2022年高考物理力与物体的平衡复习-专项训练

这是一份2022年高考物理力与物体的平衡复习-专项训练，共7页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(每小题4分，共48分)
1.某班级同学要调换座位，一同学用斜向上的拉力拖动桌子沿水平地面匀速运动，则下列说
法正确的是( )
A.拉力的水平分力等于桌子所受的合力
B.拉力的竖直分力小于桌子所受重力的大小
C.拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小
D.拉力与重力的合力方向一定沿水平方向
答案 B
解析 取桌子受力分析如图所示，由平衡条件知：桌子受F合＝0；采用
正交分解法，得知B项正确.
2.物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于
斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下.施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力不变的是 ( )
答案 AB
解析 由平衡条件和正交分解法分析受力情况，知A、B项中F静＝mgsin α，α为斜面倾角；C、D项F沿斜面方向分力变化，故F静变化，所以只有A、B项正确.
3.如图1所示，在青海玉树抗震救灾中，一运送救灾物资的直升飞机沿水平方
向匀速飞行.已知物资的总质量为m，吊运物资的悬索与竖直方向成θ角.设物资所受的空气阻力为Ff，悬索对物资的拉力为FT，重力加速度为g，则 ( )
图1
A.Ff＝mgsin θ B.Ff＝mgtan θ
C.FT＝eq \f(mg,cs θ) D.FT＝eq \f(mg,tan θ)
答案 BC
解析 取物资受力分析如图所示，由合成法解得FT＝eq \f(mg,cs θ)，Ff＝mgtan θ.故B、C项正确.
4.如图2所示，轻绳上端固定在天花板上的O点，下端悬挂一个重为10 N的
图2
物体A，B是固定的表面光滑的小圆柱体.当A静止时，轻绳与天花板的夹角为30°，B受到绳的压力是 ( )
A.5 N B.10 N
C.5eq \r(3) N D.10eq \r(3) N
答案 B
解析 B受到绳的压力为FTOB与FTBA两段绳拉力的合力，由于FTOB＝FTBA＝mg，且两段绳夹角为120°，故其合力F合＝mg＝10 N，B项正确.
5.如图3所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，
A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则( )
A.球B对墙的压力增大
图3
B.物体A与球B之间的作用力增大
C.地面对物体A的摩擦力减小
D.物体A对地面的压力减小
答案 C
解析 取B球分析，当A向右移动时，θ变小，由矢量三角形法则知FAB、F墙均减小，故A、B项错误.取AB整体分析知，F地＝GA＋GB，不变；
F摩＝F墙，变小，故只有C项正确.
6.如图4所示，三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在甲环上，彼此间距相等.
绳穿过与甲环半径相同的乙环，另一端用同样的方式系在半径较大的丙环上.甲环固定在天花板上，整个系统处于平衡，忽略绳与乙环之间的摩擦.下列说法中正确的是 ( )
图4
A.每根绳对乙环的作用力均竖直向上
B.每根绳对乙环的作用力均背向环心
C.乙环对三根绳的总作用力指向环心
D.三根绳对乙环的总作用力竖直向上
答案 D
解析 对乙环受力分析知，乙环处于平衡状态，其所受重力应与三根绳对环作用力的合力等大反向，D正确.
7.如图5所示，在倾角为53°的斜面上，用沿斜面向上5 N的力拉着重4 N的
木块向上做匀速运动，则斜面对木块的总作用力的方向是( )
A.垂直斜面向上 B.水平向左
图5
C.沿斜面向下 D.竖直向上
答案 B
解析 取木块受力分析如右图，将F沿水平竖直方向分解，F水平＝Fcs 53°，F竖直＝Fsin 53°＝4 N，由此知F与G合力水平向右，则由平衡条件得斜面对木块的作用力方向水平向左.
8.如图6所示，在绳下端挂一物体，用力F拉物体使悬线偏离竖直方向α
图6
的夹角，且保持其平衡.保持α角不变，当拉力F有极小值时，F与水平方向的夹角β应是 ( )
A.0 B.eq \f(π,2)
C.α D.2α
答案 C
解析 取绳结点O分析，作受力分析图，由矢量三角形法则知，当F方向垂直于悬线方向时最小，故得β＝α，C项正确.
图7
9.如图7所示，一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小物块相
对小车静止.小物块某时刻正处于图示状态.设斜面对物块的支持力为FN，斜面对物块的摩擦力为Ff，关于此时刻物块的受力情况，下列说法正确的是 ( )
A.若小车向左运动，FN可能为零
B.若小车向左运动，Ff可能为零
C.若小车向右运动，FN不可能为零
D.若小车向右运动，Ff不可能为零
答案 BC
解析 物块和车具有相同的加速度a.无论小车向左或向右运动，若加速度a＝0，则一定FN≠0，Ff≠0；若a≠0且方向向左，则一定FN≠0，Ff可能为0，也可能不等于0；若a≠0且方向向右，则一定FN≠0，Ff≠0；故B、C项正确.
图8
10.如图8所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上向右滑行，木块
同时受到向右的拉力F的作用，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，则( )
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)g
C.当F>μ2(m＋M)g时，木板便会开始运动
D.无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动
答案 AD
解析 取木板受力分析，由平衡条件得Ff地＝Ff＝μ1mg.故A项正确；木板开始运动的条件是μ1mg>μ2(M＋m)g，与F无关，故D项正确.
图9
11.如图9所示，放在水平地面上的物体M上叠放物体m，两者间有一条
处于压缩状态的弹簧，整个装置相对地面静止.则M、m的受力情况是
( )
①m受到向右的摩擦力 ②M受到m对它向左的摩擦力
③地面对M的摩擦力向右 ④地面对M无摩擦力作用
A.②③ B.①②
C.①②④ D.①④
答案 C
解析 取m受力分析，如右图所示，由此知，m受到向右的摩擦力Ff；由力作用的相互性，则M会受到m的向左的摩擦力；取整体系统分析，水平方向不受外力，故也不受地面摩擦力，C项正确.
12.如图10甲中abcd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与
ab、cd垂直且接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，棒PQ始终静止，在时间0～t0内，棒PQ受到的静摩擦力的大小变化是 ( )
图10
A.一直增大 B.一直减小
C.先减小后增大 D.先增大后减小
答案 A
解析 作出棒PQ的侧视受力分析图，由楞次定律知其F安方向沿斜面向下，大小F安＝BIL，其中I＝eq \f(ΔB·S,ΔtR)不变，B在变大，所以F安逐渐变大，由受力平衡条件得F安＋mgsin θ＝F静，因此F静一直增大.故A项正确.
二、实验题(第13题4分，14题12分，共16分)
13.(4分) “探究求合力的方法”实验装置如图11甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O
为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.F与F′中，方向一定沿AO方向的是________.

甲 乙
图11
答案 用一只弹簧秤拉时，拉力沿AO方向，故填F′.
14.(12分)李泳探究小组在实验室探究弹簧的弹力和弹簧伸长关系的过程如
下：
[猜想与假设] 弹簧的弹力和弹簧伸长成正比关系.
[设计与实验步骤]
a.设计的实验装置如图12所示；
图12
b.先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端分别悬挂100 g、200 g的钩码，记下指针所指的标尺刻度；
c.将实验数据记录在表格中；
d.整理器材，分析实验数据并得出结论.
[交流与评估]
根据实验数据在坐标纸上描点画出L－m图象，如图13所示.李泳探究小组根据图象分析，否定了原来的猜想，得出“弹簧弹力和弹簧长度成正比”的结论.
图13
①你认为该小组所得结论对吗？________.(填“对”或“错”)你的理由是
_____________________________________________________________________________.
②李泳小组在[设计与实验步骤]中存在的一项严重不足是
_____________________________________________________________________________.
答案 ①错；L－m图象纵坐标的起点不是从0开始；或弹簧弹力和弹簧长度是线性函数关系，但不成正比.②只测量三组数据不足以探究得出物理规律或测量数据太少.
三、解答题(每小题18分，共36分)
15.(18分)在建筑装修中，工人用质量为5.0 kg的磨石A对地面和斜壁进行
打磨，已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数μ均相同.(g取10 m/s2)
(1)当A受到水平方向的推力F1＝25 N打磨地面时，A恰好在水平地面上做匀速直线运动，求A与地面间的动摩擦因数μ.
图13
(2)若用A对倾角θ＝37°的斜壁进行打磨(如图14所示)，当对A施加竖直向上的推力F2＝60 N时，则磨石A从静止开始沿斜壁向上运动2 m(斜壁长>2 m)所需时间为多少？(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
答案 (1)0.5 (2)2 s
解析 (1)当A做匀速直线运动
F1＝Ff1(2分)
FN1＝mg(2分)
Ff1＝μFN1(2分)
代入数据得μ(2分)
(2)当A在斜壁上运动过程中
有(F2－mg)cs θ－Ff＝ma(2分)
(F2－mg)sin θ－FN＝0(2分)
Ff＝μFN(1分)
得(F2－mg)cs θ－μ(F2－mg)sin θ＝ma
代入数据得a＝1 m/s2(3分)
又根据x＝eq \f(1,2)at2得2＝eq \f(1,2)×1×t2
即t＝2 s(2分)
16.(18分)如图15甲所示，质量m×10－3 kg、边长L＝0.20 m、电阻R＝1.0 Ω的正方形
单匝金属线框abcd，置于倾角α＝30°的绝缘斜面上，ab边沿水平方向，线框的上半部分处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化，若线框在斜面上始终保持静止，取g＝10 m/s2.试求：
×10－2 s时间内线框中产生的感应电流大小；
(2)在t×10－2 s时线框受到斜面的摩擦力；
(3)一个周期内感应电流在线框中产生的平均电功率.
甲 乙
图15
答案 ×10－2×10－2 W
解析 (1)线框中产生的感应电动势为E1，感应电流为I1，则
E1＝eq \f(ΔΦ1,Δt)＝eq \f(L2·ΔB1,2Δt)(2分)
I1＝eq \f(E1,R)(1分)
代入数据解得E1＝0.20 V(1分)
I1＝0.20 A(1分)
(2)此时受到的安培力F1＝B1I1L(1分)
代入数据得F1×10－3 N(1分)
设此时线框受到的摩擦力大小为Ff，则
mgsin α＋F1－Ff＝0(3分)
代入数据得Ff×10－2 N(1分)
摩擦力方向沿斜面向上(1分)
×10－2×10－2 s时间内线框中产生的感应电动势
E2＝eq \f(L2·ΔB2,2Δt)(2分)
代入数据得E2＝0.40 V(1分)
设磁场变化周期为T，线框中的电功率为P，则
eq \f(E\\al(2,1),R)·eq \f(T,2)＋eq \f(E\\al(2,2),R)·eq \f(T,4)＝PT(2分)
代入数据得P×10－2 W.(1分)钩码质量m/g
0
100
200
标尺刻度L/cm