专题二 受力分析—2020年人教版高考物理冲刺专练

这是一份专题二 受力分析—2020年人教版高考物理冲刺专练，共24页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
专题二 受力分析 一、单选题1．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的纵截面图．若用外力使MN保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止．在此过程中，下列说法中正确的是A．地面对P的弹力逐渐增大B．地面对P的摩擦力逐渐减小C．MN对Q的弹力逐渐减小D．P、Q间的弹力逐渐增大2．如图所示，MON是竖直平面内的光滑直角支架，小球p和q通过一根轻绳连接且它们都套在支架上。对p球施加一个沿ON杆水平向右的拉力F，使q球缓慢上升，则此过程中（　　）A．力F增大 B．力F减小C．p球受到的支持力增大 D．p球受到的支持力减小3．如图所示，在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。墙壁对球的支持力用F1表示，悬绳对球的拉力用F2表示。下列表达式中正确的是A．　　　B．　 C．  　　 D．  　4．如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角为37°的木板托住，小球处于静止状态，弹簧处于压缩状态，则A．小球一定受四个力的作用B．弹簧弹力可能为C．小球受木板的摩擦力一定沿斜面向下D．木板对小球的作用力的方向一定垂直于木板向上5．如图所示，光滑固定斜面上有一个质量为m的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已知绳子与竖直方向的夹角为45°，斜面倾角30°，整个装置处于静止状态。若另外用一个外力拉小球，能够把小球拉离斜面，则拉力的最小值为（     ）A． B． C． D．6．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T1，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且(）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T2，弹簧的弹力为F2，则下列关于T1与T2、F1与F2大小之间的关系，正确的是 A．    B．    C．    D．7．如图所示，两轻弹簧悬挂一小铁球处于平衡状态，弹簧与竖直方向成角，弹簧水平，的劲度系数分别为、，则两弹簧的伸长量与之比为（ ）A． B． C． D．8．如图所示，5m长的细绳，两端分别固定在垂直于地面且相距4m的两杆的顶端A和B，绳上有一个光滑的轻质小挂钩，的下面挂有重为G的小物体，平衡时下列判断正确的是A．细绳的AO段与水平线的夹角比BO段与水平线的夹角大B．两杆顶端所受的拉力大小均为C．把A端缓慢向下移动的过程中，绳上的拉力变小D．B端在杆上的位置不动，将右杆移动到虚线位置时，绳上的拉力变小 二、多选题9．如图所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与C、D身体间的摩擦，下列结论正确的是(　　) A．A受到地面支持力为4mg    B．B受到A的支持力为mgC．B受到C的拉力约为mg    D．C受到A的推力约为mg10．如图所示，半径相同、质量分布均匀的圆柱体A和半圆柱体B靠在一起，A表面光滑，重力为G，B下表面粗糙，A静止在平面上，现过A的轴心施以水平作用力F，可缓慢的将A拉离平面一直滑到B的顶端，整个过程中，B始终处于静止状态，对该过程分析，下列说法正确的是：A．地面受到B的压力逐渐增大B．地面对B的摩擦力逐渐增大C．开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0D．A、B间的压力开始最大为2G，以后逐渐减小到G11．如图所示，甲、乙两物体质量均为m，用轻质弹簧连接静置于倾角为θ的粗糙斜面体上，斜面体始终保持静止，重力加速度为g，则下列判断正确的是(　　)A．物体甲一定受到4个力的作用B．水平面对斜面体可能有摩擦力作用C．物体乙所受的摩擦力可能为零D．甲、乙两物体受斜面摩擦力的矢量和的大小为2mgsinθ12．如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行.在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则（　　）A．b对c的摩擦力可能始终增加B．地面对c的支撑力始终变小C．c对地面的摩擦力方向始终向左D．滑轮对绳的作用力方向始终不变13．如图所示，在光滑水平面上，用弹簧水平连接一斜面体，弹簧的另一端固定在墙上，一人站在斜面上，系统静止不动，然后人沿斜面加速上升，则（   ）A．系统静止时弹簧处于压缩状态                             B．系统静止时斜面体共受到4个力作用C．人加速时弹簧伸长                                              D．人加速时斜面体对地面的压力变大14．如图所示，有三个相同的物体叠放在一起，置于粗糙水平地面上，现用水平力F作用在B上，三个物体仍然静止，下列说法中正确的是(　　) A．A不受B摩擦力的作用B．B受到A、C摩擦力的作用C．B只受C摩擦力的作用D．C只受地面摩擦力的作用15．如图所示，物体m通过定滑轮牵引另一水平面上的物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍静止，斜面质量为M，则水平地面对斜面体(　　) A．无摩擦力 B．有水平向右的摩擦力C．支持力为(M＋m)g D．支持力小于(M＋m)g16．如图是拱桥模型，图中6块石砖重力相等，均为G，石砖之下还有两个质量为M的的桥墩。下列说法正确的是（    ）A．地面对整座拱桥的支持力为6G+MgB．3、4两块石砖之间的摩擦力大小为GC．2、3两块石砖之间的弹力为2GD．3、4两块石砖之间的弹力为17．斜面C静止放置在水平面D上，A、B两物体叠放在斜面C上，并一起沿斜面匀速下滑，关于物体间的摩擦力，下列说法正确的是：（      ）A．AB、BC、CD之间都有摩擦力B．BC之间没有摩擦力C．CD之间没有摩擦力D．AB之间没有摩擦力三、解答题18．如图所示,平行导轨由光滑的圆弧轨道和光滑的水平轨道以及租糙的倾斜轨道平滑连接组成。导轨间距L=0.5m,导轨底端接有的电阻。水平轨道处矩形区域ABCD存在着垂直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小B1=0.5T,倾斜轨道与水平面的夹角为30°,处在垂直于斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B2=1T。ab和cd是质量m=0.1kg,电阻R=0.1Ω的两根相同金属细杆,金属细杆与倾斜导轨的动摩擦因数 (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。开始时,ab杆静止在倾斜导轨上,cd杆从光滑圆弧轨道无初速释放,释放位置离水平导轨的高度h=0.072m。在t=0时刻,以速度v0离开圆弧轨道，进入水平轨道的磁场区域。为使得cd杆匀加速通过磁场区域,进入磁场后,对cd杆施加一水平向左的外力F，t=0时刻F的大小为0.8N，经过一段时间,在t=t1时刻,cd杆即将离开磁场区域AB边界，此时ab杆刚要开始沿斜面运动(但未运动)。(g取10m/s2)求：(1)cd杆刚进入水平轨道磁场区域时的速度v0大小和通过水平轨道磁场区域的时间t1；(2)cd杆通过水平轨道磁场区域过程,通过电阻R的电荷量；(3)cd杆通过水平轨道磁场区域过程，cd杆的产生热量Qcd=0.32J,求外力F做的功。19．如图所示,间距为L的两根光滑1/4圆弧轨道置于水平面上,其轨道末端水平,圆弧轨道半径为r,电阻不计．在其上端连有阻值为R0的电阻,整个装置处于如图所示的径向磁场中,圆弧轨道处的磁感应强度大小B,现有一根长度等于L质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑,到达轨道底端MN处时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)．求:（1）金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压（2）金属棒下滑过程中通过电阻R0的电荷量．20．如图所示的装置，表面粗糙、足够长且相互平行的两条金属导轨固定在同一平面上，且所在平面与水平面夹角为，金属导轨间距为，导轨电阻忽略不计。导轨平面上虚线、间的区域存在垂直于导轨所在平面向上、磁感应强度为的匀强磁场。导体棒的质量为，电阻为；导体棒的质量为，电阻为。现将两根导体棒相隔一定距离并从导轨上同时静止释放，两导体棒始终与导轨垂直且接触良好。当到达磁场边界时，正好到达磁场边界。已知两导体棒都能匀速通过磁场区域，不计导体棒之间的电流相互作用，两导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为。重力加速度，（计算结果保留两位有效数字）。求：(1)两导体棒分别在磁场中匀速运动时的速度大小；(2)磁场区域的宽度；(3)若两根金属导轨光滑，增大磁感应强度后，两导体棒仍然都能匀速穿过磁场区域。则在两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，在导体棒、上产生的热量分别是多少。                参考答案1．D【解析】对Q受力分析，受重力、P对Q的支持力和MN对Q的支持力，如图根据共点力平衡条件，有：F合=0N2=mgtanθ，AB．对P、Q整体受力分析，受重力、地面支持力、MN挡板对其向左的支持力和地面对其向右的摩擦力，如图；根据共点力平衡条件，有：f=N2=mgtanθ，N=（M+m）gMN保持竖直且缓慢地向右移动过程中，角θ不断变大，故f变大，N不变，故AB错误．CD．MN保持竖直且缓慢地向右移动过程中，角θ不断变大，由于N2=mgtanθ，则N1变大，N2变大，故C错误、D正确．2．A【解析】CD．p和q整体分析，p球受到的支持力等于整体重力，故p球受到的支持力不变；故CD错误；AB．p和q整体分析，拉力F等于OM杆对q球的弹力；对q球分析，设轻绳与OM杆的夹角为，则q球上升过程中，角变大、变大，故F变大，A正确，B错误。故选A。3．B【解析】以足球为研究对象，分析其受力情况：重力mg、悬绳对球的拉力F2和墙壁对球的支持力F1，三个力的合力为零，根据平衡条件得知，mg和F1的合力与F2大小相等、方向相反，则有： ，，故B正确，A、C、D错误；故选B。4．B【解析】小球处于静止状态，受力平衡，对小球受力分析，如图所示：当重力、弹簧弹力以及木板的支持力的合力为零时，小球不受摩擦力，即小球可以受到3个力作用，故AC错误；若小球不受摩擦力，根据平衡条件得：，解得：，故B正确；小球受到重力、弹簧弹力以及木板对小球的作用力，处于平衡状态，合力为零，则木板对小球的作用力与小球重力和弹力的合力等大反向，当斜面对小球没有摩擦力时，重力和弹力的方向垂直斜面向下，此时木板对小球的作用力的方向垂直于木板向上，若斜面对小球有摩擦力作用，则重力和弹力的方向不垂直斜面向下，此时木板对小球的作用力的方向也不垂直于木板向上，故D错误考点：考查了共点力平衡条件的应用5．A【解析】以小球为研究对象进行受力分析可知，能够把小球拉离斜面，则拉力最小时方向垂直于绳子，如图所示：根据平衡条件可得拉力的最小值为：故选A。6．C【解析】以小球B为研究对象，分析受力情况，根据共点力平衡条件并采用三角形相似法，得出绳子的拉力、弹簧的弹力与小球B的重力的关系表达式进行分析即可．以小球B为研究对象，分析受力情况，如图所示： 由平衡条件可知，弹簧的弹力F和绳子的拉力T的合力与重力mg大小相等，方向相反，即，作出力的合成如图，由三角形相似得，故，从式子从可知绳子的拉力T只与小球B的重力有关，与弹簧的劲度系数K无关，所以得到；当弹簧劲度系数减小时，弹簧的压缩量增大，故长度x减小，故，C正确．7．A【解析】对小球受力分析，受到重力和两个弹簧的弹力，如图：根据平衡条件，有：，根据胡克定律，有：，解得：，故选项A正确。8．B【解析】A．小挂构与动滑轮相似，细绳的AO 段、BO 段中的张力大小相等，且AO段和BO段拉力的合力与重力G等大、反向、共线，由平衡条件和对称性可以知道细绳的AO 段、BO 段跟水平线的夹角相等，故A错误. B．设AO绳、BO绳与竖直方向的夹角为，两杆间距为S，AO和BO绳子总长为L. 由几何知识可以知道：则：对O点根据平衡条件得：得绳的拉力大小，所以B正确;C.将绳子向下移动，两杆子之间得距离不变，绳长度不变，则绳子的夹角不变，因此绳中拉力不变，C错误。D．B端在杆上的位置不动，将右杆移动到虚线位置时，可知变大，两力夹角变大，合力还是等于重力，故绳子拉力将变大，故D错误.9．AC【解析】对ABCD整体，在竖直方向受力平衡，则A受到地面支持力为4mg，选项A正确；对BCD整体，在竖直方向受力平衡，则B受到A的支持力为3mg，选项B错误；由几何关系可知，B的两只手臂与竖直方向的夹角约为300，对C，竖直方向：TBCcos300=mg，则，水平方向：FAC=mgtan300=mg，选项C正确，D错误；故选AC.10．CD【解析】对圆柱体a和半圆柱体b整体分析，受重力、水平力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，支持力：N=G+GB，保持不变，故对地压力大小不变，故A错误；摩擦力f=F，逐渐减小到零，故B错误；开始时，因圆柱体a和半圆柱体b的圆心的连线为2R，故其与竖直方向夹角为60°；a球受三个力平衡，如图所示：
三个力构成封闭矢量三角形三个边，其中重力不变，N与竖直方向的夹角变小，开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0，故C正确；a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G，故D正确；故选CD．11．CD【解析】A.若压缩的弹簧对甲向上的弹力大小恰好等于，则甲只受重力、支持力和弹簧弹力的作用，即三个力，故A错误；B.取甲、乙和斜面为一整体分析受力，由水平方向合力为零可得，水平面对斜面体的摩擦力一定为零，故B错误；C.若拉长的弹簧对乙物体的拉力大小恰好等于，则物体乙不受斜面的静摩擦力，故C正确；D.对甲、乙两个物体的整体进行研究，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，两物体受斜面摩擦力的矢量和的大小为，故D正确。12．AD【解析】A．设a、b的重力分别为Ga、Gb．若Ga=Gbsinθ，b受到c的摩擦力为零；若Ga≠Gbsinθ，b受到c的摩擦力不为零．若Ga＜Gbsinθ，b受到c的摩擦力沿斜面向上，当沙子流出时，b对c的摩擦力始终增加．故A符合题意．
B．以bc整体为研究对象，分析受力如图所示：根据平衡条件得知，水平面对c的支持力：N=（Gb+Gc）-Tsinθ在a中的沙子缓慢流出的过程中T减小，则N增大．故B不符合题意．
C．以bc整体为研究对象，分析受力如图，根据平衡条件得知：水平面对c的摩擦力：f=Tcosθ=Gacosθ方向水平向左，则c对地面的摩擦力方向始终向右．故C不符合题意．
D．绳子对滑轮的作用力为两个相等的力T方向不变，所以绳子对滑轮的作用力方向不变，则滑轮对绳的作用力方向始终不变．故D符合题意．13．BCD【解析】系统静止时，系统受力平衡，水平方向不受力，弹簧弹力等于零，弹簧处于原长，故A错误；系统静止时斜面受到4个力的作用，人对斜面的压力（垂直斜面向下），对斜面的摩擦力（沿斜面向下），地面对斜面的支持力（竖直向上），斜面的重力（竖直向下），故B正确；对斜面与人整体分析，整体有沿斜面向上的加速度，可以在直角坐标系中分解成水平向右和竖直向上的分量，水平方向外力只有弹簧可以提供，竖直方向由地面提供，所以弹簧处于伸长状态，地面的压力增大，故CD正确。所以BCD正确，A错误。14．AC【解析】由于A处于平衡状态，故A不受B的摩擦力；把A、B作为一个整体，水平方向上其受到力F的作用，故C对B有向左的摩擦力，根据力的定义，B对C有向右的摩擦力，把A、B、C作为一个整体，由于其受力平衡，故地面对C有向左的摩擦力，根据以上分析，故AC正确，BD错误；故选AC．15．BD【解析】AB.以M和m组成的整体为研究对象，设绳子上的拉力为T，由受力分析可知，M必须受到沿斜面水平向右的摩擦力，故A错误B正确。CD.设斜面夹角为θ，细绳的拉力为FT，M、m整体处于平衡状态，对M、m整体受力分析可得平衡方程FTcos θ＝F静，FTsin θ＋FN＝(M＋m)g所以故C错误D正确．16．ACD【解析】A、对整体分析可以知道，整体受到地面的支持力和整体的重力，根据二力平衡可以知道二者相等，即地面对整座拱桥的支持力为，故选项A正确；B、把石块1、2、3看成整体可以知道，整体受到重力为，桥墩对1、2、3的支持力也为，且竖直向，则3、4之间没有摩擦力作用，同理可以知道2、3之间也没有摩擦力作用，故选项B错误；C、对石块3进行受力分析如图所示：根据平衡条件可以知道： ， ，故选项CD正确。17．CD【解析】对物体A：由于匀速运动，则受到的重力与B对A的支持力平衡，水平方向受力为零，可知AB之间无摩擦力；对AB的整体，由于受力平衡，则受到沿斜面向上的摩擦力，大小f=(mA+mB)gsinθ；对ABC的整体，由于水平方向受力为零，可知地面对C无摩擦力；故选项CD正确，AB错误；故选CD.18．(1)   , (2)   (3) 【解析】（1）根据机械能守恒定律得：，解得：cd刚进入水平磁场时，，，cd受到的安培力根据牛顿第二定律得：，解得：当cd杆离开水平磁场时，ab即将滑动，对ab杆受力分析可得：可得：而由于解得：v=3m/s根据匀变速直线运动规律得：（2）根据匀变速直线运动规律得：则通过R的电荷量为（3）根据动能定理：由cd杆的发热量解得整个电路发热量Q=0.48J联立解得：19．(1)   (2) 【解析】（1）金属棒两端的电压为路端电压，当金属棒到达底端时，设棒的速度为v，由牛顿第二定律可得，解得由法拉第电磁感应定律可得E=BLv根据闭合电路欧姆定理得金属棒两端电压联立即得（2）电荷量金属棒下滑过程中产生的感应电动势为感应电流为解得20．(1) ，8.8m/s；(2)4.4m；(3)9.5J，6.3J【解析】(1)设导体棒和在磁场中匀速运动的速度分别为和，根据受力平衡可得联立解得 (2)设磁场区域的宽度为，当在磁场中匀速运动时，对受力分析可得做匀加速直线运动，因此联立解得(3)若两根金属导轨光滑，两导体棒都匀速穿过磁场区域的整个过程中   由能量守恒定律可知在装置上产生的热量为因此、上产生的热量分别为联立解得