高三物理二轮复习（通用版）对应练习——力与物体平衡 word版含解析

这是一份高三物理二轮复习（通用版）对应练习——力与物体平衡 word版含解析，共7页。试卷主要包含了考查用图解法分析动态平衡问题]等内容，欢迎下载使用。


1.考查弹力的方向、力的合成与分解]
(淄博市实验中学一诊)如图所示，一质量均匀的实心圆球被直径AB所在的平面一分为二，先后以AB沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上，处于静止状态，两半球间的作用力分别为F和F′，已知支架间的距离为AB长度的一半，则eq \f(F,F′)等于( )
A.eq \r(3) B.eq \f(\r(3),2)
C.eq \f(2\r(3),3) D.eq \f(\r(3),3)
解析：选A 设两半球的总质量为m，当球以AB沿水平方向放置，可知F＝eq \f(1,2)mg，当球以AB沿竖直方向放置，以两半球为整体，隔离右半球受力分析如图所示，可得：F′＝eq \f(mg,2)tan θ，根据支架间的距离为AB的一半，可得：θ＝30°，则eq \f(F,F′)＝eq \f(1,tan θ)＝eq \r(3)，则A正确。
2．考查摩擦力的有无及方向判断]
(多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是( )
A．图甲中物块m受到摩擦力
B．图乙中物块m受到摩擦力
C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力
D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力
解析：选BD 对题图甲：设m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物体m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误。对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确。
3．考查物体的平衡条件、胡克定律]
(江西省红色七校二模)如图所示，三个相同的轻质弹簧连接在O点，弹簧1的另一端固定在天花板上，且与竖直方向的夹角为30°，弹簧2水平且右端固定在竖直墙壁上，弹簧3的另一端悬挂质量为m的物体且处于静止状态，此时弹簧1、2、3的形变量分别为x1、x2、x3，则( )
A．x1∶x2∶x3＝eq \r(3)∶1∶2
B．x1∶x2∶x3＝eq \r(3)∶2∶1
C．x1∶x2∶x3＝1∶2∶eq \r(3)
D．x1∶x2∶x3＝2∶1∶eq \r(3)
解析：选D 以结点O为研究对象受力分析，运用合成法，如图：
由几何知识知：T1＝eq \f(mg,cs 30°)
T2＝mgtan 30°
T3＝mg
故：T1∶T2∶T3＝2∶1∶eq \r(3)
根据胡克定律：T＝kx
则：x1∶x2∶x3＝2∶1∶eq \r(3)，故选D。
4．考查物体的平衡条件、摩擦力的分析与计算]
(山东高考)如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为( )
A.eq \f(1,μ1μ2) B.eq \f(1－μ1μ2,μ1μ2)
C.eq \f(1＋μ1μ2,μ1μ2) D.eq \f(2＋μ1μ2,μ1μ2)
解析：选B 滑块B刚好不下滑，根据平衡条件得mBg＝μ1F；滑块A恰好不滑动，则滑块A与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F＝μ2(mA＋mB)g，解得eq \f(mA,mB)＝eq \f(1－μ1μ2,μ1μ2)。选项B正确。
5.考查整体法与隔离法、力的合成与分解]
(多选)(洛阳二模)如图所示，质量分别为m1和m2的两个物体用两根轻质细线，分别悬挂在天花板上的A、B两点，两线与水平方向夹角分别为α、β，且α>β，两物体间的轻质弹簧恰好处于水平状态，两根绳子拉力分别为FTA和FTB，则下列说法正确的是( )
A．FTA>FTB B．FTAC．m1>m2 D．m1解析：选AC 对整体，FTAcs α＝FTBcs β，由于α>β，有cs αFTB，A正确，B错；对m1和m2竖直方向受力平衡，FTAsin α＝m1g，FTBsin β＝m2g，得m1>m2，C正确，D错。
6．考查整体法与隔离法、物体的平衡条件]
(衡水市冀州中学检测)如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中( )
A．A和B均受三个力作用而平衡
B．B对桌面的压力越来越大
C．A对B的压力越来越小
D．推力F的大小恒定不变
解析：选D 先以A为研究对象，分析受力情况：重力、墙的弹力和斜面的支持力三个力，B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力。故A错误。当B向左移动时，B对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力大小保持不变，则A对B的压力也保持不变。对整体分析受力如图所示，由平衡条件得知，F＝N1，挡板对A的支持力N1不变，则推力F不变。桌面对整体的支持力N＝G总，保持不变。则B对桌面的压力不变，故B、C错误，D正确。
7．考查整体法与隔离法、摩擦力的分析与判断]
(多选)如图所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ＝30°。不计小球与斜面间的摩擦，则( )
A．轻绳对小球的作用力大小为eq \f(\r(3),3)mg
B．斜面对小球的作用力大小为eq \r(2)mg
C．斜面体对水平面的压力大小为(M＋m)g
D．斜面体与水平面间的摩擦力大小为eq \f(\r(3),6)mg
解析：选AD 以B为研究对象，受力如图甲所示，由几何关系知θ＝β＝30°。根据受力平衡可得
FT＝FN＝eq \f(\r(3),3)mg
以斜面体为研究对象，其受力如图乙所示。
由受力平衡得FN1＝Mg＋FN′cs θ＝Mg＋eq \f(1,2)mg
Ff＝FN′sin θ＝eq \f(\r(3),6)mg
故B、C选项错误，A、D选项正确。
8.考查用图解法分析动态平衡问题]
(全国甲卷)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。用T表示绳 OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中( )
A．F逐渐变大，T逐渐变大
B．F逐渐变大，T逐渐变小
C．F逐渐变小，T逐渐变大
D．F逐渐变小，T逐渐变小
解析：选A 以O点为研究对象，受力如图所示，当用水平向左的力缓慢拉动O点时，则绳OA与竖直方向的夹角变大，由共点力的平衡条件知F逐渐变大，T逐渐变大，选项A正确。
9．考查用解析法分析动态平衡问题]
(衢州质检)如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上 。轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态。下列说法正确的是( )
A．只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小
B．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变
C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变
D．只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小
解析：选B 轻绳绕过滑轮，绳上张力大小处处相等，则易知滑轮两侧绳子与竖直方向夹角相等，设为θ，设滑轮左侧绳长为x，右侧绳长为y，总绳长x＋y＝l。两环A、B水平距离为d，则有d＝xsin θ＋ysin θ＝lsin θ，sin θ＝eq \f(d,l)，当环A向下移动少许，d不变，绳长不变，θ不变，而2Fcs θ＝mg，可知绳上拉力F不变。选环B为研究对象，由Ff＝Fsin θ，知环B所受摩擦力不变，A错，B对；环B向右移动少许，d变大，绳长不变，θ增大，可知绳上拉力变大。选环A为研究对象，由FN＝Fsin θ，知环A所受杆的弹力变大，C、D错。
10．考查用相似三角形法求解平衡问题]
(多选)如图所示，质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，当小球B平衡时，绳子所受的拉力为FT1，弹簧的弹力为F1；现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k2>k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为FT2，弹簧的弹力为F2，则下列关于FT1与FT2、F1与F2大小之间的关系，正确的是( )
A．FT1>FT2 B．FT1＝FT2
C．F1解析：选BC 小球B受重力mg、绳子拉力FT和弹簧弹力F三个力而平衡，平移FT、F构成矢量三角形如图所示，由图可以看出，力的矢量三角形总是与几何三角形OAB相似，因此有eq \f(mg,OA)＝eq \f(FT,L)＝eq \f(F,AB)，其中OA、L保持不变，因此绳子的拉力FT大小保持不变，A错误、B正确；当弹簧的劲度系数k增大时，弹簧的压缩量减小，A、B间距离增大，因此对应的力F增大，C正确、D错误。
11.考查库仑定律、物体的平衡条件、力的合成与分解]
(多选)(浙江高考)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行。小球A的质量为m、电量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上，则( )
A．小球A与B之间库仑力的大小为eq \f(kq2,d2)
B．当eq \f(q,d)＝ eq \r(\f(mgsin θ,k))时，细线上的拉力为0
C．当eq \f(q,d)＝ eq \r(\f(mgtan θ,k))时，细线上的拉力为0
D．当eq \f(q,d)＝ eq \r(\f(mg,ktan θ))时，斜面对小球A的支持力为0
解析：选AC 根据库仑定律可得两小球之间的库仑力大小为F＝eq \f(kq2,d2)，选项A正确；当细线上的拉力为0时，小球A受到库仑力、斜面支持力、重力，由平衡条件得eq \f(kq2,d2)＝mgtan θ，解得eq \f(q,d)＝eq \r(\f(mgtan θ,k))，选项B错误，C正确；由受力分析可知，斜面对小球的支持力不可能为0，选项D错误。
12．考查电场力作用下物体的动态平衡问题]
如图所示，一带电小球用绝缘轻质细线悬挂于O点，空间存在场强方向、大小均可调节的匀强电场，开始时匀强电场方向水平向右，小球平衡时细线与竖直方向成θ角(θ<45°)。现使电场方向在原竖直平面内沿逆时针方向缓慢转过2θ角(转动过程中小球所带电荷量不变)，而保持小球在原位置不动，则此过程中下列判断正确的是( )
A．细线的拉力先减小后增大
B．电场强度一直减小
C．细线的拉力先增大后减小
D．电场强度先减小后增大
解析：选D 带电小球在重力G、细线拉力FT及电场力qE作用下处于平衡状态，此三力必可组成一封闭矢量三角形，当电场强度方向发生变化时，带电小球受力变化情况如图所示，则由图知细线拉力一直在减小，选项A、C错误；电场力先减小后增大(电场方向逆时针转过θ角时电场力最小)，选项B错误，D正确。
13．考查安培力作用下导体的平衡问题]
长为L的通电导体放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体仍处于平衡状态，电流比值eq \f(I1,I2)应为( )
A．cs θ B.eq \f(1,cs θ)
C．sin θ D.eq \f(1,sin θ)
解析：选B 当B竖直向上时，对导体受力分析如图甲所示，由平衡条件得：BI1L＝mgtan θ①
当B垂直斜面向上时，对导体受力分析如图乙所示，

甲 乙
由平衡条件得：BI2L＝mgsin θ②
联立①②得：eq \f(I1,I2)＝eq \f(1,cs θ)，故选项B正确。
14．考查安培力作用下导体的动态平衡问题]
如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O1、O2两点，已知O1O2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ，保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是( )
A．两导体棒中的电流方向一定相同
B．所加磁场的方向可能沿x轴正方向
C．所加磁场的方向可能沿z轴正方向
D．所加磁场的方向可能沿y轴负方向
解析：选C 在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，则两导体棒中的电流方向一定相反，且电流大小相等，选项A错误；由左手定则可知，所加磁场的方向可能沿z轴正方向，选项C正确，B、D错误。考点一
受力分析
考点二
整体法与隔离法的应用
考点三
动态平衡问题
考点四
电磁场中的平衡问题