2022年高考物理考前冲刺预测专题力和物体的平衡 .pdf

学习好资料欢迎下载2011高考物理考前冲刺预测专题1：力和物体的平衡近几年高考试题发展趋势来看，2010年高考中本专题可能会以下列题型出现: 1 选择题。 它可能把胡克定律、摩擦力的判断与计算、力的合成与分解、 共点力作用 ( 包括电场力、磁场力等) 下物体的平衡条件的应用等知识有机整合成一道选择题。2实验题。本专题实验可以考查“探究力的等效和替代的平行四边形定则”、“探究弹簧的弹力与形变量之间的关系”、“探究影响摩擦力的大小的因素”等。3计算题。要计算题中可能会求物体在各种情况下的稳定速度。另外“弹簧模型”也是高考的一个热点，它可以把胡克定律与牛顿定律、动量能量相结合，考查学生综合应用的能力。一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共 40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）1. 如图 1-21 所示长木板 L的一端固定在铰链上，木块放在木板上，开始木板成水平位置当木板向下转动，角逐渐增大的过程中，摩擦力fF的大小随 角变化最有可能的是图1-22 中（）2. 如图 1-23 所示，轻绳的一端系在质量为m物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套子在粗糙水平杆MN上，现用水平力F 拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后改变 F 的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动，则在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是：（）AF逐渐增大， Ff保持不变 , FN逐渐增大BF逐渐增大， Ff逐渐增大 , FN保持不变CF逐渐减小， Ff逐渐增大 , FN逐渐减小DF逐渐减小， Ff逐渐减小 , FN保持不变3. 如图 1-23 所示，悬挂在 O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B，当 B到达悬点 O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为，若两次实验中B的电量分别为q1和 q2，分别为 30和 45，则 q2/q1为（）A2 B3 图 1-23 m M FN 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习好资料欢迎下载C23D334完全相同的直角三角形滑块A、B如图 1-25 所示叠放，设A、B接触的斜面光滑，A与桌面的动摩擦因数为，现在 B上施加一水平推力F，恰好使A、B保持相对静止且一起匀速运动，则A对桌面的动摩擦因数跟斜面倾角的关系为（）A.tanB.2tanC.1tan2D.与无关5如图 1-26 所示，绳子AO的最大承受力为150N，绳子 BO的最大承受力为100N，绳子 OC强度足够大 . 要使绳子不断，悬挂重物的重力最多为（）A100N B.150N C.1003N D.200N 6如图 1-27 所示，用两根细线把A、B 两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且 OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（）AF1BF2CF3 D F47如图 1-28 所示， 一辆汽车沿水平面向右运动，通过定滑轮将重物A缓慢吊起， 在吊起重物的过程中，关于绳子的拉力FT、汽车对地面的压力FN和汽车受到的摩擦力Ff的说法中正确的是（）AFT不变， FN不变， Ff逐渐增大BFT不变， FN逐渐增大， Ff逐渐增大CFT逐渐增大， FN不变， Ff逐渐增大DFT逐渐减小， FN逐渐增大， Ff逐渐增大8. 图 1-29 中为一“滤速器”装置示意图。a、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O 进入 a、b 两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习好资料欢迎下载间加上电压， 并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO运动，由 O射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是A使 a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向里B使 a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向里C使 a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向外D使 a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向外9对如图 1-30所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是( ) AA轮带动 B轮沿逆时针方向旋转BB轮带动 A轮沿逆时针方向旋转CC轮带动 D轮沿顺时针方向旋转DD轮带动 C轮沿顺时针方向旋转10如图所示 , 一根轻弹簧上端固定在O点，下端拴一个钢球P ，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F 的方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角90。且弹簧的伸长量不超过其弹性限度，则图中给出的弹簧伸长量x 与 cos的函数关系图像 2 中，最接近的是（）二、填空和实验题( 本题共小题，共32 分，把正确的答案填在下面的横线上，或按要求答题。）11. 如图 6 所示，在两块相同的竖直木板之间，夹有质量均为的块相同的砖，用两大小均为的水平力压紧木板，使砖静止， 则第与第块砖间的摩擦力为。12如图1-32 所示，质量为m，带点量为 -q的微粒以速度v与水平成450进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。如微粒在电场、 磁场、重力场作用下做匀速直线运动，则电场强度E=，磁感应强度B=。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习好资料欢迎下载13在“探究力的等效和替代的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图1-33 ）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：两根细绳必须等长。橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。D同一次实验中，O点位置允许变动。E实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向，把橡皮条的节点拉到O点。F实验中，把橡皮条的节点拉到O点时，两弹簧秤之间的夹角应取900 不变，以便于算出合力的大小其中正确的是_。（填入相应的字母）14为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图 1-34 所示，在木块A 和木板 B上贴上待测的纸，B木板水平固定，砂桶通过细线与木块A相连，调节砂桶中砂的多少，使A匀速向左运动。测出砂桶和砂的总质量m，以及贴纸木块A 的质量M，则两纸间的动摩擦因数 =m/M。（1）该同学为什么要把纸贴在木块A和木板 B 上，而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力？（2）在实际操作中，发现要保证木块A做匀速运动较困难，请你对这个实验作一改进来克服这一困难。你设计的改进方案是：；根据你的方案做实验，结果动摩擦因数 的表达式是：； 根据你的方案要添加的器材有。三、计算题 （本题共 5 小题，共70 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。 只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）15如图 1-35 所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处于静止状态 . 现对球施加一个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一刻，都可以认为球处于平衡状态. 如果外力F方向始终精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习好资料欢迎下载水平，最大值为2G，试分析：(1) 轻绳张力T的大小取值范围. (2) 在图 1-36 中画出轻绳张力(T) 与 cos 的关系图象 . 16如图 1-37 所示，在竖直平面内固定有两条平行的金属导轨ab、cd，导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=0.80T，与导轨相连的电源电动势E=3.0V，内阻r=0.5 ，水平放置的导体棒MN 的电阻R=1.5 ，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动, 电路中其他电阻不计。当单刀双掷开关 S与 1 接通时，导体棒刚好保持静止状态，求：（1）磁场的方向；（2）当开关 S与 2 接通后，导体棒MN在运动过程中，单位时间（1s）内扫过的最大面积。设导轨足够长。17三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为r0的环 1 上，彼此间距相等，绳穿过半径为r0的第 2 个圆环，另一端同样地系在半径为2r0的环 3 上，如图1-38 所示，环1固定在水平面上， 整个系统处于平衡状态. 试求第 2个环中心与第3个环中心之间的距离.( 三个环都是用相同的金属丝制作的，摩擦不计) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习好资料欢迎下载18如图1-39 所示，一台轧钢机的两个滚子, 直径各为d=50cm,以相反方向旋转, 滚子间距离为a=0.5cm, 如果滚子和热钢间的动摩擦因数为0.1, 试求进入滚子前钢板的最大厚度。参考答案：一、选择题（本题共10 小题，每题4 分，共 40 分）1解析：当 较小时物块与木板间的摩擦力为静摩擦力，摩擦力大小与物块重力沿板方向的分力大小相等，其大小为：sinmgFf，按正弦规律变化；当 较大时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力大小为：cosmgFf， 按余弦规律变化， 故选 B 答案： B 2. 解析： 物体缓慢下降过程中，细绳与竖直方向的夹角不断减小， 可把这种状态推到无限小，即细绳与竖直方向的夹角为零；由平衡条件可知0时，0F，0fF，所以物体缓慢下降过程中，F逐渐减小， Ff逐渐减小。故选D。3解析：由于二者间的电场力是作用力与反用力，若以B为研究对象，绝缘手柄对B球的作用力未知，陷入困境，因此以 A为研究对象。设A带电量为q，B带电量为Q ，AB间距离为a,OB间距离为h , 由库仑定律得2aQqkF，由三角形OAB得hatan，以 B球为研究对象，受力如图 3 所示，由平衡条件得mgFtan，由以上三式得kQmgaqtan2，所以33)30tan45tan(312qq，故正确选项为D。O A B 绝缘手柄F T G mg N F 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习好资料欢迎下载6解析：物体受力平衡时，无论如何建立直角坐标系，两个方向上的合力均为零。若以 OA和垂直于OA方向建立坐标系，可以看出该力沿F1方向， A物体不能平衡；以水平和竖直方向建立坐标系，F4不能平衡。因此选BC ，答案： BC 7解析：由平衡知识可得，绳中拉力FT的大小不变，总等于物A的重力；假设汽车在滑轮的正下方，则绳中拉力FT的水平分量为零，此时汽车对地面的压力FN最小，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff为零；当汽车距滑轮下方为无穷远处时，绳中拉力FT的竖直分量为零，汽车对地面的压力FN最大，汽车受到的水平向右的的摩擦力Ff最大，故选B答案：B 8解析：本题“滤速器” 即速度选择器， 工作条件是电场力与洛仑兹力平衡，即qvB=qE，所以v=E/B。显然“滤速器”只滤“速”，与粒子电性无关，故可假设粒子电性为正，若a板电势较高， 则电场力方向指向b板，洛仑兹力应指向a板方可满足条件，由左手定则可得选项A是正确的；若a板电势较低，同理可得选项D是正确的。答案：AD 。9解析：若 AB 逆时针旋转，则A对皮带的静摩擦力向左、B对皮带的静摩擦力向右才能将上方皮带拉紧，因此皮带相对A轮有向右运动趋势，A为从动轮， B 正确；同理，D项正确。答案： BD 。10D 解析：对物体受力分析，作出力的矢量三角形，就可解答。二、填空和实验题11Mg 将第、 3 块砖看成一个整体。由于对称性，第1、4 块砖对 2、3 整体的摩擦力必定相同， 且二者之和等于2、3 整体的重力。 所以第与第块砖的摩擦力大小为mg。12. 微粒在重力、电场力和洛仑兹力作用下处于平衡状态，受力分析如图，可知，mgqEmgqvB2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习好资料欢迎下载得电场强度qmgE，磁感应强度qvmgB213探究一个规律不应该只用特殊的来代替一般。所以本实验中两个分力的大小应不相等，所以橡皮条也就不在两绳夹角的平分线上，而两绳的长度可以不等。所以A、B 不对。实验要求作用的效果要相同，因此 O点的位置不能变动。因此 D不对。实验中合力的大小应是量出来而不是算出来的，所以F不对。答案： C。14(1) 因纸质量较小，两者间摩擦力也小，不易测量。纸贴在木板上，可增大正压力，从而增大滑动摩擦力，便于测量。（2）参考方案： 只要将测力计的一端与木块A相连接， 测力计的另一端与墙壁或竖直挡板之类的固定物相连用手通过轻绳拉动木板B，读出并记下测力计的读数F，测出木块 A的质量 m. MgF弹簧测力计三、计算题15解：当水平拉力F0 时，轻绳处于竖直位置时，绳子张力最小T1=G当水平拉力F 2G时，绳子张力最大GGGT5)2(222因此轻绳的张力范围是G G5（2）设在某位置球处于平衡位置由平衡条件得所以cosGT即cos1T，得图象如图所示。16解析： (1) 当S接1时，棒刚好静止，则MN 所受的安培力方向竖直向上，由左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向里。(2) 设导轨的间距为L，MN 棒的的质量为m。当 S接1时，导体棒刚好静止，则mg=LrREB设最终稳定时MN 的速率为 v，则BIL=mg而RBLvI 解得：8 .2)5.05 .1(8.035.1)(rRBRELvm2/s 17解析： 因为环 2 的半径为环3 的 2 倍，环 2 的周长为环3 的 2 倍，三环又是用同种金属丝制成的， 所以环 2 的质量为环3 的 2 倍。设m为环 3 的质量， 那么三根绳承担的力为3mg，于是，环1 与环 3 之间每根绳的张力FT1=mg。没有摩擦，绳的重量不计，故每根绳子沿其整个长度上的张力是相同的（如图所示）FT1= FT2=mg。对环 3，平衡时有：3FT1-mg-3 FT2cos=0，由此32cos环 2 中心与环3 中心之距离：200cos1coscotrrx，1321TFx2TF0r02r精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页学习好资料欢迎下载即052rx18解析： 热钢板靠滚子的摩擦力进入滚子之间，根据摩擦力和压力的关系，便可推知钢板的厚度以钢板和滚子接触的部分为研究对象，其受力情况如图所示，钢板能进入滚子之间，则在水平方向有 :sincosNf ( 式中Nf) ，所以由两式可得：tan 设滚子的半径为R，再由图中的几何关系可得aabRabRR22)2(tan，将此式代入得b(d+a)-21d代入数据得b0.75cm 即钢板在滚子间匀速移动时，钢板进入流子前厚度的最大值为0.75cm. f N A R 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页