2019届物理二轮 受力分析 物体的平衡 专题卷 (全国通用)

专题强化二 受力分析 物体的平衡 一、选择题：本题共10小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
1．[2018·天津市河东区二模]如图所示，壁虎在竖直墙面上斜向
上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列图示中正确的是
( )
2．[2018·宿州市第一次质检]如图所示，两根轻弹簧a 、b 的上端
固定在竖直墙壁上，下端连接在小球上．当小球静止，弹簧a 、b 与竖直方向的夹角分别为53°和37°.已知a 、b 的劲度系数分别为k 1、k 2.sin53°＝0.8，则a 、b 两弹簧的伸长量之比为( )
A.4k 23k 1
B.3k 24k 1
C.3k 14k 2
D.4k 13k 2
3．[2018·上海市松江区一模]重力为G 的体操运动员在进行自由
体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则( )
A ．θ＝60°时，运动员单手对地的正压力大小为G 2
B ．θ＝120°时，运动员单手对地面的压力大小为G
C．θ不同时，运动员受到的合力不同
D．θ不同时，地面对运动员的合力不同
4．[2018·鄂尔多斯市模拟]如图所示，A、B、C、D是四个完全相同的木块，在图甲中，水平力F作用于B上，A、B处于静止状态，图乙中，竖直弹簧作用于D上，C、D处于静止状态，则关于A、B、C、D的受力情况，下列说法不正确的是()
A．图甲中A受五个力，图乙中C受三个力
B．图乙中墙对C可能有摩擦力
C．图甲中墙对A一定有向上的摩擦力
D．图乙中D对C一定有向右上方的摩擦力
5．[2018·濮阳市一模]如图所示，一定质量的小物体(可视为质点)用轻质细线固定悬挂在天花板上．在水平拉力F作用下，当细线与竖直方向夹角为30°时小物体恰能处于平衡状态．若对小物体施加同样大小的拉力，方向垂直于细线，仍然使物体处于平衡状态．则下列说法中正确的是()
A．小物体所受到的重力大小为3F
B．当施加水平方向作用力时细线受到沿线方向的拉力大小等于2F
C．当施加垂直于细线方向的拉力时，细线受到沿线方向的拉力大小等于2F
D．当施加垂直于细线方向的拉力时，细线与竖直方向的夹角大于60°
6．[2018·石嘴山一模]如图所示，在水平地面上放置一倾角为θ的斜面体，斜面体的顶端有一光滑的定滑轮，一根跨过定滑轮的细绳将质量为M的盒子A与质量为m的物体B相连，现向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止．在加入沙子的过程中，下列说法正确
的是()
A．绳子的拉力逐渐增大B．A所受的摩擦力逐渐增大
C．A对斜面的压力逐渐增大D．地面对斜面体的摩擦力逐渐增加
7．[2018·永州三模] 技的发展正在不断地改变着我们的生活，图甲是一款放在水平桌面上的手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上．图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，若手机的重力为G，下列说法正确的是()
A．手机受到的支持力大小为G cosθ
B．手机受到的摩擦力大小大于G sinθ
C．纳米材料对手机的作用力方向竖直向上
D．纳米材料对手机的作用力大小为G sinθ
8．[2018·银川一中一模]如图甲所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑．现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑，如图乙所示，则F大小应为()
A.3mg
B.
3
3mg
C.
3
4mg D.
3
6mg
9．[2018·安徽二模]如图，在一段平坦的地面上等间距分布着一排等高的输电线杆，挂在线杆上的电线粗细均匀且呈对称性．由于热胀冷缩，冬季两相邻线杆之间的导线长度会有所减少．对B线杆及两侧的电线，冬季与夏季相比()
A．电线最高点处的张力变小
B．电线最低处的张力不变
C．线杆对地面的压力变小
D．线杆两侧电线对线杆拉力的合力不变
10．[2018·安徽模拟]如图所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻弹簧的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态．现用力F推动小球b，使之缓缓到达b′位置，则() A．推力F变大
B．b对OQ的压力变大
C．弹簧长度变短
D．弹簧长度变长
二、实验题：本题2小题，共12分．
11．(6分)[2018·北京市西城区期末]某同学用如图1所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验．
(1)实验中，他在弹簧两端各系一细绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来挂钩码．先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长量x，并将数据填在下面的表格中．实验过程中，弹簧始终在弹性限度内.
12345 6 钩码的重力G/N00.5 1.0 1.5 2.0 2.5
弹簧弹力F/N00.5 1.0 1.5 2.0 2.5
弹簧总长度L/cm13.0015.0517.1019.0021.0023.00
弹簧伸长量x/cm0 2.05 4.10 6.008.0010.00
在如图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力F 与弹簧伸长量x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点用“＋”描绘出来，并作出F－x图象．
(2)①根据上述的实验过程，对实验数据进行分析可知，下列说法正确的是(选填选项前的字母)．
A．弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比
B．弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比
C．该弹簧的劲度系数约为25 N/m
D．该弹簧的劲度系数约为2500 N/m
②在匀变速直线运动的速度v随时间t变化关系图象中，图线与坐标轴围成的面积的物理意义表示位移．请类比思考，(1)问的F－x 图象中图线与坐标轴围成的面积的物理意义．
12．(6分)[2018·陕西一模]一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中做验证力的平行四边形定则的实验．
(1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶静止时电子秤的示数F；
(2)如图乙，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、和电子秤的示数F1；
(3)如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L，使三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2；
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若，则力的平行四边形定则得到验证．
三、计算题：本题共3小题，共38分．
13．(12分)[2018·重庆市铜梁区模拟]如图所示，两个轻质弹簧的劲度系数分别为k1＝1 N/cm、k2＝2 N/cm，它们一端固定在质量为m ＝1 kg的物体A上，另一端分别固定于水平地面上的Q点和一固定轻质薄板的P点(两弹簧均呈竖直状态)，当物体A平衡时，下方弹簧恰好处于原长，若只把A换成质量为3 m的物体B(弹簧均在弹性限度内)，当物体B平衡时，求：下方弹簧所受弹力大小(重力加速度为g＝10 m/s2)．
14．(12分)[2018·榆林一模]如图所示，两根长度相同间距为R的直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动．一个重力为G、半径为R的圆柱工件架于两木棍之间，工件与木棍之间滑动摩
擦因数为
3
2(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)，求：
(1)若木棍与水平方向夹角为30°，试分析该工件的运动情况．
(2)若该工件做匀速直线运动，木棍与水平方向夹角为多少？
15．(14分)[2018·滨州期末]如图所示，可视为质点的物体A和B，质量分别为m A＝2 kg和m B＝3kg，被两根质量不计的轻绳固定在如图所示的装置上，整体处于整直平面内且处于静止状态．装置与水平方向夹角为α＝30°，装置两端为大小不计的光滑定滑轮．左绳下面部分水平，右绳与水平方向夹角为β＝60°，g＝10 m/s2.求：
(1)两根细绳的弹力大小；
(2)物体A所受的摩擦力．
专题强化二 受力分析 物体的平衡
1．B 壁虎在竖直墙面上斜向上匀速爬行，受力平衡，墙壁对壁虎的力F 与壁虎自身的重力等大反向，B 选项正确．
2．B 研究小球的受力情况，如图所示：
根据几何关系可知，F a F b
＝tan37°，其中F a ＝k 1x 1，F b ＝k 2x 2，联立解得a 、b 两弹簧的伸长量之比x 1：x 2＝3k 24k 1
，B 选项正确． 3．A 分析运动员的受力情况，无论夹角θ为多少，运动员处于平衡状态，根据平衡条件可知，2N ＝G ，地面对运动员单手的支持
力N ＝G 2，根据牛顿第三定律知，运动员单手对地的正压力大小为G 2，A 选项正确，B 选项错误；θ不同时，运动员受到的合力始终为零，C 选项错误；θ不同时，地面对运动员的合力与其重力等大，恒定不变，D 选项错误．
4．B 分析图甲，以整体为研究对象，受到重力、支持力、压力和摩擦力作用，研究A 的受力情况，受重力、B 对A 的支持力和摩擦力，墙的弹力和摩擦力作用，受五个力．分析图乙，C 受到重力、D 对C 的支持力和摩擦力作用，受三个力，A 、C 选项正确；图乙中，墙对C 没有弹力，故不会存在摩擦力，B 选项错误； D 、C 间一定有压力，C 有向下的运动趋势，D 对C 一定有向右上方的摩擦力，D 选项正确．
5．A 在水平拉力F 的作用下，小球受力如图所示： 根据共点力平衡知识可知，F ＝mg tan30°，F ＝T sin30°，解得小
物体受到的重力大小为3F ，沿线方向的拉力大小等于2F ，A 选项正
确，B选项错误．
当施加垂直于细线方向的拉力时，
F＝mg sinθ，T′＝mg cosθ，解得sinθ＝
3
3，T′＝2F，则细线
与竖直方向的夹角小于60°，C、D选项错误．
6．C系统始终处于静止状态，绳子拉力等于物体B的重力，恒定不变，A选项错误；分析物体A的受力情况，重力沿斜面向下的分力、绳子拉力和静摩擦力之和为零，开始时，不能确定静摩擦力的方向，故加入沙子的过程中，物体A受到的摩擦力不一定增大，B选项错误；物体A对斜面的压力等于A及沙子的总重力沿垂直于斜面的分力，加入沙子，则压力增大，C选项正确；系统始终保持静止，合力为零，地面对斜面体没有摩擦力作用，D选项错误．7．C手机受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向上，重力垂直支架的分力与吸附力之和等于手机受到的支持力，F N＝G cosθ＋F吸，A选项错误；在平行支架方向上，f＝G sinθ，B选项错误；纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向竖直向上，C选项正确，D选项错误．
8．A小物块沿斜劈匀速下滑，则μ＝tan30°＝
3
3.对小物块施加
一水平向右的恒力F，如图所示：
F cos30°＝f＋mg sin30°，N＝mg cos30°＋F sin30°，其中f＝μN，联立解得，F＝3mg，A选项正确．
9．D研究左段电线，如图所示：
合力恒定，冬季时，夹角θ增大，则电线最高处的张力F变大，A选项错误；研究左段一半电线，如图所示：
根据几何关系可知，电线最低点的张力F1变大，B选项错误；电线杆上电线的质量一定，受力平衡，夏季、冬季杆对地面的压力恒定不变，C选项错误；线杆两侧电线对线杆拉力的合力与线杆的重力之和等于杆对地面的压力，恒定不变，D选项正确．
10．D
分析小球a的受力情况，如图所示：
夹角α减小，挡板OP对小球a的弹力N＝m a g tanα减小，弹簧
弹力F弹＝m a g
cosα减小，即弹簧长度变大，C选项错误，D选项正确；
研究整体的受力可知，推力F＝N减小，A选项错误；b对OQ的压力等于两球的重力之和，恒定不变，B选项错误．
11．(1)见解析(2)①BC②弹力做的功
解析：(1)描点连线，如图所示：
(2)①分析图象结合表格数据可知，弹簧弹力大小与弹簧伸长量
成正比，A 选项错误，B 选项正确；根据胡克定律可知，图象中斜率代表弹簧的劲度系数，劲度系数为25 N/m ，C 选项正确，D 选项错误．
②力与位移的乘积为功，利用微元法，在很短时间里弹力是恒定不变的，则F －x 图象中图线与坐标轴围成的面积的物理意义是弹力做的功．
12．(2)三细线的方向 (3)结点的位置 (4)F ′大小与F 相等、方向相同
解析：(2)研究合力与分力的关系需要记录分力的大小和方向，即在白纸上记下结点O 的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F 1.
(3)应使结点O 的位置和三根细线的方向与②中重合，记录电子秤的示数F 2.
(4)根据平行四边形定则作出合力，若F ′大小与F 相等、方向相同，则力的平行四边形定则得到验证．
13.203N
解析：当物体A 平衡时，下方弹簧为原长，上方的弹簧处于伸长状态，mg ＝k 2x 2.
当物体B 处于平衡状态时，上方弹簧增加的伸长量为x 1，下方弹簧被压缩的长度为x 1，根据胡克定律和平衡条件可知，k 1x 1＋k 2(x 1＋x 2)＝3mg .
联立解得，x 1＝2mg k 1＋k 2
. 下方弹簧所受弹力大小F ＝k 1x 1＝2mg ·k 1k 1＋k 2＝203
N. 14．(1)处于静止状态 (2)45°
解析：(1)圆柱工件受到重力和棍的弹力、摩擦力作用，根据几何关系可知，两棍对工件弹力的方向夹角为60°.
重力沿棍方向的分力G 1＝G sin30°＝12G ，重力垂直棍方向的分力
G 2＝G cos30°＝32G ，棍对工件的弹力F N ＝33G 2＝12G ，最大静摩擦力2f ＝2μF N ＝32G ，大于重力沿棍方向的分力，故工件处于静止状态．
(2)工件做匀速直线运动，受力平衡，根据平衡条件可知， 垂直棍方向上3F N ′＝G cos θ.
沿棍方向上2μF N ′＝G sin θ.
联立解得tan θ＝1，即θ＝45°.
15．(1)右绳的弹力大小为20 N ，左绳的弹力大小为10 N (2)零 解析：(1)分析物体B 的受力情况，如图所示：
根据共点力的平衡条件可知， 水平方向上T 1sin β＝m B g .
竖直方向上T 1cos β＝T 2.
联立解得T 1＝20 N ，T 2＝10 N.
(2)研究物体A 的受力情况，如图所示：
沿斜面方向上，m A g sin α＋T 2＝F f ＋T 1.
解得，F f ＝0.。