dǎo)軌上．當(dāng)回路電流強度為I時，金屬桿ab所受安培力為F，斜面的支持力為FN，則 ()圖1－1－27A．安培力方向垂直ab桿沿斜面對上B．安培力方向垂直ab桿水平向右C．FN＝BILcosαD．FN＝eq\f(BIL,sinα)解析畫出傾斜導(dǎo)軌和ab桿的二維視圖，由左手定則推斷出安培力方向水平向右，大小為F＝BIL，由共點力平衡求得FN＝eq\f(BIL,sinα)，選項B、D正確．答案BD12.(2022·高考押題信息卷八)如圖1－1－28所示，A、B兩球質(zhì)量均為m，固定在輕彈簧的兩端，分別用細(xì)繩懸于O點，其中球A處在光滑豎直墻面和光滑水平墻面的交界處，已知兩球均處于平衡狀態(tài)，OAB恰好構(gòu)成一個正三角形，則下列說法正確的是(重力加速度為g) ()圖1－1－28A．球A可能受到四個力的作用B．彈簧對球A的彈力大于對球B的彈力C．繩OB對球B的拉力大小肯定等于mgD．繩OA對球A的拉力大小等于或小于1.5mg解析對B球受力分析如圖甲所示，由平衡條件得：F1＝F2＝mg，故選項C正確．彈簧對球A的彈力大小等于對B的彈力，B項錯誤．對A球受力分析如圖乙所示，其中FN2可能為零，這時A球受四個力，選項A正確；若FN＝0，則FTm＝F3cos60°＋mg＝1.5mg，選項D均正確．答案ACD13．(2022·大連模擬)如圖1－1－29所示，在同一水平面上有A、B、C、D四個點，其上分別放上帶電荷量分別為－q、Q、－q、Q的點電荷．四個點電荷構(gòu)成一個菱形，－q、－q的連線與－q、Q的連線之間的夾角為α.若此系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，則正確的關(guān)系式可能是 ()圖1－1－29A．cos3α＝eq\f(q,8Q) B．cos3α＝eq\f(q2,Q2)C．sin3α＝eq\f(Q,8q) D．sin3α＝eq\f(Q2,q2)解析以B點的點電荷Q為爭辯對象，小球在水平面內(nèi)的受力如圖所示，設(shè)A、B間的距離為r.由庫侖定律得：F1＝F2＝eq\f(kQq,r2)①F3＝eq\f(kQ2,4r2sin2α)②由平衡條件得：eq\f(1,2)F3＝F1sinα③聯(lián)立①②③得：sin3α＝eq\f(Q,8q)，選項C正確．同理選－q為爭辯對象可計算出：cos3α＝eq\f(q,8Q)，選項A正確．答案AC三、非選擇題14．如圖1－1－30所示，一質(zhì)量為M＝2kg的鐵塊套在傾斜放置的桿上，桿與水平方向的夾角θ＝60°，一輕繩一端連在鐵塊上，一端連在一質(zhì)量為m＝1