高考物理一轮复习 第二单元 相互作用 题组层级快练9 共点力的平衡 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

题组层级快练(九)一、选择题1. (2017·浙江省模拟)如图所示，纯净水桶和简易金属支架静止于水平桌面上，则()A桌面对支架的摩擦力水平向左B水桶对支架的作用力竖直向下C支架对水桶的作用力斜向右上方D支架对桌面的压力大小等于支架的重力答案B解析A、D两项，对水桶和支架整体，受重力和支持力，二力平衡，故桌面对支架没有摩擦力，否则不平衡；支架对桌面的压力等于整体的重力，大于支架的重力，故A项错误，D项错误；B、C两项，隔离水桶分析，受重力和支架的支持力，根据平衡条件，支持力与重力等值、反向、共线，故支架对水桶的作用力竖直向上，根据牛顿第三定律，水桶对支架的作用力竖直向下，故B项正确，C项错误；故选B项2.(2017·湛江模拟)(多选)如图所示，物体B靠在水平天花板上，在竖直向上的力F作用下，A、B保持静止，A与B间的动摩擦因数为1，B与天花板间的动摩擦因数为2，则关于1、2的值下列判断可能正确的是()A10，20B10，20C10，20 D10，20答案BD解析选A、B组成的整体为研究对象，水平方向不受力作用，故水平方向的滑动摩擦力为零，故2可以为零，也可以不为零，再以B为研究对象，可分析出A、B之间有摩擦力作用，故1一定不为零，故B、D项正确3(2017·辽宁省仿真模拟)如图所示，质量分布均匀的光滑小球O，放在倾角均为的斜面体上，斜面体置于同一水平面上，且处于平衡，则下列说法中正确的是()A甲图中斜面体对球O弹力最小B丙图中斜面体对球O弹力最小C乙图中挡板MN对球O弹力最小D丙图中挡板MN对球O弹力最小答案D解析将甲、乙、丙、丁四种情况小球的受力图作在同一幅图上，如图，根据平衡条件得知，丁图中斜面体对小球的弹力为零，挡板对小球的弹力等于其重力G.斜面体对小球的弹力和挡板对小球的弹力的合力与重力大小相等、方向相反，即得到三种情况下此合力相等，根据平行四边定则得知，丙图中挡板MN对球O弹力FN挡最小，甲图中斜面体对球O弹力FN斜最大故A、B、C三项错误，D项正确4.(2017·南京三模)小明家阁楼顶有一扇倾斜的天窗，天窗与竖直面的夹角为，如图所示，小明用质量为m的刮擦器擦天窗玻璃，当对刮擦器施加竖直向上大小为F的推力时，刮擦器恰好沿天窗玻璃向上匀速滑动，已知玻璃与刮擦器之间的动摩擦因数为，则刮擦器受到的摩擦力大小是()A(Fmg)cos B(Fmg)sinC(Fmg)cos D(Fmg)sin答案A解析刮擦器受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，由图可知，F一定大于重力；先将重力及向上的推力合力后，将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得：在沿斜面方向有：摩擦力f(Fmg)cos；在垂直斜面方向上有：FN(Fmg)sin；则f(Fmg)cos(Fmg)sin.5.(2017·江西四模)如图所示，一根轻弹簧穿在固定直杆AB上，轻弹簧的上端固定在A点，一个小球套在杆上并与弹簧的下端连接，直杆与竖直线的夹角53°，小球与杆之间的动摩擦因数为0.9，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当小球在杆上静止时，弹簧的变化量始终处于弹性限度内，弹簧的最大压缩量与最大伸长量的比值为()A14 B16C19 D111答案D解析当弹簧被压缩，压缩量最大时小球有向下运动的趋势，摩擦力的方向向上，则：kx1mgsin37°·mgcos37°当弹簧被拉长，拉长量最大时小球有向上运动的趋势，摩擦力的方向向下，则：kx2mgsin37°·mgcos37°代入数据，联立得：.故A、B、C三项错误，D项正确6(2017·湖北二模)匀质铁链悬挂在天花板上，其中A点是最低点C点是悬挂点，B点是介于A、C之间的某一点，关于这三点铁链张力大小，下列说法正确的是()AA点的张力最大BC点的张力最大CA、B、C三点张力大小均相等D铁链C处切线方向有可能是竖直方向答案B解析设AC段铁链的质量为m，对AC段受力分析，受重力、左侧的铁链对其向左的拉力，天花板的拉力，如图所示根据平衡条件和受力关系，有：FC可知C点的拉力大于A点的拉力再以AB段为研究对象，如图，由于AB段铁链的质量小于AC段的质量，则：FB<FC所以A、B、C三点张力大小关系为A点最小，C点最大，而且A点的张力的方向沿水平方向故只有B项正确，A、C、D三项错误7(2017·深圳市调研)如图，一个轻型衣柜放在水平地面上，一条光滑轻绳两端分别固定在两侧顶端A、B上，再挂上带有衣服的衣架若保持绳长和左端位置点不变，将右端依次改在C点或D点后固定，衣柜一直不动，下列说法正确的是()A若改在C点，绳的张力大小不变B若改在D点，衣架两侧绳的张力不相等C若改在D点，衣架两侧绳的张力相等且不变D若改在C点，衣柜对地面的压力将会增大答案C解析对挂钩受力分析，根据平衡条件结合几何关系列式求解绳子拉力大小与重力的关系；分析绳子左右移动或上下移动时，细线与杆的夹角是否变化，由此分析拉力是否变化；整体为研究对象分析对地面的压力设绳子与竖直方向的夹角为，绳子张力为T，衣服的质量为m；根据共点力的平衡条件可得：2Tcosmg，若改在C点，绳子与竖直方向的夹角变小，绳的张力变小，A项错误；若改在D点，衣架两侧绳的张力仍相等，B项错误；绳两端分别固定在两侧顶端A、B上时，受力情况如图所示，设绳长为L，晾衣架宽度为d，根据几何关系可得sin，当绳子右端上下移动过程中，绳子与竖直方向的夹角不变；则根据2Tcosmg可知绳子拉力不变，C项正确；若改在C点，衣柜对地面的压力等于整体的重力，不变，D项错误8.(2017·盐湖区一模)在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B，其中B球球面光滑，半球A与左侧墙壁之间存在摩擦两球心之间连线与水平方向成30°的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，(g为重力加速度)，则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为()A. B.C. D.答案A解析隔离光滑均匀圆球B，对B受力分析如图所示，可得：FNFcos2mgFsin0解得：FN，对两球组成的整体有：3mgFN0联立解得：9(2017·江苏模拟)如图在水平板的左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧紧贴弹簧放一质量为m的滑块，此时弹簧处于自然长度已知滑块与板的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力现将板的右端缓慢抬起(板与水平面的夹角为)，直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小F随夹角的变化关系可能是()答案C解析设板与水平面的夹角为时，滑块相对于板刚要滑动，则由mgsinmgcos得tan，则在0范围内，弹簧处于原长，弹力F0当板与水平面的夹角大于时，滑块相对板缓慢滑动，由平衡条件得Fmgsinmgcosmgsin()，其中tan，说明F与正弦形式的关系当时，Fmg.10.(2017·东北四市二模)(多选)某装置如图所示，两根轻杆OA、OB与小球及一小滑块通过铰链连接，杆OA的A端与固定在竖直光滑杆上的铰链相连小球与小滑块的质量均为m，轻杆OA、OB长均为l，原长为l的轻质弹簧与滑块都套在该竖直杆上，弹簧连接在A点与小滑块之间装置静止时，弹簧长为1.6l，重力加速度为g，sin53°0.8，cos53°0.6，以下说法正确的是()A轻杆OA对小球的作用力方向与竖直轴的夹角为53°B轻杆OB对小滑块的作用力方向沿OB杆向下，大小为C轻杆OA与OB对小球的作用力大小之比是12D弹簧的劲度系数k答案BD解析弹簧的长度为1.6l，OAl，则轻杆OA对小球的作用力方向与竖直轴的夹角为cos0.8，可得37°，A项错误；对小球受力分析可知，两边杆对小球作用力的水平分力相等，可知轻杆OA与OB对小球的作用力大小相等，C项错误；对小球竖直方向：2Tcos37°mg，解得T，B项正确；对滑块受力分析可知：k(1.6ll)mgTcos37°，解得：k，D项正确；故选BD.二、非选择题11(2017·合肥市模拟)如图所示，质量M2 kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m1 kg的小球相连，今用跟水平方向成60°角的力F10 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m的相对位置保持不变，g10 m/s2.在运动过程中，求：(1)轻绳与水平方向的夹角(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数.答案(1)30°(2)解析以m为研究对象，由平衡条件得：水平方向Fcos60°FTcos0竖直方向Fsin60°FTsinmg0解得：30°(2)以M、m整体为研究对象由平衡条件得：水平方向Fcos60°FN0竖直方向FNFsin60°Mgmg0由得.12.如图所示，物体的质量为2 kg，两根轻细绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成60°的拉力F，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小范围(g取10 m/s2)答案10 NF20 N解析对A球受力分析，受到拉力F，重力mg，两根细绳的拉力FB、FC，如图所示，根据平衡条件，有：x方向：Fcos60°FCcos30°FBcos30°y方向：Fsin60°FBsin30°mgFCsin30°解得：FBmgF FCFmg当FB0时，F最大，为：Fmax20 N；当FC0时，F最小，为：F min10 N；故拉力F的范围为：10 NF20 N.13(2017·杭州市二模)(1)在建筑砂石料产地或粮库常将颗粒输送到高处落下在水平地面自然堆积成圆锥，其示意图如图所示；表格记录了一次在实验室中用干砂子模拟砂堆所测量的数据，表格中H为圆锥高度，L为圆锥底部直径(1)试简要解释数据表格所反映的物理现象并求砂子间的平均摩擦因数(2)现需将总体积为V且颗粒间摩擦因数为的砂子在水平平整场地中自然堆放，写出砂堆所需底部最小面积S min的表达式(圆锥体积公式r2h)H(cm)4810121420L(cm)5050506070100答案(1)0.4(2)解析(1)H10 cm时，底部圆直径未见变化，沙堆的倾角不断增加，反映了漏下的沙子在表面上的堆积而没有整体下滑，说明倾角过小，处于表面层的沙子满足tan的关系；H>10 cm阶段，底部圆直径与沙堆高度成正比，说明沙堆倾角保持不变，漏下的沙子沿着表面向下滑动，表面的沙子满足：tan>，沙石间动摩擦因数基本不变，沙堆倾角将维持在最大角m；考虑恰好不滑动的临界情况，表面沙石受重力、支持力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有：mgsinmgcos解得：tan0.4；(2)当动摩擦因数为时，最大静摩擦力等于重力的下滑分力，有：mgsinmgcos解得：tan结合几何关系，有：tan故VSminH×()2×H联立解得砂堆底部最小面积Smin.