一、單項(xiàng)選擇題
1.【2019?浙江卷】如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計(jì),冰面可看成光滑,則下列說法正確的是()
A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力
C.若甲的質(zhì)量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利
D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利
【答案】C
【考點(diǎn)定位】平衡力與相互作用力.
2.【2019?新課標(biāo)Ⅱ卷】如圖,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】F水平時(shí): ;當(dāng)保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角時(shí),則 ,聯(lián)立解得: ,故選C。
【考點(diǎn)定位】物體的平衡
【名師點(diǎn)睛】此題考查了正交分解法在解決平衡問題中的應(yīng)用問題;關(guān)鍵是列出兩種情況下水平方向的平衡方程,聯(lián)立即可求解。
3.【2019?全國新課標(biāo)Ⅲ卷】如圖,兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計(jì)所有摩擦。小物塊的質(zhì)量為()
A. B. C.mD.2m
【答案】C
【考點(diǎn)定位】考查了共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用
【方法技巧】在處理共點(diǎn)力平衡問題時(shí),關(guān)鍵是對物體進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)正交分解法將各個(gè)力分解成兩個(gè)方向上的力,然后列式求解,如果物體受到三力處于平衡狀態(tài),則可根據(jù)矢量三角形法,將三個(gè)力移動到一個(gè)三角形中,然后根據(jù)角度列式求解。
4.【2019?全國新課標(biāo)Ⅱ卷】質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點(diǎn)O,如圖所示。用T 表示繩OA段拉力的大小,在O點(diǎn)向左移動的過程中()
A.F逐漸變大,T逐漸變大 B.F逐漸變大,T逐漸變小
C.F逐漸變小,T逐漸變大 D.F逐漸變小,T逐漸變小
【答案】A
【解析】對結(jié)點(diǎn)O受力分析,重力的大小和方向均不變,水平拉力F的方向不變,繩拉力在轉(zhuǎn)動,滿足三力平衡的動態(tài)平衡,如圖所示:
可得,水平拉力F逐漸增大,繩的拉力逐漸增大,故選A。
【考點(diǎn)定位】動態(tài)平衡的圖解法
5.【2013?重慶卷】如題圖所示,某人靜躺在椅子上,椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ。若此人所受重力為G,則椅子各部分對他的作用力的合力大小為()
A.G B.Gsinθ C.Gcosθ D.Gtanθ
【答案】A
【解析】該人處于靜止?fàn)顟B(tài),椅子各部分對他的作用力的合力與其重力等大反向,所以該合力等于G。
【考點(diǎn)定位】受力分析、共點(diǎn)力的平衡。
6.【2019?安徽卷】一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為 的斜面上。現(xiàn)對物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,如圖所示。則物塊()
A.仍處于靜止?fàn)顟B(tài)
B.沿斜面加速下滑
C.受到的摩擦力不便
D.受到的合外力增大
【答案】A
【解析】由于質(zhì)量m的物塊恰好靜止在傾角為 的斜面上,說明斜面對物塊的作用力與物塊的重力平衡,斜面與物塊的動摩擦因數(shù) 。對物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F,使得合力仍然為零,故物塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài),A正確BD錯誤;摩擦力由 增大到 ,C錯誤
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力平衡條件,滑動摩擦力
7.【2019?山東?16】如圖,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時(shí)A恰好不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為 ,A與地面間的動摩擦因數(shù)為 ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為()
A. B. C. D.
【答案】B
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力平衡條件.
8.【2019?上海?14】如圖,一質(zhì)量為m的正方體物塊置于風(fēng)洞內(nèi)的水平面上,其一面與風(fēng)速垂直,當(dāng)風(fēng)速為 時(shí)剛好能推動該物塊。已知風(fēng)對物塊的推力F正比于 ,其中v為風(fēng)速、S為物塊迎風(fēng)面積。當(dāng)風(fēng)速變?yōu)?時(shí),剛好能推動用同一材料做成的另一正方體物塊,則該物塊的質(zhì)量為()
A.4m B.8m C.32m D.64m
【答案】D
【解析】一質(zhì)量為m的正方體的邊長為a,剛好被推動,在水平方向上受到風(fēng)力和最大靜摩擦力,最大靜摩擦力與正壓力成正比的,設(shè)比例系數(shù)為μ,且二力大小相等, ,得: 同理另一塊質(zhì)量為m′正方形的邊長為b,剛好被推動時(shí),有 ,解得b=4a,所以質(zhì)量為m′正方形的體積是質(zhì)量為m正方形體積的64倍,所以m′=64m,故D正確,A、B、C錯誤。
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力的平衡;最大靜摩擦力
9.【2019?海南卷】如圖,在水平桌面上放置一斜面體P,兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將a和b、b與P、P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1、f2和f3表示。則()
A.f1=0,f2≠0,f3≠0 B.f1≠0,f2=0,f3=0
C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0
【答案】C
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力的平衡、整體法、隔離法
【名師點(diǎn)睛】“整體隔離法”是力學(xué)中的重要方法,一定要熟練掌握,注意對于由多個(gè)物體組成的系統(tǒng),不涉及內(nèi)力時(shí)優(yōu)先考慮以整體為研究對象。
10.【2019?浙江卷】如圖所示為一種常見的身高體重測量儀。測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波,超聲波經(jīng)反射后返回,被測量儀接收,測量儀記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔。質(zhì)量為M0的測重臺置于壓力傳感器上,傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當(dāng)測重臺沒有站人時(shí),測量儀記錄的時(shí)間間隔為t0,輸出電壓為U0,某同學(xué)站上測重臺,測量儀記錄的時(shí)間間隔為t,輸出電壓為U,則該同學(xué)身高和質(zhì)量分別為()
A.v(t0?t), B. v(t0?t),
C.v(t0?t), D. v(t0?t),
【答案】D
【解析】當(dāng)測重臺沒有站人時(shí),2x=vt0;站人時(shí),2(x?h)=vt;解得h= v(t0?t);無人站立時(shí):U0=KM0g;有人時(shí),U=k(M0g+mg),解得: ;故選D。
【考點(diǎn)定位】物體的平衡;傳感器及速度的計(jì)算問題
【名師點(diǎn)睛】此題以身高體重測量儀為背景,考查了物體的平衡、傳感器及速度的計(jì)算問題。解本題的關(guān)鍵是搞清測量的原理,然后聯(lián)系物理知識列方程解答;此題難度不大,但是題目新穎,有創(chuàng)新,能較好地考查學(xué)生分析問題、處理問題的能力。
11.【2019?海南卷】如圖,墻上有兩個(gè)釘子a和b,它們的連線與水平方向的夾角為45°,兩者的高度差為l。一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定于a點(diǎn),另一端跨過光滑釘子b懸掛一質(zhì)量為m1的重物。在繩子距a端 得c點(diǎn)有一固定繩圈。若繩圈上懸掛質(zhì)量為m2的鉤碼,平衡后繩的ac段正好水平,則重物和鉤碼的質(zhì)量比 為()
A. B.2 C. D.
【答案】C
,選C
【考點(diǎn)定位】力的動態(tài)平衡分析。
12.【2019?海南卷】如圖,一不可伸長的光滑輕繩,其左端固定于O點(diǎn),右端跨過位于O'點(diǎn)的固定光滑軸懸掛一質(zhì)量為M的物體;OO'段水平,長度為L;繩上套一可沿繩滑動的輕環(huán),F(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼,平衡后,物體上升L。則鉤碼的質(zhì)量為()
A. B. C. D.
【答案】D
【考點(diǎn)】共點(diǎn)力的平衡
【方法技巧】解決共點(diǎn)力平衡的相關(guān)問題時(shí),對正確的研究對象(如系統(tǒng)、單個(gè)物體、結(jié)點(diǎn)等)做出受力分析往往是解決問題的關(guān)鍵,還要注意幾何關(guān)系的應(yīng)用。
13.【2019?山東卷】如圖,用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn),制成一簡易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩剪去一小段,但仍保持等長且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí),F(xiàn)1表示木板所受合力的大小,F(xiàn)2表示單根輕繩對木反拉力的大小,則維修后()
A.F1不變,F(xiàn)2變大 B.F1不變,F(xiàn)2變小C.F1變大,F(xiàn)2變大 D.F1變小,F(xiàn)2變小
【答案】A
【解析】前后兩次木板始終處于靜止?fàn)顟B(tài),因此前后兩次木板所受合力F1都等于零,保持不變,C、D錯誤;繩子剪去一段后長度變短,懸掛木板時(shí)繩子與豎直方向夾角 變大,將力沿水平方向和豎直方向正交分解,在豎直方向上, ,而物體的重力不變,因此單根繩的拉力 變大,A正確,B錯誤。
【考點(diǎn)】共點(diǎn)力的平衡,力的分解
【方法技巧】本題考查物體的平衡,抓住物體的狀態(tài),前后兩次始終處于靜止?fàn)顟B(tài),即合外力為零,在改變繩長的同時(shí),繩與豎直方向的夾角跟著改變。
14.【2019?上海卷】如圖,光滑的四分之一圓弧軌道A、B固定在豎直平面內(nèi),A端與水平面相切,穿在軌道上的小球在拉力F的作用下,緩慢地由A向B運(yùn)動,F(xiàn)始終沿軌道的切線方向,軌道對球的彈力為N。在運(yùn)動過程中()
(A)F增大,N減。˙)F減小,N減。–)F增大,N增大(D)F減小,N增大
【答案】A
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力的平衡
【方法技巧】本題的重點(diǎn)在于由小球緩慢的運(yùn)動,得到小球始終處于平衡狀態(tài),然后根據(jù)平衡條件求出F、N的表達(dá)式,判斷其變化。
15.【2019?海南卷】如圖,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,則地面對斜劈的摩擦力()
A.等于零
B.不為零,方向向右
C.不為零,方向向左
D.不為零,v0較大時(shí)方向向左,v0較小時(shí)方向向右
【答案】B
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力平衡條件。
16.【2018-2019?新課標(biāo)卷】如圖,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對球的壓力大小為N1,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦,在此過程中()
A.N1始終減小,N2始終增大
B.N1始終減小,N2始終減小
C.N1先增大后減小,N2始終減小
D.N1先增大后減小,N2先減小后增大
【答案】B
【解析】以小球?yàn)檠芯繉ο螅治鍪芰η闆r:重力G、墻面的支持力 和木板的支持力 .根據(jù)牛頓第三定律得知, , 。根據(jù)平衡條件得: , ,將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置的過程中, 增大, v減小, 增大,則 和 都始終減小,故 和 都始終減小,故選B
【考點(diǎn)定位】本題考查物體的平衡及其相關(guān)知識
17.【2018-2019?浙江卷】如圖所示,與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體。細(xì)繩的一端摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧秤相連。物體靜止在斜面上,彈簧秤的示數(shù)為4.9N。關(guān)于物體受力的判斷(取g=9.8m/s2),下列說法正確的是()
A.斜面對物體的摩擦力大小為零
B.斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向上
C.斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向沿斜面向上
D.斜面對物體的摩擦力大小為4.9N,方向垂直斜面向上
【答案】A
【考點(diǎn)定位】本題考查摩擦力,力的平衡。
18.【2013?天津卷】如圖所示,小球用細(xì)繩系住,繩的另一端固定于O點(diǎn),現(xiàn)用水平F緩慢推動斜面體,小球在斜面上無摩擦地滑動,細(xì)繩始終處于直線狀態(tài),當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平,此過程中斜面對小球的支持力FN,以及繩對小球的拉力FT的變化情況是( )
A.FN保持不變,F(xiàn)T不斷增大B.FN不斷增大,F(xiàn)T不斷減小
C.FN保持不變,F(xiàn)T先增大后減小D.FN不斷增大,F(xiàn)T先減小后增大
【答案】D
【解析】小球受力情況如圖所示,重力和FT的合力與FN平衡,在用水平力F緩慢推動斜面體過程中,代表FT的矢量箭頭先變小后變大,代表重力和FT的合力的線段一直增大,故D正確。
【考點(diǎn)定位】力的平衡
二、多項(xiàng)選擇題
19.【2019?天津卷】如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),下列說法正確的是()
A.繩的右端上移到 ,繩子拉力不變
B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大
C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小
D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點(diǎn)右移
【答案】AB
【考點(diǎn)定位】受力分析,共點(diǎn)力的平衡
【名師點(diǎn)睛】本題是力的動態(tài)平衡的典型模型,學(xué)生并不陌生,關(guān)鍵要判斷出繩子和豎直方向的夾角只與繩長和兩桿間的距離有關(guān)。
20.【2019?新課標(biāo)Ⅰ卷】如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點(diǎn)M拴一重物,用手拉住繩的另一端N。初始時(shí),OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為 ( ),F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角 不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中()
A.MN上的張力逐漸增大
B.MN上的張力先增大后減小
C.OM上的張力逐漸增大
D.OM上的張力先增大后減小
【答案】AD
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力的平衡、動態(tài)平衡
【名師點(diǎn)睛】本題考查動態(tài)平衡,注意重物受三個(gè)力中只有重力恒定不變,且要求OM、MN兩力的夾角不變,兩力的大小、方向都在變。三力合力為零,能構(gòu)成封閉的三角形,再借助圓,同一圓弧對應(yīng)圓周角不變,難度較大。
21.【2018-2019?山東理綜】如圖所示,兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動,在O點(diǎn)懸掛一重物M,將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上,此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止。Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小,F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大小。若擋板間的距離稍許增大后,系統(tǒng)仍靜止且O1、O2始終等高,則()
A. 變小 B. 不變 C. 變小 D. 變大
【答案】BD
【解析】先對三個(gè)物體以及支架整體受力分析,受重力 ,2個(gè)靜摩擦力,兩側(cè)墻壁對整體有一對支持力,根據(jù)平衡條件,有: ,解得 ,故靜摩擦力不變,故A錯誤,B正確;將細(xì)線對O的拉力按照效果正交分解,如圖
設(shè)兩個(gè)桿夾角為 ,則有 ,再將桿對滑塊m的推力 按照效果分解,如圖
根據(jù)幾何關(guān)系,有
【考點(diǎn)定位】本題考查力的分解和物體平衡及其相關(guān)知識
22.【2019?廣東?19】如圖7所示,三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端,另一端都固定在水平面上,將桿豎直緊壓在地面上,若三條繩長度不同,下列說法正確的有()
A.三條繩中的張力都相等 B.桿對地面的壓力大于自身重力
C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零 D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力.
【答案】BC
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。
23.【2019?全國新課標(biāo)Ⅰ卷】如圖,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO'懸掛于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則()
A.繩OO'的張力也在一定范圍內(nèi)變化
B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化
C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化
D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化
【答案】BD
【解析】物塊b始終保持靜止,可知物塊a也始終保持靜止,滑輪兩側(cè)繩子的夾角也不變,可知連接物塊a和b的繩的張力等于物塊a的重力,所以連接物塊a和b的繩的張力保持不變,夾角不變,所以,繩OO'的張力也不變,故A、C錯誤;對物塊b進(jìn)行受力分析如圖所示,可知,若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化時(shí),重力mg和繩子的拉力FT保持不變,所以,物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化,物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化,故B、D正確
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力作用下物體的平衡、力的動態(tài)分析
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查共點(diǎn)力作用下物體的平衡、力的動態(tài)分析。當(dāng)有多個(gè)物體相互作用而平衡時(shí),應(yīng)注意靈活選擇研究對象,可以讓題目變得更簡潔明晰,此題的難點(diǎn)是對選項(xiàng)A的判斷。
24.【2019?廣東?19】如圖7所示,三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端,另一端都固定在水平面上,將桿豎直緊壓在地面上,若三條繩長度不同,下列說法正確的有()
A.三條繩中的張力都相等 B.桿對地面的壓力大于自身重力
C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零 D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力.
【答案】BC
【考點(diǎn)定位】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。
【名師點(diǎn)睛】處于平衡狀態(tài)的物體所受合外力為0,即在任意方向上合力必為0。
附加題:涉及力矩問題。
25.【2019?上海卷】如圖,始終豎直向上的力F作用在三角板A端,使其繞B點(diǎn)在豎直平面內(nèi)緩慢地沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動一小角度,力F對B點(diǎn)的力矩為M,則轉(zhuǎn)動過程中()
A.M減小,F(xiàn)增大B.M減小,F(xiàn)減小C.M增大,F(xiàn)增大D.M增大,F(xiàn)減小
【答案】A
【解析】根據(jù)題意,對三角板受力分析受到重力、支持力和拉力,由于緩慢轉(zhuǎn)動,三角板近似平衡,所以有: ,在轉(zhuǎn)動過程中,支持力減小而拉力F在增加;力矩是力與力到作用點(diǎn)的距離的乘積,應(yīng)用極端思維法,當(dāng)三角板豎直時(shí),力與轉(zhuǎn)動軸的距離為零,此時(shí)力矩為零,故此過程中力矩在減小,選項(xiàng)A正確。
【考點(diǎn)定位】力矩、受力平衡條件
【方法技巧】通過物體受力平衡條件判斷拉力F的變化情況,分析力矩時(shí)通過極端思維的方法進(jìn)行判斷。
26.【2018-2019?上海物理】如圖,豎直輕質(zhì)懸線上端固定,下端與均質(zhì)硬棒AB中點(diǎn)連接,棒長為線長二倍。棒的A端用鉸鏈固定在墻上,棒處于水平狀態(tài)。改變懸線長度,使線與棒的連接點(diǎn)逐漸右移,并保持棒仍處于水平狀態(tài)。則懸線拉力()
A.逐漸減小B.逐漸增大C.先減小后增大D.先增大后減小
【答案】A
【考點(diǎn)定位】本題考查力矩平衡條件及其相關(guān)知識.
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