【名師伴你行】2021屆高考物理二輪復習專題提能專訓：2力與平衡

提能專訓(二)力與平衡時間：90分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共14小題，每小題4分，共56分．多選全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．(2022·湖南箴言中學期中)如圖所示，物體B與豎直墻面接觸，在豎直向上的力F的作用下A、B均保持靜止，則物體B的受力個數為()A．2個 B．3個C．4個 D．5個答案：C解析：對A受力分析可知：受到重力、支持力、摩擦力，支持力和摩擦力的水平分力等大反向；對B分析可知：受到重力、推力F、A給的壓力和摩擦力，結合A的分析可知，墻對B沒有彈力，故受到4個力．C項正確．2．如圖所示，一個人用與水平方向成θ角斜向上的力F拉放在粗糙水平面上質量為m的箱子，箱子沿水平面做勻速運動．若箱子與水平面間的動摩擦因數為μ，則箱子所受的摩擦力大小為()A．Fsinθ B．FcosθC．μmg D．μFsinθ答案：B解析：對箱子進行受力分析，箱子勻速運動，受力平衡，水平方向合力為零，水平方向有兩個效果的力：Fcosθ、摩擦力f.這兩個力等值反向，即摩擦力f大小也等于Fcosθ，所以B選項正確．由f＝μFN得f＝μ(mg－Fsinθ)，C、D選項錯誤．3．(多選)如圖所示，光滑水平地面上有始終角三角形斜面體B靠在豎直墻壁上，物塊A放在斜面體B上，開頭時A、B靜止．現用水平力F推A，A、B仍靜止，則此時B受力個數可能是()A．3個B．4個C．5個D．6個答案：BC解析：物體B受重力、地面對B的支持力、A對B的壓力和墻壁對B的彈力作用，由于F大小未知，不能確定A是否具有相對B的運動趨勢，也就不能確定A、B間是否存在摩擦力，故B受力可能是4個，也可能是5個，B、C項正確．4．(2022·廣東惠州市一調)沿光滑的豎直墻壁用網兜把一個足球掛在A點(如圖)，足球受到的重力為G，網兜的質量不計．懸繩與墻壁的夾角為α＝30°.懸繩對球的拉力為FT，墻壁對球的支持力為FN，下列表述正確的是()A．FN大于GB．FT小于GC．FN與FT的合力肯定豎直向上D．FN與FT大小之和等于G答案：C解析：足球受到重力、拉力、墻給的彈力如圖，把FN和mg合成，合力與FT等大反向，所以A、B錯誤；三力平衡中的兩個力的合力等于第三個力，C正確；D錯誤．5．(2022·河北衡水中學調研)如圖所示，質量為m1的木塊P在質量為m2的長木板ab上滑行，長木板放在水平地面上始終處于靜止狀態(tài)．若ab與地面間的動摩擦因數為μ1，木塊P與長木板ab間的動摩擦因數為μ2，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為()A．μ1m2g C．μ1(m1＋m2)g D．μ1m2g答案：B解析：小木塊在長木板上滑行時受到的摩擦力為μ2m6．將兩個質量均為m的小球a、b用細線相連后，再用細線懸掛于O點，如圖所示．用力F拉小球b，使兩個小球都處于靜止狀態(tài)，且細線Oa與豎直方向的夾角保持θ＝30°，則F的最小值為()A.eq\f(\r(3),3)mg B．mgC.eq\f(\r(3),2)mg D.eq\f(1,2)mg答案：B解析：將ab看成一個整體受力分析可知，當力F與Oa垂直時F最小，可知此時F＝2mgsinθ＝mg，B正確．7.(2022·吉林省吉大附中高三三模)如圖所示，固定在水平地面上的物體A，左側是圓弧面，右側是傾角為θ的斜面，一根輕繩跨過物體A頂點上的小滑輪，繩兩端分別系有質量為m1、m2的小球，當兩球靜止時，小球m1與圓心連線跟水平方向的夾角也為θ，不計一切摩擦，則m1、m2之間的關系是()A．m1＝m2 B．m1＝m2tanθC．m1＝m2cotθ D．m1＝m2cosθ答案：B解析：以m2為爭辯對象，由平衡條件有T＝m2gsinθ，以m1為爭辯對象，由平衡條件有m1gcosθ＝T，聯(lián)立解得m1＝m2tanθ，選項B正確．8.如圖所示，在一沿紙面方向的勻強電場中，用一絕緣絲線系一帶電小球，小球的質量為m、電荷量為q.為了保證當絲線與豎直方向的夾角為θ＝60°時，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強電場的電場強度大小不行能為()A.eq\f(mgtan60°,q) B.eq\f(mgcos60°,q)C.eq\f(mgsin60°,q) D.eq\f(mg,q)答案：B解析：取小球為爭辯對象，其受到重力mg、絲線的拉力F和電場力Eq的作用，因小球處于平衡狀態(tài)，則它受到的合外力等于零．由平衡條件知，F和Eq的合力與mg是一對平衡力．依據力的平行四邊形定則可知，當電場力Eq的方向與絲線的拉力方向垂直時，電場力為最小，如圖所示．則Eq＝mgsinθ，得E＝eq\f(mgsinθ,q)＝eq\f(\r(3)mg,2q).所以，該勻強電場的場強大小可能值為E≥eq\f(\r(3)mg,2q)，可見，本題應選B.9．如圖甲所示，水平地面上固定一傾角為30°表面粗糙的斜劈，一質量為m的小物塊能沿著斜劈的表面勻速下滑．現對小物塊施加一水平向右的恒力F，使它沿該斜劈表面勻速上滑．如圖乙所示，則F大小應為()A.eq\r(3)mgB.eq\f(\r(3),3)mgC.eq\f(\r(3),6)mgD.eq\f(\r(3),4)mg答案：A解析：小物塊能沿著斜劈的表面勻速下滑，可知小物塊與斜劈表面間的動摩擦因數μ＝tan30°，由小物塊能沿著斜劈表面勻速上滑，沿斜面方向列平衡方程，可得F＝mgtan60°，所以B、C、D選項錯誤，A選項正確．10．如圖所示，質量為m的小球用細線拴住放在光滑斜面上，斜面足夠長，傾角為α的斜面體置于光滑水平面上，用水平力F推斜面體使斜面體緩慢地向左移動，小球沿斜面緩慢上升．當細線拉力最小時，推力F等于()A．mgsinα B.eq\f(1,2)mgsinαC．mgsin2α D.eq\f(1,2)mgsin2α答案：D解析：當細線與斜面平行時，細線拉力最小，隔離小球分析，畫出受力動態(tài)矢量圖，如圖所示．則由圖易知，在平行斜面方向應有FT＝mgsinα；對小球和斜面體整體受力分析，在水平面內由平衡條件可得：F＝FTcosα＝mgsinαcosα＝eq\f(1,2)mgsin2α，選項D正確．11．如圖是由某種材料制成的固定在水平地面上半圓柱體的截面圖，O點為圓心，半圓柱體表面是光滑的．質量為m的小物塊(視為質點)在與豎直方向成θ角的斜向上的拉力F作用下靜止在A處，半徑OA與豎直方向的夾角也為θ，且A、O、F均在同一橫截面內，則小物塊對半圓柱體表面的壓力為()A.eq\f(mg,2sinθ)B．mgcosθC.eq\f(mg,cosθ)D.eq\f(mg,2cosθ)答案：D解析：對小物塊受力分析可得，小物塊受重力、支持力、拉力F三個力作用處于靜止狀態(tài)，因此三力合力為零，由平衡關系可得，支持力為eq\f(mg,2cosθ)，由牛頓第三定律可知，壓力也是eq\f(mg,2cosθ).D正確．12．(2022·南京師大附中期中)如圖所示，a為水平輸送帶，b為傾斜輸送帶，當行李箱隨輸送帶一起勻速運動時，下列推斷中正確的是()A．a上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用B．b上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用C．b上的行李箱受的支持力與重力是一對平衡力D．a上的行李箱受的支持力與重力是一對作用力與反作用力答案：B解析：由于行李箱隨輸送帶一起勻速運動，因此行李箱處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，又由于a為水平輸送帶，所以a上的行李箱若受到輸送帶對它的摩擦力，則在水平方向找不到與其相平衡的力，即a上的行李箱不受輸送帶對它的摩擦力作用，故選項A錯誤；a上的行李箱僅受重力和輸送帶對它的支持力作用，兩者是一對平衡力，故選項D錯誤；由于b為傾斜輸送帶、b上的行李箱受豎直向下的重力，輸送帶垂直帶面對上的支持力作用，兩者方向不共線，所以不行能平衡，故選項C錯誤；此時重力垂直帶面對下的分力與支持力平衡，要使行李箱能隨輸送帶一起勻速運動，則必需沿帶面對上的靜摩擦力與重力沿帶面對下的分力相平衡，故選項B正確．13．(2022·廣東順德區(qū)期末)(多選)如圖所示，用三根長度相同的絕緣細線將三個帶電小球連接后懸掛在空中．三個帶電小球質量相等，A球帶正電，平衡時三根絕緣細線都是直的，但拉力都為零，則()A．B球和C球都帶負電荷B．B球帶負電荷，C球帶正電荷C．B球和C球所帶電量不肯定相等D．B球和C球所帶電量肯定相等答案：AD解析：分析小球B受力，如圖所示．由此可推斷B、C都帶負電，選項A正確，B錯誤；若B和C所帶電量不相等，則FAB≠FAC，B和C不行能同時平衡，選項D正確，C錯誤．14．(2022·陜西省咸陽市高三二模)(多選)如圖所示，在傾角為θ＝30°的斜面上，固定一寬L＝0.25m的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器R.電源電動勢E＝12V，內阻r＝1Ω，一質量m＝20g的金屬棒ab與兩導軌垂直并接觸良好，整個裝置處于磁感應強度B＝0.80T、垂直于斜面對上的勻強磁場中(導軌與金屬棒的電阻不計)．金屬棒與金屬導軌間的最大靜摩擦力為0.05N，取g＝10m/s2，要保持金屬棒在導軌上靜止，滑動變阻器R接入電路中的阻值可能為()A．48ΩB．30ΩC．20ΩD．14Ω答案：BC解析：導體棒受到安培力的方向沿導軌向上，當安培力足夠大，導體棒有沿導軌向上的運動趨勢．當導體棒受到沿導軌向下的最大靜摩擦力時，滑動變阻器接入電路的電阻最小，設為R1，由平衡條件有：mgsinθ＋fm＝eq\f(BEL,R1＋r)，解得R1＝15Ω；導體棒受到沿導軌向上的最大靜摩擦力作用時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，設為R2，由平衡方程有：mgsinθ＝eq\f(BEL,R2＋r)＋fm，解得R2＝47Ω，所以15Ω≤R≤47Ω，選項B、C正確．二、計算題(本題包括3小題，共44分．解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分)15．(2022·廣東珠海六校聯(lián)考)(14分)光滑圓環(huán)固定在豎直平面內，環(huán)上套有兩個小球A和B(中心有孔，球可在圓環(huán)上自由滑動)，A、B間由細繩連接著，它們處于如圖所示位置時恰好都能保持靜止狀態(tài)，B球與環(huán)中心O處于同一水平直線上，AB間的細繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成30°夾角．已知B球的質量為m，重力加速度為g，求：(1)細繩對B球的拉力；(2)A球的質量．答案：(1)2mg(2)2解析：(1)B物體受三力平衡，設細繩對B球拉力為FFsin30°＝mg所以F＝2mg(2)A物體受三力平衡，設A物體質量為mA，細繩對A球拉力為F′，圓環(huán)對A球彈力為FN，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(F′cos30°＝FNsin30°,F′sin30°＋mAg＝FNcos30°))解得：F＝F′，mA＝216.(14分)如圖所示，空間同時存在水平向右的勻強電場和方向垂直紙面對里、磁感應強度為B的勻強磁場．質量為m、電荷量為q的液滴，以某一速度沿與水平方向成θ角斜向上進入正交的勻強電場和勻強磁場疊加區(qū)域，在時間t內液滴從M點勻速運動到N點．重力加速度為g.(1)判定液滴帶的是正電還是負電，并畫出液滴受力示意圖；(2)求勻強電場的場強E的大??；(3)求液滴從M點運動到N點的過程中電勢能的變化量．答案：(1)正電受力示意圖見解析圖(2)eq\f(mgtanθ,q)(3)eq\f(m2g2tanθ,qB)解析：(1)液滴帶正電液滴受力示意圖如圖所示(2)由圖可知F電＝Eq＝mgtanθE＝eq\f(mgtanθ,q)(3)設液滴運動的速度為v，由圖可知mg＝qvBcosθv＝eq\f(mg,qBcosθ)設MN之間的距離為d，則d＝vt＝eq\f(mgt,qBcosθ)液滴從M點運動到N點，電場力做正功，電勢能削減，設電勢能削減量為ΔEp，ΔEp＝Eqdcosθ故ΔEp＝eq\f(m2g2tanθ,qB)17．(16分)某同學表演魔術時，將一小型條形磁鐵藏在自己的袖子里，然后對著一懸掛的金屬小球指手畫腳，結果小球在他奇特的“功力”下飄動起來．假設當隱蔽的小磁鐵位于小球的左上方某一位置C(∠QCS＝30°)時，金屬小球偏離豎直方向的夾角θ也是30°，如圖所示．已知小球的質量為m，該同學(含磁鐵)的質量為M，求此時：(1)懸掛小球的細線的拉力大小為多少？(2)該同學