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1、(江蘇專版)2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 第一講 力與物體平衡課前自測診斷卷(含解析)
考點一
受力分析
A.石塊b對a的支持力一定豎直向上
B.石塊b對a的支持力一定等于a受到的重力
C.石塊c受到水平桌面向左的摩擦力
D.石塊c對b的作用力一定豎直向上
解析:選D 由題圖可知,a與b的接觸面不是水平面,可知石塊b對a的支持力與其對a的靜摩擦力的合力,跟a受到的重力是一對平衡力,故A、B錯誤;以三個石塊作為整體研究,整體受到的重力與支持力是一對平衡力,則石塊c不會受到水平桌面的摩擦力,故C錯誤;選取a、b作為整體研究,根據(jù)平衡條件,石塊c對b的作用力與其重力平衡,則石塊c
2、對b的作用力一定豎直向上,故D正確。
2.[考查摩擦力的有無及方向判斷]
如圖所示,超市為方便顧客,安裝了智能化的傾斜向上的自動扶梯(無臺階)。在沒有乘客乘行時,自動扶梯以較小的速度勻速運行,當(dāng)乘客站立乘行(手不扶扶手)時,自動扶梯經(jīng)過先加速再勻速兩個階段運行。則該扶梯在運送乘客的過程中( )
A.扶梯勻速運行時,乘客不受摩擦力作用
B.扶梯勻速運行時,乘客對扶梯的作用力方向豎直向下
C.扶梯加速運行時,扶梯對乘客的摩擦力方向與運動方向相反
D.扶梯加速運行時,扶梯對乘客的作用力方向與運動方向相反
解析:選B 扶梯勻速運行時,乘客所受的摩擦力等于重力沿扶梯向下的分力,選項A錯誤
3、;勻速運動階段,乘客處于平衡狀態(tài),扶梯對乘客的作用力豎直向上,乘客對扶梯的作用力方向豎直向下,選項B正確;扶梯加速運行時,由于智能化的自動扶梯無臺階,乘客站在斜面上,乘客的加速度的方向沿斜面向上,乘客要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,與運動方向相同,選項C錯誤;加速度有水平方向的分量,扶梯對乘客的摩擦力有水平方向的分力,所以扶梯對乘客的作用力指向斜上方,選項D錯誤。
3.[考查力的合成與分解]
在如下所示的甲、乙、丙、丁四圖中,滑輪本身的重力忽略不計,滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上,一根輕繩ab繞過滑輪,a端固定在墻上,b端下面掛一個質(zhì)量都是m的重物,當(dāng)滑輪和重物都靜止不動時,甲、丙、丁圖中
4、桿P與豎直方向夾角均為θ,圖乙中桿P在豎直方向上,假設(shè)甲、乙、丙、丁四圖中滑輪受到木桿彈力的大小依次為F甲、F乙、F丙、F丁,則以下判斷中正確的是( )
A.F甲=F乙=F丙=F丁 B.F?。綟甲=F乙>F丙
C.F甲=F丙=F?。綟乙 D.F丙>F甲=F乙>F丁
解析:選B 由于兩個繩子的拉力大小等于重物的重力大小,即四個選項中繩子的拉力是大小相等的,根據(jù)平行四邊形定則知兩個力的夾角越小,則合力越大,即滑輪兩邊繩子的夾角越小,繩子拉力的合力越大,故丁圖中繩子夾角最小,繩子拉力的合力最大,則滑輪受到木桿的彈力最大,丙圖中繩子夾角最大,繩子拉力的合力最小,則滑輪受到木桿的彈力最小
5、,甲、乙兩圖中繩子的夾角相等,繩子拉力的合力相等,故滑輪受到木桿的彈力大小F甲=F乙,所以F?。綟甲=F乙>F丙,故選B。
4.[考查物體的平衡條件]
科技的發(fā)展正在不斷地改變著我們的生活,圖甲是一款放在水平桌面上的手機支架,其表面采用了納米微吸材料,用手觸碰無粘感,接觸到平整光滑的硬性物體時,會牢牢吸附在物體上。圖乙是手機靜止吸附在該手機支架上的側(cè)視圖,若手機的重力為G,下列說法正確的是( )
A.手機受到的支持力大小為Gcos θ
B.手機受到的摩擦力大小大于Gsin θ
C.納米微吸材料對手機的作用力方向豎直向上
D.納米微吸材料對手機的作用力大小為Gsin θ
解析
6、:選C 手機處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,根據(jù)平衡條件可知,在垂直支架方向有:FN=Gcos θ+F吸,大于Gcos θ,故A錯誤;在平行斜面方向,根據(jù)平衡條件,有:f=Gsin θ,故B錯誤;手機處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,受到重力和納米微吸材料對手機的作用力,根據(jù)平衡條件可知,納米微吸材料對手機的作用力大小等于重力,方向與重力方向相反,豎直向上,故C正確,D錯誤。
考點二
整體法與隔離法的應(yīng)用
5.[考查整體法與隔離法、力的合成與分解]
如圖所示,質(zhì)量為M的四分之一圓柱體放在粗糙水平地面上,質(zhì)量為m的正方體放在圓柱體和光滑墻壁之間,且不計圓柱體與正方體之間的摩擦,正方體與圓柱體的接觸點的切線
7、與右側(cè)墻壁成θ角,圓柱體處于靜止?fàn)顟B(tài)。則( )
A.地面對圓柱體的支持力為Mg
B.地面對圓柱體的摩擦力為mgtan θ
C.墻壁對正方體的彈力為
D.正方體對圓柱體的壓力為
解析:選C 以正方體為研究對象,受力分析,如圖:
由幾何知識得,墻壁對正方體的彈力FN1=
圓柱體對正方體的彈力
FN2=,
根據(jù)牛頓第三定律得正方體對圓柱體的壓力為。
以圓柱體和正方體為研究對象,豎直方向受力平衡,
地面對圓柱體的支持力:FN=(M+m)g,
水平方向受力平衡,地面對圓柱體的摩擦力:
Ff=FN1=。故選C。
6.[考查整體法與隔離法、物體的平衡條件]
[多選]如圖所示,
8、木板C放在水平地面上,木板B放在C的上面,木板A放在B的上面,A的右端通過輕質(zhì)彈簧秤固定在豎直的墻壁上,A、B、C質(zhì)量相等,且各接觸面動摩擦因數(shù)相同,用大小為F的力向左拉動C,使它以速度v勻速運動,三者穩(wěn)定后彈簧秤的示數(shù)為T。則下列說法正確的是( )
A.B對A的摩擦力大小為T,方向向左
B.A和B保持靜止,C勻速運動
C.A保持靜止,B和C一起勻速運動
D.C受到地面的摩擦力大小為F-T
解析:選ACD 由題意,A、B、C質(zhì)量相等,且各接觸面動摩擦因數(shù)相同,再依據(jù)滑動摩擦力公式Ff=μFN,可知,B、C之間的滑動摩擦力大于A、B之間的滑動摩擦力,因此在F作用下,B、C作為一整體是
9、運動的,對A受力分析:A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,那么根據(jù)平衡條件可知,B對A的摩擦力大小為T,方向向左,故A、C正確,B錯誤;又因為木板間力的作用是相互的,則木板B受到A對它水平向右的摩擦力,大小為T,由于B、C做勻速直線運動,則B、C受到水平向左的拉力F和水平向右的兩個摩擦力(A對B的摩擦力和地面對C的摩擦力)而平衡,根據(jù)平衡條件可知,C受到地面的摩擦力大小為F-T,故D正確。
7.[考查整體法與隔離法、摩擦力的分析與判斷]
[多選]如圖所示,質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上,用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知斜面傾角及輕繩與豎直方向的夾角均為
10、θ=30°。不計小球與斜面間的摩擦,則( )
A.輕繩對小球的作用力大小為mg
B.斜面體對小球的作用力大小為mg
C.斜面體對水平面的壓力大小為(M+m)g
D.斜面體與水平面間的摩擦力大小為mg
解析:選AD 以小球B為研究對象,受力如圖甲所示,由幾何關(guān)系知θ=β=30°。根據(jù)受力平衡可得
FT=FN=mg
以斜面體A為研究對象,其受力如圖乙所示。
由受力平衡得FN1=Mg+FN′cos θ=Mg+mg
Ff=FN′sin θ=mg
故選項B、C錯誤,A、D正確。
考點三
動態(tài)平衡問題
8.[考查用圖解法分析動態(tài)平衡問題]
質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛
11、于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O,如圖所示。用T表示繩 OA段拉力的大小,在O點向左移動的過程中( )
A.F逐漸變大,T逐漸變大
B.F逐漸變大,T逐漸變小
C.F逐漸變小,T逐漸變大
D.F逐漸變小,T逐漸變小
解析:選A 以O(shè)點為研究對象,受力如圖所示,當(dāng)用水平向左的力緩慢拉動O點時,則繩OA與豎直方向的夾角變大,由共點力的平衡條件知F逐漸變大,T逐漸變大,選項A正確。
9.[考查用解析法分析動態(tài)平衡問題]
[多選]如圖所示,疊放在一起的A、B兩物體放置在光滑水平地面上,A、B之間的水平接觸面是粗糙的,細(xì)線一端固定在A物體上,另一端固定于N點,水平恒力F始終
12、不變,A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài),若將細(xì)線的固定點由N點緩慢下移至M點(線長可變),A、B兩物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A.細(xì)線的拉力將減小
B.A物體所受的支持力將增大
C.A物體所受摩擦力將增大
D.水平地面所受壓力將減小
解析:選AB 以A、B兩物體組成的系統(tǒng)作為研究對象,受力分析如圖甲所示。
水平方向FTcos α=F,豎直方向:FN+FTsin α=(mA+mB)g,因為細(xì)線與水平地面的夾角α減小,cos α增大,sin α減小,F(xiàn)T將減小,F(xiàn)N將增大,所以細(xì)線所受拉力減小,地面受到的壓力增大,A正確,D錯誤;以物體A為研究對象,受力分析如圖乙所示,豎直方向:FN
13、A+FTsin α=mAg,F(xiàn)T減小,sin α減小,所以FNA增大,B正確;以B為研究對象,在水平方向上由力的平衡可得Ff=F,A物體所受摩擦力不變,C錯誤。
10.[考查用相似三角形法求解動態(tài)平衡問題]
[多選]如圖所示,質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,B球用長為L的細(xì)繩懸于O點,A球固定在O點正下方,當(dāng)小球B平衡時,繩子所受的拉力為FT1,彈簧的彈力為F1;現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧,在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡,此時繩子所受的拉力為FT2,彈簧的彈力為F2,則下列關(guān)于FT1與FT2、F1與F2大小之間的關(guān)系,正
14、確的是( )
A.FT1>FT2 B.FT1=FT2
C.F1
15、的夾角θ=30°。一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個帶電小球A,細(xì)線與斜面平行,且小球A正好靜止在斜面中點。在小球A的正下方地面處固定放置一帶電小球B,兩球相距為d。已知兩球的質(zhì)量均為m、電荷量均為+q,靜電力常量為k,重力加速度為g,兩球均可視為點電荷。則下列說法正確的是( )
A.兩球之間的庫侖力F=k
B.當(dāng)= 時,斜面對小球A的支持力為
C.當(dāng)= 時,細(xì)線上拉力為0
D.將小球B移到斜面底面左端C點,當(dāng)=2時,斜面對小球A的支持力為0
解析:選ABD 依據(jù)庫侖定律,得兩球之間的庫侖力大小為F=k,故A正確;當(dāng)= 時,則有k=mg,對球A受力分析,如圖甲所示
16、:
根據(jù)矢量的合成法則,依據(jù)三角知識,則支持力N=,拉力T=,故B正確,C錯誤;當(dāng)小球B移到斜面底面左端C點,對球A受力分析,如圖乙所示:
依據(jù)幾何關(guān)系可知,T與F的夾角為120°,且兩力的合力與重力反向,當(dāng)= 時,即有k=mg,根據(jù)矢量的合成法則,則有兩合力與重力等值反向,那么斜面對小球A的支持力為N=0,而現(xiàn)在=2時,即有k=4mg,那么小球A離開斜面,因此斜面對小球A的支持力仍為零,故D正確。
12.[考查庫侖力作用下物體的動態(tài)平衡問題]
如圖所示,可視為質(zhì)點的兩個帶同種電荷的小球a和b,分別靜止在豎直墻面和水平地面上;b球被光滑豎直板擋住,所有接觸面均光滑,a球由于緩慢漏電而緩
17、慢下降,在此過程中( )
A.地面對b球的支持力變小
B.豎直擋板對b球的彈力變小
C.a(chǎn)、b兩球間的作用力變大
D.以上說法均不正確
解析:選C 對a、b整體而言,豎直方向受重力和地面的支持力,故支持力總等于兩球的重力,可知地面對b球的支持力不變,選項A錯誤;對a球受力分析如圖:受到重力G,庫侖力F和墻面的彈力N,當(dāng)a球下移時,由受力圖可知,N和F均變大,可知選項C正確;對a、b整體,水平方向豎直擋板對b球的彈力等于墻面對a球的彈力N,則豎直擋板對b球的彈力變大,選項B錯誤;綜上所述,選項D錯誤。
13.[考查復(fù)合場中帶電粒子的平衡問題]
質(zhì)量為m,電量為q的微粒以速度v與水
18、平方向成θ角從O點進入方向如圖所示的正交的勻強電場和勻強磁場組成的混合場區(qū),該微粒在電場力、磁場力和重力的共同作用下,恰好沿直線運動到A,下列說法中正確的是( )
A.該微粒可能帶正電荷也可能帶負(fù)電荷
B.微粒從O到A的運動一定是勻加速直線運動
C.該磁場的磁感應(yīng)強度大小為
D.該電場的場強為
解析:選C 若粒子帶正電,電場力向左,洛倫茲力垂直于OA線斜向右下方,則電場力、洛倫茲力和重力不能平衡;若粒子帶負(fù)電,電場力向右,洛倫茲力垂直于OA線斜向左上方,則電場力、洛倫茲力和重力能平衡,則該微粒帶負(fù)電,故A錯誤。粒子受到重力和電場力不變,由于粒子沿直線運動,則洛倫茲力大小不變,粒子的
19、運動一定是勻速直線運動,故B錯誤。粒子受力如圖,由平衡條件得:qvBcos θ=mg,qE=mgtan θ,解得:B=,E=,故C正確,D錯誤。
14.[考查安培力作用下導(dǎo)體的動態(tài)平衡問題]
如圖所示,兩根通電直導(dǎo)體棒用四根長度相等的絕緣細(xì)線懸掛于O1、O2兩點,已知O1O2連線水平,導(dǎo)體棒靜止時絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ,保持導(dǎo)體棒中的電流大小和方向不變,在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強磁場后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度,下列分析正確的是( )
A.兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相同
B.所加磁場的方向可能沿x軸正方向
C.所加磁場的方向可能沿z軸正方向
D.所加磁場的方向可能沿y軸負(fù)方向
解析:選C 未加磁場時,由兩導(dǎo)體棒靜止時絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ,可知兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相反,且電流大小相等,選項A錯誤;在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強磁場后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度,由左手定則可知,所加磁場的方向可能沿z軸正方向,選項C正確,B、D錯誤。