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(京津魯瓊專用)2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題一第1講力與物體的平衡練習(xí)(含解析)

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1、力與物體的平衡一、單項(xiàng)選擇題1.在粗糙水平面上放著一個(gè)三角形木塊abc,在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體,m1>m2,如圖所示,若三角形木塊和兩物體都是靜止的,則粗糙水平面對(duì)三角形木塊(  )A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能確定,因m1、m2、θ1、θ2的數(shù)值均未給出D.以上結(jié)論都不對(duì)解析:選D.法一(隔離法):把三角形木塊隔離出來,它的兩個(gè)斜面上分別受到兩物體對(duì)它的壓力FN1、FN2,摩擦力F1、F2.由兩物體的平衡條件知,這四個(gè)力的大小分別為

2、FN1=m1gcosθ1,F(xiàn)N2=m2gcosθ2F1=m1gsinθ1,F(xiàn)2=m2gsinθ2它們的水平分力的大小(如圖所示)分別為FN1x=FN1sinθ1=m1gcosθ1sinθ1FN2x=FN2sinθ2=m2gcosθ2sinθ2F1x=F1cosθ1=m1gcosθ1sinθ1F2x=F2cosθ2=m2gcosθ2sinθ2其中FN1x=F1x,F(xiàn)N2x=F2x,即它們的水平分力互相平衡,木塊在水平方向無滑動(dòng)趨勢,因此不受水平面的摩擦力作用.法二(整體法):由于三角形木塊和斜面上的兩物體都靜止,可以把它們看成一個(gè)整體,受力如圖所示.設(shè)三

3、角形木塊質(zhì)量為M,則豎直方向受到重力(m1+m2+M)g和支持力FN作用處于平衡狀態(tài),水平方向無任何滑動(dòng)趨勢,因此不受水平面的摩擦力作用.2.(2019·高考全國卷Ⅱ)物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng),輕繩與斜面平行.已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度取10m/s2.若輕繩能承受的最大張力為1500N,則物塊的質(zhì)量最大為(  )A.150kgB.100kgC.200kgD.200kg解析:選A.設(shè)物塊的質(zhì)量最大為m,將物塊的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,由平衡條件,在沿斜面方向有F=mgsin30°+μmgcos30

4、°,解得m=150kg,A項(xiàng)正確.3.(2019·煙臺(tái)聯(lián)考)如圖所示,在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用,F(xiàn)平行于斜面向上.若要物塊在斜面上保持靜止,F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍,已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2>0).由此可求出(  )A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對(duì)斜面的正壓力解析:選C.設(shè)斜面傾角為θ,斜面對(duì)物塊的最大靜摩擦力為Ff,當(dāng)F取最大值F1時(shí),最大靜摩擦力Ff沿斜面向下,由平衡條件得F1=mgsinθ+Ff;當(dāng)F取最小值F2時(shí),F(xiàn)f沿斜面向上,由平衡條件得F2=mgsinθ-Ff,聯(lián)立兩式可求出

5、最大靜摩擦力Ff=,選項(xiàng)C正確.FN=mgcosθ,F(xiàn)1+F2=2mgsinθ,所以不能求出物塊的質(zhì)量、斜面的傾角和物塊對(duì)斜面的正壓力.4.(2017·高考全國卷Ⅲ)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長也為80cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長度為100cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))(  )A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm解析:選B.將鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)時(shí),由數(shù)學(xué)知識(shí)可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與

6、豎直方向夾角θ均滿足sinθ=,對(duì)鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時(shí)受力分析,得G=2kcosθ;彈性繩的兩端移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí),對(duì)鉤碼受力分析,得G=2k,聯(lián)立解得L=92cm,可知A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確.5.如圖,兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為(  )A.B.mC.mD.2m解析:選C.由于輕環(huán)不計(jì)重力,故細(xì)線對(duì)輕環(huán)的拉力的合力與圓弧對(duì)輕環(huán)的支持力等大反向,即沿半徑方向;又兩側(cè)細(xì)線對(duì)

7、輕環(huán)拉力相等,故輕環(huán)所在位置對(duì)應(yīng)的圓弧半徑為兩細(xì)線的角平分線,因?yàn)閮奢p環(huán)間的距離等于圓弧的半徑,故兩輕環(huán)與圓弧圓心構(gòu)成等邊三角形;又小球?qū)?xì)線的拉力方向豎直向下,由幾何知識(shí)可知,兩輕環(huán)間的細(xì)線夾角為120°,對(duì)小物塊進(jìn)行受力分析,由三力平衡知識(shí)可知,小物塊質(zhì)量與小球質(zhì)量相等,均為m,C項(xiàng)正確.6.(2017·高考全國卷Ⅱ)如圖,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng).若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(  )A.2-B.C.D.解析:選C.當(dāng)拉力水平時(shí),物塊做勻速運(yùn)動(dòng),則F=μ

8、mg,當(dāng)拉力方向與水平方向的夾角為60°時(shí),物塊也剛好做勻速運(yùn)動(dòng),則Fcos60°=μ(mg-

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