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2019-2020年高考物理二轮复习备课资料专题一物体的平衡专题限时检测
一、选择题本大题共8小题每小题8分共64分.第1~5题只有一项符合题目要求第6~8题有多项符合题目要求
1.重力为10N的重物被绕过光滑定滑轮O′的轻绳悬挂在空中处于静止光滑的轻质圆环套在轻绳的水平段OO′当在圆环上挂上另一个钩码后重物上升10cm已知原来的水平轻绳OO′长度也是10cm则钩码重力为 C A.5NB.5NC.10ND.10N解析:假设平衡后圆环位置为P平衡后重物上升10cm说明此时POO′恰好构成一个边长为10cm的正三角形轻绳中张力处处相等均为10N故钩码的重力恰好与PO′PO拉力的合力等大反向由三角函数关系可知钩码的重力为10N选项C正确.
2.xx·广东惠州二调如图所示三根相同的绳子末端连接于O点AB端固定C端受一水平力F当F逐渐增大时O点位置保持不变最先断的绳子是 A A.OA绳B.OB绳C.OC绳D.三绳同时断解析:对结点O受力分析受三个绳的拉力根据平衡条件的推论得水平和竖直两绳拉力的合力与OA绳的拉力等大反向作出平行四边形解得三个绳中OA绳的拉力最大在水平拉力逐渐增大的过程中OA绳先达到最大值故OA绳先断选项A正确.
3.xx·全国Ⅲ卷17一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点则弹性绳的总长度变为弹性绳的伸长始终处于弹性限度内 B A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm解析:设弹性绳的劲度系数为k.挂上钩码后弹性绳伸长ΔL=20cm由几何关系可知钩码两侧弹性绳与竖直方向夹角为53°如图所示由共点力的平衡条件可知钩码的重力为G=2kΔLcos53°将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时钩码的重力为G=2kΔL′解得ΔL′=ΔL=12cm.弹性绳的总长度变为L0+ΔL′=92cm选项B正确.
4.xx·山西太原模拟如图所示物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接滑环B套在与竖直方向成θ=37°的粗细均匀的固定杆上连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内滑环B恰好不能下滑滑环和杆间的动摩擦因数μ=
0.4设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力sin37°=
0.6cos37°=
0.8则物块A和滑环B的质量之比为 C A.B.C.D.解析:设物块A和滑环B的质量分别为m1m2若杆对B的弹力垂直于杆向下因滑环B恰好不能下滑则由平衡条件有m2gcosθ=μm1g-m2gsinθ解得=;若杆对B的弹力垂直于杆向上因滑环B恰好不能下滑则由平衡条件有m2gcosθ=μm2gsinθ-m1g解得=-舍去.所以选项C正确.
5.xx·陕西宝鸡质检如图所示质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定轻杆A端用铰链固定滑轮在A点正上方滑轮大小及摩擦均可不计轻杆B端吊一重物G现将绳的一端拴在杆的B端用拉力F将B端缓慢上拉均未断在AB杆达到竖直前以下分析正确的是 B A.绳子越来越容易断B.绳子越来越不容易断C.AB杆越来越容易断D.AB杆越来越不容易断解析:以B点为研究对象它受三个力的作用而处于动态平衡状态其中一个是轻杆的弹力T一个是绳子斜向上的拉力F一个是绳子竖直向下的拉力F′大小等于物体的重力mg如图所示根据相似三角形法可得==由于OA和AB不变OB逐渐减小因此轻杆上的弹力大小不变而绳子上的拉力越来越小故选项B正确ACD错误.
6.xx·广西武鸣高级中学二模两个质量相等的物块通过轻绳绕过两个光滑滑轮处于如图所示的静止状态AB与水平方向成45°角过A的水平线与过B的竖直线交于C点现给AB的中点O施加一外力F使O点缓慢地向C点做直线运动则运动过程中下列说法正确的是 AC A.F的方向总是指向CB.F的方向在不断地变化C.F在不断地增大D.F先增大后减小解析:点O受两侧绳子的拉力和拉力F而平衡两个物体重力相等故两侧绳子的拉力等大;直线OC是线段AB的垂直平分线两侧绳子的拉力等大合力在角平分线上即从C点指向O点根据平衡条件拉力F的方向总是指向C选项A正确B错误;两侧绳子的拉力等大夹角减小由平行四边形定则可知合力变大根据平衡条件拉力F与两侧绳子的拉力的合力是大小相等方向相反的所以拉力F也变大故选项C正确D错误.
7.如图所示用一段绳子把轻质滑轮吊装在A点一根轻绳跨过滑轮绳的一端拴在井中的水桶上人用力拉绳的另一端滑轮中心为O点人所拉绳子与OA的夹角为β拉水桶的绳子与OA的夹角为α.人拉绳沿水平面向左运动把井中质量为m的水桶匀速提上来人的质量为M重力加速度为g在此过程中以下说法正确的是 ACD A.α始终等于βB.吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大C.地面对人的摩擦力逐渐变大D.地面对人的支持力逐渐变大解析:水桶匀速上升拉水桶的轻绳中的拉力T始终等于mg对滑轮受力分析如图甲所示.垂直于OA方向有Tsinα=Tsinβ所以α=β沿OA方向有F=Tcosα+Tcosβ=2Tcosα人向左运动的过程中α+β变大所以α和β均变大吊装滑轮的绳子上的拉力F变小选项A正确B错误;对人受力分析如图乙所示θ=α+β逐渐变大水平方向有f=T′sinθ地面对人的摩擦力逐渐变大竖直方向有FN+T′cosθ=Mg地面对人的支持力FN=Mg-T′cosθ逐渐变大选项CD正确.
8.xx·山东日照模拟如图在水平面上ABC三点固定着三个电荷量为3Q的正点电荷将另一质量为m的带正电的小球可视为点电荷放置在O点OABC恰构成一棱长为L的正四面体.已知静电力常量为k重力加速度为g.为使小球能静止在O点则关于小球所受电场力的合力方向和所带的电荷量下列说法中正确的是 AD A.所受电场力的合力方向竖直向上B.所受电场力的合力方向竖直向下C.电荷量为D.电荷量为解析:对小球受力分析可知重力与库仑力平衡所以小球受到三个库仑力的合力的方向与重力方向相反选项A正确B错误;将ABC处正点电荷施加的库仑力正交分解到水平方向和竖直方向设α是ABC处正点电荷施加的库仑力方向与竖直方向的夹角根据平衡条件在竖直方向上得3Fcosα=mg又由库仑定律得F=再由图可知∠CAO′=30°则AO′=OO′=L所以得cosα=联立以上各式解得q=选项C错误D正确.
二、非选择题本大题共2小题共36分
9.18分xx·山东济宁一模如图所示一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上两导轨平行且间距为L导轨处在竖直方向的匀强磁场中当导体棒中通以自左向右的电流I时导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上取sin37°=
0.6cos37°=
0.8求:1磁场的磁感应强度B;2每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.解析:1从左向右看受力分析如图所示.由平衡条件得tan37°=F安=BIL解得B=.2设两导轨对导体棒支持力为2FN则有2FNcos37°=mg所以每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN=mg.答案:1 2mg
10.18分xx·四川眉山二模如图所示粗糙斜面的倾角为30°μ=轻绳通过两个滑轮与物块A相连轻绳的另一端固定于天花板上不计轻绳与滑轮的摩擦.物块A的质量为m不计滑轮的质量挂上物块B后当滑轮两边轻绳的夹角为106°时AB恰能保持静止且A所受摩擦力沿斜面向下求物块B的质量.sin37°=cos37°=设最大静摩擦力等于滑动摩擦力g=10m/s2解析:先对A受力分析如图所示.根据共点力平衡条件有mgsin30°+f=TFN=mgcos30°又f=μFN联立解得T=
1.25mg再对B受力分析则有2Tcos=Mg联立解得M=
1.5m.答案:
1.5m。