2020-2021学年高三物理寒假复习常规专题测试（二）共点力的平衡

1 2020-2021 学年度高三物理寒假复习常规专题测试 （二）共点力的平衡 1.屋檐下重为 G 的风铃被水平风力吹起，在偏离竖直方向θ角的位置保持静止，设风力为 F， 系风铃的轻绳对风铃的拉力为 T，若 F 恒定，则下列说法正确的是( ) A.T 和 G 是一对平衡力 B.T 一定小于 F C.T 与 F 合力方向竖直向下 D.轻绳所受拉力的大小为 2.如图所示，抖空竹是大家喜欢的一项运动.假设空竹光滑，软线质量不计，若表演者左手保 持不动，则( ) A.右手竖直向下缓慢移动的过程中，软线的拉力增大 B.右手竖直向上缓慢移动的过程中，软线的拉力减小 C.右手水平向右缓慢移动的过程中，软线的拉力增大 D.右手水平向右缓慢移动的过程中，软线的拉力减小 3.将重为 的均匀长方体物块切成相等的 两部分，切面与边面夹角为 45°，如图所 示叠放并置于水平地面上，现用弹簧测力计竖直向上拉物块 A 的上端，弹簧测力计示数为 ，整个装置保持静止，则( ) 2 A.地面与物块间可能存在静摩擦力 B.物块对地面的压力大于 C.A 对 B 的压力大小为 D. 之间静摩擦力大小为 4.如图所示，两个质量均为 m 的小球通过两根轻弹簧 连接，在水平外力 F 作用下，系 统处于静止状态，弹簧实际长度相等。弹簧 的劲度系数分别为 ，且原长相等。 弹簧 与竖直方向的夹角分别为θ与 45°。设 中的拉力分别为 ，小球直径相 比弹簧长度可以忽略，重力加速度大小为 g。则( ) A. B. C. D. 5.如图所示，一光滑墙面固定一个光滑的定滑轮，通过轻绳连接两个带电小球 ，所受 重力分别为 . 两球球心连线水平.两小球静止，连接 A 球的轻绳竖直，连接 B 球 的轻绳与竖直方向的夹角为θ，则下列判断正确的是( ) A.两小球带异种电荷 B.两小球带电荷量关系 C.两小球的重力关系 D.两小球间的库仑力 6.小明老家自建五层用房时，看到建筑工人用一个简单装置将工件从地面提升并运送到楼 顶，如图所示.设当工件提升到一定高度后，工人甲一直站在工人乙的身后拉紧绳索，工人 乙通过一始终保持水平的轻绳将工件缓慢拉到楼顶，不计滑轮的摩擦力，则工件向左移动过 3 程中( ) A.楼顶对乙的摩擦力不变 B.楼顶对甲的摩擦力大于楼顶对乙的摩擦力 C.绳索对甲的拉力不断减小D.楼顶对甲的支持力不变 7.如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体 ，两物体间用一根细线连接，在细线的中 点加一与斜面垂直的拉力 F，使两物体均处于静止状态.则下列说法正确的是( ) A. 两物体的受力个数一定相同 B. 两物体对斜面的压力相同 C. 两物体受到的摩擦力大小一定相等 D.当逐渐增大拉力 F 时，物体 b 先开始滑动 8.如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳 悬挂于 O 点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块 a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块 b，外力 F 向右上方拉 b，整个系统处于静止状 态.若 F 方向不变，大小在一定范围内变化，物块 b 仍始终保持静止，则( ) A.绳 的张力也在一定范围内变化 B.物块 b 一定受到 5 个力作用 C.连接 a 和 b 的绳的张力也在一定范围内变化 D.物块 b 与桌面间的摩擦力方向可能水平向右 9.如图，用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置，最高点 B 处固定一小滑轮，质量为 m 的小 4 球 A 穿在环上。现用细绳一端拴在 A 上，另一端跨过滑轮用力 F 拉动，使 A 缓慢向上移动。 在移动过程中关于铁丝对 A 的支持力 N 的说法正确的是( ) A.N 的方向始终背离圆心 OB.N 的方向始终指向圆心 O C.N 逐渐变小 D.N 大小不变 10.如图所示，倾角为θ的斜劈放在水平面上，斜劈上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的质量 为 m 的小球，当整个装置沿水平面以速度 v 向左匀速运动时间 t 时，以下说法正确的是( ) A.小球的重力做功为零B.斜劈对小球的弹力做功为 C.挡板对小球的弹力做功为零 D.合力对小球做功为零 11.如图所示，两根轻杆 与小球及一小滑块通过铰链连接，杆 的 A 端与固定在 竖直光滑杆上的铰链相连.小球与小滑块的质量均为 m，轻杆 长均为 ，原长为 的 轻质弹簧与滑块都套在该竖直杆上，弹簧连接在 A 点与小滑块之间.装置静止时，弹簧长为 ，重力加速度为 ，以下说法正确的是( ) A.轻杆 对小球的作用力方向与竖直方向的夹角为 53° 5 B.轻杆 对小滑块的作用力方向沿 杆向下，大小为 C.轻杆 与 对小球的作用力大小之比是 5:8 D.弹簧的劲度系数 12.如图所示，把倾角为 30°的粗糙斜面体 C 固定于水平地面上，质量为 的物块 A 通过跨 过光滑轻定滑轮的轻绳与质量为 m 的小球 B 连接，O 点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时， 小球 B 在水平向右的拉力 F 作用下，使轻绳 段与水平拉力 F 的夹角为 ， 均 保持静止状态.现改变拉力 F，并保持夹角θ大小不变，将小球 B 向右上方缓慢拉起至 水 平，物块 A 始终保持静止状态.g 为重力加速度，下列关于该过程的说法正确的是( ) A.拉力 F 最大为 B.拉力 F 一直变小 C.物块 A 所受摩擦力先变小后变大 D.轻绳拉力先变大后变小 答案以及解析 1.答案：D 解析：以风铃为研究对象受力分析如图所示，根据受力图可知，T 与 F 的合力与重力是一对 平衡力，A 错误；由图可知，T 一定大于 F，B 错误；T 与 F 的合力与重力是一对平衡力， 方向竖直向上，C 错误；根据图中几何关系可得轻绳所受拉力的大小为 ，D 正 确。 6 2.答案：C 解析：空竹两侧软线的拉力相等，由 可知两侧软线与竖直方向的夹角 相等，将 代入 ，得 .右手竖直向上或向下缓慢移 动时，两手的水平间距 d 不变，软线总长 L 不变，则 不变，又 不变，故软 线的拉力不变，A、B 错误；右手水平向右缓慢移动时，d 增大，L 不变，则 增大，又 不变，故软线的拉力增大，C 正确，D 错误. 3.答案：D 解析：对 整体受力分析，水平方向不受地面的摩擦力，否则不能平衡，竖直方向受力 平衡，则有 ，解得 ，则物块对地面的压力等于 ，故 A、B 错误； 对 A 部分受力分析，如图所示。把 A 部分所受力沿切面和垂直切面方向进行分解，根据平 衡条件得 ， ，解得 ，由牛 顿第三定律知 A 对 B 的压力 ，故 C 错误，D 正确。 4.答案：A 解析：对下面的小球进行受力分析，如图甲所示： 7 根据平衡条件得： ； 对两个小球及轻弹簧 B 整体受力分析，如图乙所示： 根据平衡条件得： ，又 ，解得 ，由 题可知两弹簧的形变量相等，则有： ，解得： ，故 A 正确，B、 C、D 错误。 5.答案：C 解析： 两小球受力平衡，则 B 受到 A 对 B 水平向右的库仑力，两小球带同种电荷，故 A 错误；根据题意无法判断两小球的电荷量的大小关系，故 B 错误；A 球处于静止状态，受 力平衡，则轻绳的拉力 ，B 球受力平衡，根据平衡条件得 ，则 ， 故 C 正确；B 球受力平衡，根据平衡条件得两小球间的库仑力 ，故 D 错误. 6.答案：B 解析：结点处受到乙的拉力、与甲相连的绳索的拉力以及因工件的重力产生的拉力，三力平 衡，设绳索与竖直方向的夹角为θ，则乙的拉力 ，甲的拉力 ，随着角 度的增大， 都变大，乙受到轻绳的拉力与楼顶对乙的摩擦力大小相等，也变大，故 A、 C 错误；设甲所拉绳索与竖直方向的夹角为α，则楼顶对甲的摩擦力为 ， 楼顶对乙的摩擦力为 ，因为 ，所以楼顶对甲的摩擦力大于楼顶对乙的摩擦力， 8 故 B 正确；楼顶对甲的支持力 不变， 变大，N 变小，故 D 错误. 7.答案：B 解析：分别对 进行受力分析，如图所示.b 物体处于静止状态，当细线沿斜面向上的分 量与重力沿斜面向下的分量相等时，摩擦力为零，所以 b 可能只受 3 个力作用，而 a 物体必 定受到摩擦力作用，肯定受 4 个力作用，故 A 错误；对于 两个物体，垂直于斜面方向 都受力平衡，则有 ，解得 ，则 两物体对 斜面的压力相同，故 B 正确；根据 A 项的分析可知，b 所受的摩擦力可以为零，而 a 的摩 擦力一定不为零，故 C 错误；对 a 沿斜面方向有 ，对 b 沿斜面方向 有 ，因为 正压力相等，所以最大静摩擦力相等，则 a 先达到最 大静摩擦力，故 a 先滑动，D 错误. 8.答案：D 解析：由于整个系统处于静止状态，所以滑轮两侧连接 a 和 b 的绳子的夹角不变；物块 a 只受重力以及绳子的拉力，由于物块 a 平衡，则连接 a 和 b 的绳子张力 T 保持不变；由于 绳子的张力及夹角均不变，所以绳 的张力保持不变，故 A、C 错误.b 静止即处于平衡状 态，对 b 受力分析如图所示，力 T 和力 F 与 x 轴所成夹角均保持不变，由平衡条件可得 ，由于 T 的大小不变，当 F 大小发生变化时， 可能大于 ， b 受到的摩擦力可能向右，故 D 正确. 也可能小于 ，则 b 受到的摩擦力也可能 向左； 还可能等于 ，则 b 还可能不受摩擦力作用，故 b 不一定受到 5 个力作 用，故 B 错误. 9 9.答案：AD 解析：小球 A 缓慢向上移动的过程中受三个力作用而处于平衡状态，根据平衡条件知 与 N 的合力与 T 等大反向共线，作出 与 N 的合力，如图，由几何关系有 ， 得 ， 都不变，则 N 大小不变，方向始终背离圆心 O。故 A、D 正确， B、C 错误。 10.答案：AD 解析：小球受重力、斜劈支持力和挡板的支持力，三力平衡，如图所示.根据平衡条件，有 .位移方向水平向左，重力与位移方向垂直，故重力对小球不做功， A 正确；斜劈对小球的弹力为 ，则斜劈对小球的弹力做功 ，同理可知挡板对小球做负功， ，故 B、C 错误； 合力对小球做功即为各分力做功的代数和，有 ，故 D 正确. 10 11.答案：BD 解析：对小球进行受力分析可知，小球受重力、杆 的拉力 、杆 对球的支持力 ， 如图所示，由几何关系可知， ，解得 与竖直方向的夹角 ，易知 ，轻杆 与 对小球的作用力大小之比是 1:1，故 A、C 错误；对小球，由平衡 条件有 ，解得 ，易知轻杆 对小滑块的作用力方向沿 杆向下， 大小为 ，故 B 正确；对小滑块，根据平衡条件有 ，解得 ， 由胡克定律有 ，故 D 正确. 12.答案：AC 解析：设 绳与水平方向的夹角为α，因 不变，且小球 B 受力平衡，有 ，联立可得 ，当 时，拉力 F 最大，为 ，A 正确；由题意可知，α的取值范围是 ， 且α从 60°逐渐减小到 0°，则拉力 F 一直变大，B 错误；因为 绳的拉力 T 满足 ，则有 ，开始时 ，拉力 T 最大，且 ，最后 ，拉力 T 最小，且 ，根 据物块 A 保持静止状态及受力分析可知物块 A 所受摩擦力先变小后变大，C 正确； ，由α的变化规律可知，T 逐渐减小，D 错误.