高中物理高考三輪沖刺 2023高考沖刺50練2

2023高考沖刺50練2相互作用與物體平衡一．選擇題1．（2023中原名校摸底聯(lián)考）一質(zhì)量為m的均勻的光滑直桿，一端固定在地面上的水平轉(zhuǎn)軸上，直桿可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端放在邊長為L的正方體木塊左邊緣上，方木塊左邊緣距轉(zhuǎn)軸O的距離為2L，系統(tǒng)平衡，如圖3所示，現(xiàn)用水平推力F，讓方木塊沿地面緩慢靠近轉(zhuǎn)軸O，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，在此過程中，下列結(jié)論正解的是()A．轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力一直沿桿方向B．.方木塊和轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的合力一直減小C．.當(dāng)方木塊推進(jìn)距離為L時(shí)轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的大小為，方向沿桿D．.當(dāng)方木塊推進(jìn)距離為1.5L時(shí)轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的大小為，方向沿桿【參照答案】D【名師解析】方木塊對(duì)直桿作用力方向垂直于直桿，直桿重力方向豎直向下，作用點(diǎn)為直桿重心（幾何中心），讓方木塊沿地面緩慢靠近轉(zhuǎn)軸O，轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力不沿桿方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。直桿可視為處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，合力為零，所以方木塊和轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的合力一直都與重力平衡，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)方木塊推進(jìn)距離為L時(shí)，方木塊對(duì)直桿作用力方向與豎直方向成45°，作用點(diǎn)在直桿重心，由平衡條件可知，轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力沿桿方向，大小與方木塊對(duì)直桿作用力大小相等，設(shè)為F，由2Fcos45°=mg可得，轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的大小為F=，方向沿桿，選項(xiàng)C正確。當(dāng)方木塊推進(jìn)距離為1.5L時(shí)，轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的方向不沿直桿，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．（2023唐山摸底）南京中，河南少林塔溝武術(shù)學(xué)校的學(xué)員，在滑輪的拖拽下高高飛起，和他的同學(xué)們一起完成了筑夢(mèng)之塔的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在把他們某次訓(xùn)練過程中的情節(jié)簡化成如下模型：地面上的人通過定滑輪用鋼絲先將某學(xué)員拉到24m高處靜止，然后將其拉到42m高處靜止，如圖所示。忽略滑輪與軸之間的摩擦以及鋼絲的質(zhì)量，前后兩次比較 A．地面上的人受到的支持力變小 B．地面上的人受到的摩擦力變大 C．該學(xué)員受鋼絲拉力變小 D．滑輪受到鋼絲的作用力變大【參照答案】B【名師解析】地面上的人通過定滑輪用鋼絲先將某學(xué)員拉到24m高處靜止，然后將其拉到42m高處靜止，細(xì)繩中拉力不變，該學(xué)員受鋼絲拉力不變，都等于學(xué)員的重力，拉力與水平面的夾角減小，在豎直方向的分力減小，水平方向分力增大，對(duì)地面上的人由平衡條件可知地面上的人受到的支持力變大，地面上的人受到的摩擦力變大，選項(xiàng)AC錯(cuò)誤B正確?；喪艿戒摻z的作用力變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．（2023年武漢部分學(xué)校調(diào)研測(cè)試）如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量為m為r的半圓柱體A、B放置在粗糙水平面上，A、B的圓心O1、O2之間的距離為l，在A、B上放置一個(gè)質(zhì)量為2m、橫截面半徑也為r的光滑圓柱體C（圓心為O3），A、B、C始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。則A．A對(duì)地面的壓力大小為3mgB．地面對(duì)A的作用力的方向由O1指向O3C．若l減小，A、C之間的彈力減小D．若l減小，地面對(duì)B的摩擦力增大【參照答案】C【名師解析】把ABC看作整體，分析受力，由平衡條件可知，地面對(duì)A的支持力等于2mg，由牛頓第三定律可知，A對(duì)地面的壓力大小為2mg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。隔離A受力分析，A受到地面對(duì)A的作用力(包括支持力和摩擦力)、重力和C對(duì)A的作用力。由于C對(duì)A的作用力的方向由O3指向O1，所以地面對(duì)A的作用力的方向不是由O1指向O3，二是偏上，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。隔離C分析受力，由平衡條件可知，若l減小，A對(duì)C的支持力減小，A、C之間的彈力減小，選項(xiàng)C正確。隔離B受力分析，由平衡條件可知，若l減小，地面對(duì)B的摩擦力減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.（2023高三洛陽市期于同一點(diǎn)的兩個(gè)力，大小分別為F1=5N，F(xiàn)2=3N，這兩個(gè)力的合力F與F1的夾角為θ，則θ可能為（）

A．30°

B．45°

C．60°

D．90°

【參照答案】A【名師解析】根據(jù)三角形定則，應(yīng)用作圖法，求出合力F與F1的夾角θ的最大值，再進(jìn)行選擇．運(yùn)用三角定則作出兩個(gè)力F1和F2合力F，如圖，根據(jù)幾何知識(shí)得到，當(dāng)F2與合力F垂直時(shí)，θ最大，設(shè)θ的最大值為θm，則有sinθm==，θm=37°，所以θ可能為30°．選項(xiàng)A正確。

點(diǎn)評(píng)：本題實(shí)質(zhì)是極值問題，采用作圖法分析極值的條件是常用的方法．中等難度，是好題．5．（2023河北省邯鄲摸底）如圖，質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上，通過最高點(diǎn)處的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B，則A．A對(duì)地面的壓力等于(M＋m)gB．A對(duì)地面的摩擦力方向向左C．B對(duì)A的壓力大小為D．細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為【參照答案】AC【名師解析】把AB視作一個(gè)整體分析受力，由平衡條件可知，地面對(duì)A的支持力等于(M＋m)g，A對(duì)地面的摩擦力為零，由牛頓第三定律，A對(duì)地面的壓力等于(M＋m)g，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤。隔離B進(jìn)行受力分析，B受到重力，水平方向的拉力和半球的彈力，畫出力的矢量圖，由力矢量三角形與幾何三角形相似得：=，解得A對(duì)B的支持力FN=，由牛頓第三定律可知，B對(duì)A的壓力大小為，選項(xiàng)C正確。由=，解得細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為FT=mg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.（201期中考試）如圖所示，一段不可伸長的輕繩通過光滑的定滑輪O連接在輕質(zhì)硬桿的B端，桿的A端用鉸鏈固定，滑輪在A點(diǎn)正上方，B端用另一段輕繩吊一重物P。現(xiàn)施加拉力F將B端緩慢上拉（繩均未斷）在桿達(dá)到收支位置前A．拉力F逐漸減小B．拉力F逐漸變大C．桿中的彈力大小不變D．桿中的彈力逐漸變大【參照答案】AC【名師解析】畫出B點(diǎn)的受力圖，由平衡條件可知，拉力F和桿中彈力的合力大小等于P的重力。由力三角形和圖中幾何三角形OBA相似可知，OA∶mg=AB∶FN=OB∶FT，在B端緩慢上移的過程中，AB不變，F(xiàn)N不變；OB逐漸減小，拉力F逐漸減小，所以選項(xiàng)AC正確。7．.如圖所示，一根鐵鏈一端用細(xì)。為了測(cè)量這個(gè)鐵鏈的質(zhì)量，在鐵鏈的下端用一根細(xì)繩系一質(zhì)量為m的小球，用一水平力作用在小球m上，待整個(gè)裝置穩(wěn)定后，測(cè)得兩細(xì)繩與豎直方向的夾角為α和β，若tanα∶tanβ=1∶3，則鐵鏈的質(zhì)量為：A．mB．2mC．3mD．4m【參照答案】B【名師解析】解析：對(duì)鐵鏈和小球整體，tanα=F/(m+M)g，隔離小球m，tanβ=F/mg，又tanα∶tanβ=1∶3，聯(lián)立解得M=2m。8．（2023山東濰坊高三10月統(tǒng)考）如圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁。若在小車上加一物體m，且M、m相對(duì)靜止，此時(shí)小車的受力個(gè)數(shù)為A．3B．4C．5D．6【參照答案】B【名師解析】對(duì)小車和物體整體支持力均沿豎直方向，所以墻壁對(duì)小車作用力為零，小車受到重力。地面支持力和物塊m的壓力、摩擦力四個(gè)力作用，選項(xiàng)B正確。二．計(jì)算題9．（14分）（2023河北石家莊質(zhì)檢I）如圖所示，質(zhì)量M等于2kg的木塊套在水平固定桿上，并用輕繩與質(zhì)量m=1kg的小球相連。今用跟水平方向成60°角的力F=10N拉著球并帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變，g取10ms2。求：

（1）輕繩與水平方向夾角θ；（2）木塊M與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ?！緟⒄沾鸢浮浚?）30°（2）μ＝eq\f(\r(3),3)【名師解析】（1）（7分）m處于靜止?fàn)顟B(tài)，其合力為零。（1分）以m為研究對(duì)象，由平衡條件得：水平方向Fcos60°－FTcosθ＝0①（2分）豎直方向Fsin60°＋FTsinθ－mg＝0②（2分）由③④得θ＝30°（2分）（2）（7分）M、m整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，可看做整體，系統(tǒng)所受合力為零。（1分）以M、m整體為研究對(duì)象。由平衡條件得水平方向Fcos60°－μFN＝0③（2分）豎直方向FN＋Fsin60°－Mg－mg＝0④（2分）由①②得μ＝eq\f(\r(3),3)（2分）說明：其他方法正確可參照給分。10.(10分）（2023云南師大附中月考）如圖14所示，某人要將質(zhì)量為m=100kg的貨箱搬到貨車上，但他對(duì)貨箱能夠施加的最大作用力為600N，于是他找來一厚木板，搭成一高1.2m、長2m的斜面，貨箱與木板和地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，取g=10m/s2，若貨車始終靜止于地面上，問：(1)若他施加水平力使貨箱在地面上加速運(yùn)動(dòng)一段距離后進(jìn)人斜面，之后用平行于斜面的力推貨箱，不考慮貨箱由水平面轉(zhuǎn)入斜面時(shí)的能量損失，貨箱在地面上滑動(dòng)的距離至少是多遠(yuǎn)才能將貨箱推上貨車？(2)如果他不讓貨箱，選擇合適的施力角度，請(qǐng)通過相關(guān)計(jì)算論證他能否將貨箱緩慢推上貨車并求出將貨箱緩慢推上貨車所需的最小作用力?！久麕熃馕觥浚?0分）（1）m在平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)：F－μmg=ma1①設(shè)滑行距離為x1，則②當(dāng)m滑上斜面，若到頂時(shí)速度剛好為0，設(shè)斜面長L，與地面夾角為θ，可知sinθ=，cosθ=，貨箱沿斜面向上滑動(dòng)時(shí)：F－mgsinθ-μmgcosθ=ma2③④由①、②、③、④式解得：x1=8m⑤（2）設(shè)與斜面夾角為恰好能勻速向上推動(dòng)貨箱由以上兩式解得：⑥上式可變?yōu)椋海街孝哂纱藭r(shí)可知，要將貨箱緩慢推上貨車，所需力的最小值為⑧代入數(shù)據(jù)解得：⑨因此將貨箱緩慢推上貨車所需的最小作用力為，他不能將該木箱緩慢推上貨車。11．（16分）（2023江蘇省揚(yáng)州中學(xué)質(zhì)檢）如圖所示，截面是直角梯形的物塊靜置于光滑水平地面上，其兩個(gè)側(cè)面恰好與兩個(gè)固定在地面上的擋板X和Y相接觸。圖中AB高H=0.3m、AD長L=0.5m，斜面傾角θ=37°?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小物塊P（圖中未畫出）質(zhì)量m=1kg，它與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ可以通過更換斜面表面的材料進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍是0≤μ＜1。（sin37°=，cos37°=，重力加速度g取10m/s2,結(jié)果可保留根號(hào).）（1）令μ=0，將P由D點(diǎn)靜止釋放，求小物塊P在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；（2）令μ=，在D點(diǎn)給P一個(gè)沿斜面向下的初速度v0=2m/s，求小物塊P落地時(shí)的動(dòng)能；（3）對(duì)于不同的μ，每次都在D點(diǎn)給小物塊P一個(gè)沿斜面向下足夠大的初速度以保證它能滑離斜面，求μ的取值在哪個(gè)范圍內(nèi)，擋板X始終受到壓力的作用。【名師解析】（1）當(dāng)μ=0時(shí)，P沿斜面下滑的加速度為a，由牛頓第二定律得：mgsinθ=ma，解得：a=gsinθ=6m