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1、2020届高三物理一轮复习 物体的平衡 1.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30,如图所示.则物体所受摩擦力( )A.等于零B.大小为mg,方向沿斜面向下C.大小为mg,方向沿斜面向上D.大小为mg,方向沿斜面向上解析:设弹簧的劲度系数为k,竖直悬挂时kL=mg;将物体放在斜面上时,设摩擦力为f,根据物体的平衡条件:kL+f=2mgsin30=mg.由两式得:f=0.答案:A2.如图所示,用两根细线把AB两小球悬挂在天花板上的同一点O,并用第三根细线连接AB两小球,然后用某个力F作用在小球A上
2、,使三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好沿竖直方向,两小球均处于静止状态.则该力可能为图中的( )A.F1 B.F2C.F3 D.F4解析:A小球受三个力作用,重力G绳 子OA向上的拉力T和拉力F,绳子AB中没有拉力,只有GTF三力平衡,由平衡条件,水平方向和竖直方向的合力都平衡,F4只有水平向左的分量,不能平衡T的水平向左的分量,D不正确.F1竖直分量总比T的竖直分量小,所以,F1水平向右的分量总比T的水平分量小,不能平衡,A不正确,BC正确.答案:BC3.如图,质量为M的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为.斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小
3、物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为( )A.(M+m)g B.(M+m)g-FC.(M+m)g+Fsin D.(M+m)g-Fsin解析:由于小物体匀速上滑,楔形物块保持静止,因此楔形物块和小物块组成的系统处于平衡状态,系统所受的合力为零,竖直方向的合力为零,设地面对楔形物块的支持力为 N,则有, N+Fsin=Mg+mg, N=Mg+mg-Fsin,D选项正确.答案:D4.如图,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为.B与斜面之间的动
4、摩擦因数是( )A. tan B. cotC.tan D.cot解析:设B与斜面之间的动摩擦因数为,A和B质量均为m,A和B紧挨着在斜面上匀速下滑过程中,A和B组成的系统处于平衡态,即有:3mgcos=2mgsin,所以=tan,故选项A正确.有的考生认为A和B匀速下滑则它们之间就没有相互作用力,对A或者B进行受力分析,列方程:mgcos=mgsin,就误选了选项C;也有考生在分解重力时出错,列方程:mgsin=mgcos或者3mgsin=2mgcos,就误选了BD选项.答案:A5.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对
5、B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )A.F1保持不变,F3缓慢增大B.F1缓慢增大,F3保持不变C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢增大,F3保持不变解析:把AB看成一个整体,在竖直方向地面对A的作用力F3与F大小相等方向相反,因为F缓慢增大,所以F3也缓慢增大,因此可以排除BD选项,再以B物体为研究对象,受力图如图所示,由图可知,当F缓慢增大时,F1F2都将增大,所以C选项正确.答案:C6.如图所示,质量为m的木块A放在斜面体B上,若A和B沿水平方
6、向以相同的速度v0一起向左做匀速直线运动,则A和B之间的相互作用力大小为( )A.mg B.mgsinC.mgcos D.0解析:对A物体受力分析如图所示.因为A做匀速直线运动,所以处于平衡状态.因此Fm和F的合力为mg,选A.答案:A7.竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,小球AB带有同种电荷,用指向墙面的水平推力F作用于小球B,两球分别静止在竖直墙面和水平地面上,如图所示.若将小球B向左推动少许,当两球重新达到平衡时,与原来的平衡状态相比较( )A.推力F变大B.竖直墙面对小球A的弹力变大C.地面对小球B的支持力不变D.两个小球之间的距离变大解析:受力分析如图,对A球:F斥cos=mAg,由于
7、B球向左运动,减小,cos增大,故F斥减小,由F斥=kq1q2/r2可知,两球间的距离r增大,故D项正确.对B球:F=F斥sin,因F斥减小,减小,故F减小,故A项错.对AB构成的整体:水平方向F=FN2,可见竖直墙壁对小球A的弹力变小,故B项错.竖直方向FN1=mAg+mBg,可见地面对小球B的弹力FN1不变,故C项正确,故选CD.答案:CD8.以下四种情况中,物体受力平衡的是( )A.水平弹簧振子通过平衡位置时B.单摆摆球通过平衡位置时C.竖直上抛的物体在最高点时D.做匀速圆周运动的物体解析:水平弹簧振子通过平衡位置时F合=0,故A对;单摆做圆周运动,摆球通过平衡位置时仍需向心力,故B错;
8、竖直上抛的物体在最高点时,受重力,故C错;做匀速圆周运动的物体需向心力,F合0,故D错.本题主要考查受力平衡的条件或特点.答案:A9.如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为( )解析:本题主要考查与滑动摩擦力有关的共点力平衡问题,要求考生会用正交分解的方法对物体进行受力分析.设物体的质量为m,根据题意有:F1cos60=(mg-F1sin60),F2cos30=(mg+F2sin30),F1=F2,联立以上各式得=2-.答案
9、:B10.一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(小球中央有孔),A与B间由细绳连接着,它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态,此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,AB间的细绳呈伸直状态,与水平成30夹角,已知B球的质量为m,求细绳对B球的拉力和A球的质量.解析:对B球受力分析如图所示.Tsin30=mg故T=2mg对A球,受力分析如图所示,在水平方向Tcos30= NAsin30在竖直方向NAcos30=mAg+Tsin30由以上方程解得:mA=2m答案:2mg 2m11.如图所示,物体重30 N,用OC绳悬挂在O点,OC绳能承受的最大拉力为N,再用一绳系在OC绳上A点
10、,BA绳能承受的最大拉力为30 N,现用水平力拉BA可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?解析:初步判断知:OA绳为斜边,受力最大,故使FOA=20 N,达到最大,FACFOA不断,FAB=FOAsin且FAC=mg=30 Ncos= =30FAB=20=17.32 N30 N也未断,故当30时,绳子都未断.当超过30,绳断,也就无法拉动了.答案:3012.在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原因如图所示.仪器中有一根轻质金属丝,悬挂着一个金属球m.无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大,偏角越大,通过传感器,就可以根据偏角的大小指
11、示出风力.那么,风力大小F跟小球质量m偏角之间有什么样的关系呢?解析:以小球为研究对象,有风时,它受到三个力作用:重力mg,竖直向下;风力F,水平向左;金属丝拉力FT,沿金属丝倾斜向上.如图所示,当风力一定时,小球能保持在一定的偏角的位置上处于静止,由平衡条件可知:mgFFT三个力的合力为零,即上述三力中任意两个力的合力都与第三个力大小相等方向相反.根据平行四边形定则将任意两力合成,由几何关系进行求解.将金属丝拉力FT与小球重力mg合成,由平衡条件可知,其合力方向必定与风力F的方向相反,且大小相等.如图所示,由几何关系可知:F=F=mgtan由所得结果可见,当小球质量m一定时,风力F只跟偏角有关.因此,根据偏角的大小就可以指示出风力的大小.答案:F=mgtan
