《创新设计》高考物理浙江专用二轮专题复习：专题一第1讲力与物体的平衡.doc

专题提升突破 空题一力与运动
ZHUAN Tl YI ----------
第1讲力与物体的平衡
专题提升训练
一、单项选择题
1. （2015-金华十校高三4月模拟考试）在建筑装修中，工人用质量为加的磨石对斜壁进行打磨，当 对磨石加竖直向上推力F 时，磨石恰好能沿斜壁向上匀速运动，己知磨石与斜壁之间的动摩擦 因数为〃，则磨石受到的摩擦力大小为（）
A.
Fsin 0 B.Fcos 9 C.〃（F —〃?g ）sin 0 D.//（F —/wg ）cos 0
解析 磨石受竖直向下的重力、竖直向上的推力F 、垂直于斜壁向下的弹力 你和沿斜壁向下 的摩擦力巴作用，由于磨石匀速运动，故其所受合力为0。

故垂直于斜壁方向有加gsin 0+你 =Fsin 9,故 F N = Fsin 0—〃zgsin 0,所以 F （= /zF N =/z （F~n &,平行于斜壁方向有 Fy+ 加geos 0=Fcos 0、所以 Ff= （F —加g ）cos 0,故只选 C 。

答案C
2. （2015-温州八校高三联考）如图2所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球 心，碗的内表面及碗口是光滑的。

一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为〃和〃?2的 小球，当它
们处于平衡状态时，质量为“的小球与O 点的连线与水平线的夹角为«=60%则
两小球的质量比仔为（
m \
c ・¥
D .¥
A. 解析 对加I 受力分析可知，FN=FT=mg F N COS 3()°+F T C OS 3()°=®g,
项A正确。

答案A
3.（2015-烟台一模）如
图3所示，放在水平面上的斜面体B始终静止，物块/放在斜面体上，一轻质弹簧，两端分別与物块/及固定在斜面体底端的挡板拴接，初始时/、B静止，弹赞处于压缩状态。

现用力F沿斜面向上拉但并未运动。

下列说法正确的是（）
A.弹簧对挡板的作用力减小
B./、间的摩擦力可能大小不变
C.B对地面的压力增加
D.水平面对B的摩擦力不变
解析开始弹簧处于压缩状态，加力F后，/未运动，弹簧长度不变，则弹簧对挡板作用力不变，A 错；隔离物块/分析得，/受B的摩擦力可能方向变化、大小不变，B对；A. B整体受力平衡，心平=竹，尸站+你=必总&,所以C、D错误。

答案B
4.如图4所示，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状
态，三者的质量均为加，重力加速度为g,贝IJ（）
A.箱子受到的摩擦力方向向右
B.地面对木板的摩擦力方向向左
C.木板对地面的压力大小为3mg
D.若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3〃堵
解析对箱子受力分析，受重力、支持力、尸、静摩擦力，根据平衡条件，箱子受到的摩擦力方向向左，与F平衡，故A错误；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，不受静摩擦力，否则不平衡，故地面对木板没有静摩擦力，故B错误；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，根据平衡条件，支持力等于重力；根据牛顿第三定律，支持力等于压力；故压力等于整体的重力，为3〃g；故C正确；人用斜向下的力推箱子，对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故压力依然等于3哗,故D错误。

答案C
5.如图5所示，一个L型木板（上表面光滑）放在斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于
木板上表面的木块相连。

斜面放在平板小车上，籍体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动，不计
空气阻力。

则关于各物体的受力情况，下列说法正确的是（）
A. L 型木板受4个力的作用
B. 斜面可能只受2个力作用
C. 木块受2个力作用
D. 斜面不可能受平板小车对它的摩擦力作用
解析 先把L 型木板、木块、斜面看成一个整体进行分析，受重力、小车的支持力，D 正确； 隔离木块进行分析，受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力（沿斜面向上）三个力作用处于平衡状 态，C 错误；隔离木板，受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力（沿斜面向下）、木块的压力、斜 面对它的摩擦力5个力，A 错误；隔离斜面，受4个力作用，B 错误。

答案D
6. （2015-江西南昌调研）水平面上有U 形导轨NMPQ,它们之间的宽度为厶M 和P 之间接入电源， 现
垂直于导轨搁一根质量为加的金属棒ab,棒与导轨的动摩擦因数为“（滑动摩擦力略小于最 大静摩擦力），通过棒的电流强度为人现加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为 方向垂直于金属棒必，与垂直导轨平面的方向夹角为&,如图6所示，金属棒处于静止状态，
重力加速度为g ，则金属棒所
受的摩擦力大小为（）
A. BILsin 0
C ・〃（〃zg —3/厶sin 0） 解析 金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图
所示，在水平方向有BILcos &—Ff=0, F f =BILcos &,选项B 正确, 选项A 、
C 、
D 错误。

答案B
7. （2015•杭州市第一次教学质量检测）如图7所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨 间
距为厶，劲度系数为&的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒"相连，弹簧与导轨平面
平行并与ah 垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁
场，闭合开关K 后导体棒中的电流为/,导体棒平衡时，弹赞伸长量为Q ；调转图中电源极
性，使导
图5
D ・“（〃?g+B/厶cos 0）
体棒中电流反向，导体棒中电流仍为导体棒平衡时弹簧伸长量为兀2,忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为（）
解析调转电源极性时导体棒受到的安培力方向与调转前相反。

由平衡条件可得^gsin a=kx { +BIL,调转电源极性使导体棒中电流反向，由平衡条件可得mgsin a+BXg,联立解得3 = 2^（x 2—xO ，选项D 正确。

答案D
&如图8所示，在粗糙水平面上建立一直角坐标系xOy,在坐标原点处有一物体，质量m = 5 kg, 物体和水
平面间的动摩擦因数为// = 0.08,物体受到沿坐标轴的三个恒力鬥、局、厲的作用而 静止于水平面上，其中F| = 3N,方向沿x 轴正方向；F 2=4N,方向沿y 轴正方向；巴沿兀轴 负方向。

则下列说法正确的是（）
图8
A. F 3的大小可能大于4 N
B/、3的大小可能小于3N
C. 物体受到的摩擦力大小一定等于4 N,方向沿y 轴负方向
D. 物体受到的摩擦力大小可能小于4 N,方向沿y 轴负方向
解析 物体所受地面的最大静摩擦力尸伽=“〃7g=4 N,由平衡条件可知，Fl 、尸2、尸3的合力必 须小于或等于4N,其中F 2=4N,戸与尸3反向，只有当F 、=F3时，三力的合力才等于4N, 否则一定大于4N,因此F 3=3N,静摩擦力F/=/%=4N,方向与局相反，即沿尹轴负方向， 选项C 正确。

答案C
9. 如图9甲所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块止沿斜面以速度％匀速下滑，斜劈 保持静止，地面对斜劈的摩擦力为F f]o 若对该物块施加一平行于斜面向下的推力鬥，使其加
速下滑，如图乙
A. 务
（X1 +X2）
所示，则地面対斜劈的摩擦力为Fa若对该物块施加一平行于斜而向上的推力尸2,使其减速下滑，如图
丙所示，则地面对斜劈的摩擦力为巧3,下列关于刁I、弘、®的大
小关系正确的是（
A£]>()
B.FQF R
C.FF 「 D ・F 计环
解析题图甲中斜劈和物块都处于平衡状态，对整体，只有竖直方向的重力和支持力，地面
对斜劈的摩擦力刁| = 0,若有摩擦力，则系统不能平衡，故选项A 错误；根据题图甲的情景可 知，在题图乙、丙中，物块受到的斜面作用力都是滑动摩擦力和支持力，合力与物块的重力
平衡，即竖直向上，因此物块对斜面的作用力（滑动摩擦力和压力的合力）总是竖直向下的，且 与物块的重力等大，所以对斜劈，只受到了竖直方向的重力、地面支持力和物块的作用力， 与题图甲中的受力情况相同，因此有F/] = F/2=F/3=0,选项B 、C 错误，D 正确。

答案D
二、多项选择题
10. （2015-杭州市教学质检）如图1（）所示，水平细杆上套一环环力与球B 间用一轻质绳相连,
质量分别为叫、叫，山于〃球受到风力作用，/与3球i 起向右匀速运动。

已知轻质绳与竖 直方向的夹角为0.则下列说法中正确的是（）
A. 风力增大时，轻质绳对B 球的拉力保持不变
B. B 球受到的风力F 为心gtan 0
C. 杆对/球的支持力随着风力的增大而增大
D. /I 球与水平细杆间的动摩擦因数为響边
ni A ±tn B
解析以3球为研究对象，受到重力、风力和拉力，三力平衡，如图所示， 解三角
形得到拉力鬥=黔，风力F=/^gtan 3, A 项错误，B 项正确；利用 整体法，水平方
向有F=“（〃” + w ）g,解得〃=〃豊门°, D 项正确；竖直方 叫I 〃s
向，杆对A 球的支持力F R =（心+加B ）g ，C 项错误。

答案BD
11. （2015-衢州市高三教学质量检测）火场逃生是一项重要的生存技能，某人采用从窗口悬挂绳子，
沿着绳子缓慢地从窗户安全爬到地面。

如果不考虑脚和竖直墙壁间的摩擦，当人在图示11位 置屈腿蹬墙（脚始终与墙接触，FL
接他点的位置不变），使躯体向左缓慢远离墙壁的过程中，关
图9
于人受到的力的判断正确的是（）
A. 物体A 受到斜面B 的摩擦力増加8 N
B. 物体/对斜面3的作用力增加10N
C. 地面对斜面B 的弹力不变
D. 地面对斜面B 的摩擦力增加10 N 解析若用通过球心的水平推力F=10N 作用在物体上，物体仍静止在斜面上，将该力沿斜面 方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件可得：Feos 37°+?}=/«gsin 37°,解得摩擦力巧=16 No 物体/受到斜面3的摩擦力减小4^=24 N —16 N=8N,选项A 错误；没有施加水平力F
时，根据平衡条件，/受斜面作用力与重力等大反向，即大小为40N,根据
牛顿第三定律，物体/对斜面的作用力为40 N,方向竖直向下。

施加水平 力F 后,
物体/对斜面的作用力如图，F=^/102+402 N= 10^17 N,物体 /对斜面3的作用力增
加（1OVT7-4O ） N,选项B 错误；把物体/和斜面3 看做整体，分析受力，由平
衡条件可知，地面对斜面3的弹力不变，摩擦力 增加10N,选项C 、D 正确。

A. 绳子对人的拉力增大
B. 墙壁对人的弹力增大
C. 人对墙壁的弹力减小
D. 人受到的合力增大
解析 人的受力情况如图所示，由平衡可得F N =Gtan &,町=為，则远离 过程中〃增
大，则你和F 「都增大，选项A 、B 正确，C 错误；人始终处于平
衡状态，所受合力为0, D 错误。

答案AB
12. （2015-四川省成都市毕业班一诊）如图12所示，一个质量为4 kg 的半球形物体/放在倾角为〃
= 37。

的斜面3上静止不动。

若用通过球心的水平推力F=\0 N 作用在物体上，物体仍静止在
图11
斜面上，斜面仍相对地面静止。

取 g=10m/s 2,贝lj( )
答案CD
13.如图13所示，在倾角为&=30。

的斜面上，固定一宽厶=0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电
源和滑动变阻器电源电动势E=\2N，内阻r=l Q, 一质量/n=20g的金属棒〃与两导轨垂直并接触良好。

整个装置处于磁感应强度〃=（）&）T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）。

金属棒与金属导轨间的最大静摩擦力为0.05 N,取g= 10 m/s?,要保持金属棒在导轨上静止，
滑动变阻器人接入电路屮的电阻值可能为（）
A.48Q B」5Q C.20 Q D.14Q
解析金属棒受到重力、摩擦力、安培力和支持力作用而平衡，若滑动变阻器接入电路的电阻值较小，则可知电流较大，安培力F=BIL越大，由左手定则知安培力方向沿斜面向上，此时摩擦力沿斜面向下，有哗sin30°+F（=BJL,代入数据解得/=0.75 A,设滑动变阻器接入电路的电阻值为根据闭合电路欧姆定律可得E=J（R + C，代入数据解得R=15 Q；同理若滑动变阻器接入电路的电阻值较大，则电流较小，此时摩擦力沿斜面向上，有wgsin 30。

=巴+ BII,代入数据解得尸=0.25 A,设滑动变阻器接入电路的电阻值为X,根据闭合电路欧姆定律可得E=HR+）,代入数据解得尺=47 0。

所以滑动变阻器接入电路的电阻值范围为15 QWAW47Q,故选项B、C正确。

答案BC
14.（2015-浙江绍兴二模）如图14所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，ZC4B=30。

,
斜面内部O点（与斜面无任何连接）固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点，尸为MN的屮点，OM=ON, OM//AB,则下列判断正确的是（）
A.小物体在M、P、N点静止时一定都是受4个力
B.小物体静止在P点时受到的摩擦力最大
C.小物体静止在P点时受到的支持力最大
D.小物体静止在M、N点时受到的支持力相等
解析对小物体分别在三处静止时进行受力分析，如图所示，结合平衡条件小物体在P. N两点时一定受四个力的作用，而在M处不一定，故A错误；小物体静止在P点时，
摩擦力F尸加gsin30。

，设小物体静止在M、N点时，库仑力为F,则小物
体静止在N点时F；=mgsin 30° +Feos 30°,小物体静止在M点时F/^mgsin
30°-Fcos 30°,可见小物体静止在N点时所受摩擦力最大，故B错误；小物体静止在P点时，设库仑力为F,受到的支持力FN=〃?gcos 30。

+尸，小物体静止在M、N点时：/V=〃7gcos30o+Fsin30。

，由库仑定律知尸＞尸，故你＞你‘，即小物体静止在P 点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等，故C、D正确。

答案CD
三、非选择题
15.如图15所示，一质量为M=2 kg的铁块套在倾斜放置的杆上，杆与水平方向的夹角&=60。

，一轻绳
一端连在铁块上，一端连在一质量为加= lkg的小球上，一水平力F作用在小球上，连接铁块与球的轻绳与杆垂直，铁块和球都处于静止状态。

(g取lOm/s1 2)求：
1 拉力F的大小；
2 杆对铁块的摩擦力的大小。

解析(1)对B球受力分析如图所示。

”
根据力的平衡F=?ngtan 0 "
解得F=1()V3 N mg
(2)由于绳对铁块的拉力垂直于铁块，且铁块处于静止状态，因此铁块受到的摩擦力等于铁块的重力
沿斜面向下的分力，即f=Mgs\n 0,戶］丽N
答案(1)1初N (2)l(h/3 N。