【名師伴你行】2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題提能專(zhuān)訓(xùn)：2力與平衡

提能專(zhuān)訓(xùn)(二)力與平衡時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分一、選擇題(本題共14小題，每小題4分，共56分．多選全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．(2022·湖南箴言中學(xué)期中)如圖所示，物體B與豎直墻面接觸，在豎直向上的力F的作用下A、B均保持靜止，則物體B的受力個(gè)數(shù)為()A．2個(gè) B．3個(gè)C．4個(gè) D．5個(gè)答案：C解析：對(duì)A受力分析可知：受到重力、支持力、摩擦力，支持力和摩擦力的水平分力等大反向；對(duì)B分析可知：受到重力、推力F、A給的壓力和摩擦力，結(jié)合A的分析可知，墻對(duì)B沒(méi)有彈力，故受到4個(gè)力．C項(xiàng)正確．2．如圖所示，一個(gè)人用與水平方向成θ角斜向上的力F拉放在粗糙水平面上質(zhì)量為m的箱子，箱子沿水平面做勻速運(yùn)動(dòng)．若箱子與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則箱子所受的摩擦力大小為()A．Fsinθ B．FcosθC．μmg D．μFsinθ答案：B解析：對(duì)箱子進(jìn)行受力分析，箱子勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡，水平方向合力為零，水平方向有兩個(gè)效果的力：Fcosθ、摩擦力f.這兩個(gè)力等值反向，即摩擦力f大小也等于Fcosθ，所以B選項(xiàng)正確．由f＝μFN得f＝μ(mg－Fsinθ)，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．3．(多選)如圖所示，光滑水平地面上有始終角三角形斜面體B靠在豎直墻壁上，物塊A放在斜面體B上，開(kāi)頭時(shí)A、B靜止．現(xiàn)用水平力F推A，A、B仍靜止，則此時(shí)B受力個(gè)數(shù)可能是()A．3個(gè)B．4個(gè)C．5個(gè)D．6個(gè)答案：BC解析：物體B受重力、地面對(duì)B的支持力、A對(duì)B的壓力和墻壁對(duì)B的彈力作用，由于F大小未知，不能確定A是否具有相對(duì)B的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，也就不能確定A、B間是否存在摩擦力，故B受力可能是4個(gè)，也可能是5個(gè)，B、C項(xiàng)正確．4．(2022·廣東惠州市一調(diào))沿光滑的豎直墻壁用網(wǎng)兜把一個(gè)足球掛在A點(diǎn)(如圖)，足球受到的重力為G，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)．懸繩與墻壁的夾角為α＝30°.懸繩對(duì)球的拉力為FT，墻壁對(duì)球的支持力為FN，下列表述正確的是()A．FN大于GB．FT小于GC．FN與FT的合力肯定豎直向上D．FN與FT大小之和等于G答案：C解析：足球受到重力、拉力、墻給的彈力如圖，把FN和mg合成，合力與FT等大反向，所以A、B錯(cuò)誤；三力平衡中的兩個(gè)力的合力等于第三個(gè)力，C正確；D錯(cuò)誤．5．(2022·河北衡水中學(xué)調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為m1的木塊P在質(zhì)量為m2的長(zhǎng)木板ab上滑行，長(zhǎng)木板放在水平地面上始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．若ab與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木塊P與長(zhǎng)木板ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，則長(zhǎng)木板ab受到地面的摩擦力大小為()A．μ1m2g C．μ1(m1＋m2)g D．μ1m2g答案：B解析：小木塊在長(zhǎng)木板上滑行時(shí)受到的摩擦力為μ2m6．將兩個(gè)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(diǎn)，如圖所示．用力F拉小球b，使兩個(gè)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()A.eq\f(\r(3),3)mg B．mgC.eq\f(\r(3),2)mg D.eq\f(1,2)mg答案：B解析：將ab看成一個(gè)整體受力分析可知，當(dāng)力F與Oa垂直時(shí)F最小，可知此時(shí)F＝2mgsinθ＝mg，B正確．7.(2022·吉林省吉大附中高三三模)如圖所示，固定在水平地面上的物體A，左側(cè)是圓弧面，右側(cè)是傾角為θ的斜面，一根輕繩跨過(guò)物體A頂點(diǎn)上的小滑輪，繩兩端分別系有質(zhì)量為m1、m2的小球，當(dāng)兩球靜止時(shí)，小球m1與圓心連線跟水平方向的夾角也為θ，不計(jì)一切摩擦，則m1、m2之間的關(guān)系是()A．m1＝m2 B．m1＝m2tanθC．m1＝m2cotθ D．m1＝m2cosθ答案：B解析：以m2為爭(zhēng)辯對(duì)象，由平衡條件有T＝m2gsinθ，以m1為爭(zhēng)辯對(duì)象，由平衡條件有m1gcosθ＝T，聯(lián)立解得m1＝m2tanθ，選項(xiàng)B正確．8.如圖所示，在一沿紙面方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用一絕緣絲線系一帶電小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.為了保證當(dāng)絲線與豎直方向的夾角為θ＝60°時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不行能為()A.eq\f(mgtan60°,q) B.eq\f(mgcos60°,q)C.eq\f(mgsin60°,q) D.eq\f(mg,q)答案：B解析：取小球?yàn)闋?zhēng)辯對(duì)象，其受到重力mg、絲線的拉力F和電場(chǎng)力Eq的作用，因小球處于平衡狀態(tài)，則它受到的合外力等于零．由平衡條件知，F(xiàn)和Eq的合力與mg是一對(duì)平衡力．依據(jù)力的平行四邊形定則可知，當(dāng)電場(chǎng)力Eq的方向與絲線的拉力方向垂直時(shí)，電場(chǎng)力為最小，如圖所示．則Eq＝mgsinθ，得E＝eq\f(mgsinθ,q)＝eq\f(\r(3)mg,2q).所以，該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小可能值為E≥eq\f(\r(3)mg,2q)，可見(jiàn)，本題應(yīng)選B.9．如圖甲所示，水平地面上固定一傾角為30°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(duì)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()A.eq\r(3)mgB.eq\f(\r(3),3)mgC.eq\f(\r(3),6)mgD.eq\f(\r(3),4)mg答案：A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(dòng)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F＝mgtan60°，所以B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤，A選項(xiàng)正確．10．如圖所示，質(zhì)量為m的小球用細(xì)線拴住放在光滑斜面上，斜面足夠長(zhǎng)，傾角為α的斜面體置于光滑水平面上，用水平力F推斜面體使斜面體緩慢地向左移動(dòng)，小球沿斜面緩慢上升．當(dāng)細(xì)線拉力最小時(shí)，推力F等于()A．mgsinα B.eq\f(1,2)mgsinαC．mgsin2α D.eq\f(1,2)mgsin2α答案：D解析：當(dāng)細(xì)線與斜面平行時(shí)，細(xì)線拉力最小，隔離小球分析，畫(huà)出受力動(dòng)態(tài)矢量圖，如圖所示．則由圖易知，在平行斜面方向應(yīng)有FT＝mgsinα；對(duì)小球和斜面體整體受力分析，在水平面內(nèi)由平衡條件可得：F＝FTcosα＝mgsinαcosα＝eq\f(1,2)mgsin2α，選項(xiàng)D正確．11．如圖是由某種材料制成的固定在水平地面上半圓柱體的截面圖，O點(diǎn)為圓心，半圓柱體表面是光滑的．質(zhì)量為m的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))在與豎直方向成θ角的斜向上的拉力F作用下靜止在A處，半徑OA與豎直方向的夾角也為θ，且A、O、F均在同一橫截面內(nèi)，則小物塊對(duì)半圓柱體表面的壓力為()A.eq\f(mg,2sinθ)B．mgcosθC.eq\f(mg,cosθ)D.eq\f(mg,2cosθ)答案：D解析：對(duì)小物塊受力分析可得，小物塊受重力、支持力、拉力F三個(gè)力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此三力合力為零，由平衡關(guān)系可得，支持力為eq\f(mg,2cosθ)，由牛頓第三定律可知，壓力也是eq\f(mg,2cosθ).D正確．12．(2022·南京師大附中期中)如圖所示，a為水平輸送帶，b為傾斜輸送帶，當(dāng)行李箱隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列推斷中正確的是()A．a(chǎn)上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用B．b上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用C．b上的行李箱受的支持力與重力是一對(duì)平衡力D．a(chǎn)上的行李箱受的支持力與重力是一對(duì)作用力與反作用力答案：B解析：由于行李箱隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，因此行李箱處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，又由于a為水平輸送帶，所以a上的行李箱若受到輸送帶對(duì)它的摩擦力，則在水平方向找不到與其相平衡的力，即a上的行李箱不受輸送帶對(duì)它的摩擦力作用，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a上的行李箱僅受重力和輸送帶對(duì)它的支持力作用，兩者是一對(duì)平衡力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由于b為傾斜輸送帶、b上的行李箱受豎直向下的重力，輸送帶垂直帶面對(duì)上的支持力作用，兩者方向不共線，所以不行能平衡，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此時(shí)重力垂直帶面對(duì)下的分力與支持力平衡，要使行李箱能隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，則必需沿帶面對(duì)上的靜摩擦力與重力沿帶面對(duì)下的分力相平衡，故選項(xiàng)B正確．13．(2022·廣東順德區(qū)期末)(多選)如圖所示，用三根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線將三個(gè)帶電小球連接后懸掛在空中．三個(gè)帶電小球質(zhì)量相等，A球帶正電，平衡時(shí)三根絕緣細(xì)線都是直的，但拉力都為零，則()A．B球和C球都帶負(fù)電荷B．B球帶負(fù)電荷，C球帶正電荷C．B球和C球所帶電量不肯定相等D．B球和C球所帶電量肯定相等答案：AD解析：分析小球B受力，如圖所示．由此可推斷B、C都帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；若B和C所帶電量不相等，則FAB≠FAC，B和C不行能同時(shí)平衡，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．14．(2022·陜西省咸陽(yáng)市高三二模)(多選)如圖所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器R.電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，一質(zhì)量m＝20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.80T、垂直于斜面對(duì)上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))．金屬棒與金屬導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為0.05N，取g＝10m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，滑動(dòng)變阻器R接入電路中的阻值可能為()A．48ΩB．30ΩC．20ΩD．14Ω答案：BC解析：導(dǎo)體棒受到安培力的方向沿導(dǎo)軌向上，當(dāng)安培力足夠大，導(dǎo)體棒有沿導(dǎo)軌向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)．當(dāng)導(dǎo)體棒受到沿導(dǎo)軌向下的最大靜摩擦力時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，設(shè)為R1，由平衡條件有：mgsinθ＋fm＝eq\f(BEL,R1＋r)，解得R1＝15Ω；導(dǎo)體棒受到沿導(dǎo)軌向上的最大靜摩擦力作用時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，設(shè)為R2，由平衡方程有：mgsinθ＝eq\f(BEL,R2＋r)＋fm，解得R2＝47Ω，所以15Ω≤R≤47Ω，選項(xiàng)B、C正確．二、計(jì)算題(本題包括3小題，共44分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最終答案不能得分)15．(2022·廣東珠海六校聯(lián)考)(14分)光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有兩個(gè)小球A和B(中心有孔，球可在圓環(huán)上自由滑動(dòng))，A、B間由細(xì)繩連接著，它們處于如圖所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)，B球與環(huán)中心O處于同一水平直線上，AB間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成30°夾角．已知B球的質(zhì)量為m，重力加速度為g，求：(1)細(xì)繩對(duì)B球的拉力；(2)A球的質(zhì)量．答案：(1)2mg(2)2解析：(1)B物體受三力平衡，設(shè)細(xì)繩對(duì)B球拉力為FFsin30°＝mg所以F＝2mg(2)A物體受三力平衡，設(shè)A物體質(zhì)量為mA，細(xì)繩對(duì)A球拉力為F′，圓環(huán)對(duì)A球彈力為FN，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(F′cos30°＝FNsin30°,F′sin30°＋mAg＝FNcos30°))解得：F＝F′，mA＝216.(14分)如圖所示，空間同時(shí)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面對(duì)里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．質(zhì)量為m、電荷量為q的液滴，以某一速度沿與水平方向成θ角斜向上進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)疊加區(qū)域，在時(shí)間t內(nèi)液滴從M點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)．重力加速度為g.(1)判定液滴帶的是正電還是負(fù)電，并畫(huà)出液滴受力示意圖；(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小；(3)求液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量．答案：(1)正電受力示意圖見(jiàn)解析圖(2)eq\f(mgtanθ,q)(3)eq\f(m2g2tanθ,qB)解析：(1)液滴帶正電液滴受力示意圖如圖所示(2)由圖可知F電＝Eq＝mgtanθE＝eq\f(mgtanθ,q)(3)設(shè)液滴運(yùn)動(dòng)的速度為v，由圖可知mg＝qvBcosθv＝eq\f(mg,qBcosθ)設(shè)MN之間的距離為d，則d＝vt＝eq\f(mgt,qBcosθ)液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減，設(shè)電勢(shì)能削減量為ΔEp，ΔEp＝Eqdcosθ故ΔEp＝eq\f(m2g2tanθ,qB)17．(16分)某同學(xué)表演魔術(shù)時(shí)，將一小型條形磁鐵藏在自己的袖子里，然后對(duì)著一懸掛的金屬小球指手畫(huà)腳，結(jié)果小球在他奇特的“功力”下飄動(dòng)起來(lái)．假設(shè)當(dāng)隱蔽的小磁鐵位于小球的左上方某一位置C(∠QCS＝30°)時(shí)，金屬小球偏離豎直方向的夾角θ也是30°，如圖所示．已知小球的質(zhì)量為m，該同學(xué)(含磁鐵)的質(zhì)量為M，求此時(shí)：(1)懸掛小球的細(xì)線的拉力大小為多少？(2)該同學(xué)