(江蘇專用)2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第一講 力與物體平衡——課前自測(cè)診斷卷
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1、第一講 力與物體平衡 ——課前自測(cè)診斷卷 考點(diǎn)一 受力分析 1.[考查共點(diǎn)力的平衡條件] (2019江蘇高考)如圖所示,一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài),風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為α,繩的拉力為T,則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為( ) A. B. C.Tsin α D.Tcos α 解析:選C 對(duì)氣球,受力分析如圖所示,將繩的拉力T分解,在水平方向:風(fēng)對(duì)氣球的作用力大小F=Tsin α,選項(xiàng)C正確。 2.[考查多個(gè)物體的平衡、彈力的方向判斷] 如圖所示,三個(gè)形狀不規(guī)則的石塊a、b、c在水平桌面上成功地疊放在一起。下列說法正確的是( ) A
2、.石塊b對(duì)a的支持力一定豎直向上 B.石塊b對(duì)a的支持力一定等于a受到的重力 C.石塊c受到水平桌面向左的摩擦力 D.石塊c對(duì)b的作用力一定豎直向上 解析:選D 由題圖可知,a與b的接觸面不是水平面,可知石塊b對(duì)a的支持力與其對(duì)a的靜摩擦力的合力,跟a受到的重力是一對(duì)平衡力,故A、B錯(cuò)誤;以三個(gè)石塊作為整體研究,整體受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力,則石塊c不會(huì)受到水平桌面的摩擦力,故C錯(cuò)誤;選取a、b作為整體研究,根據(jù)平衡條件,石塊c對(duì)b的作用力與其重力平衡,則石塊c對(duì)b的作用力一定豎直向上,故D正確。 3.[考查摩擦力的有無及方向判斷] (2019蘇錫常鎮(zhèn)二模)小明將一輛后輪驅(qū)動(dòng)
3、的電動(dòng)小汽車,按圖示方法置于兩個(gè)平板小車上,三者置于水平實(shí)驗(yàn)桌上。當(dāng)小明用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng)后,他看到兩個(gè)平板小車也開始運(yùn)動(dòng),下列標(biāo)出平板小車的運(yùn)動(dòng)方向正確的是( ) 解析:選C 用遙控器啟動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng),后輪是主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),所以左側(cè)平板小車對(duì)后輪的摩擦力向右,后輪對(duì)左側(cè)平板小車的摩擦力向左;前輪是從動(dòng)輪,所以右側(cè)平板小車對(duì)前輪的摩擦力向左,前輪對(duì)右側(cè)平板小車的摩擦力向右。因此左側(cè)小車向左運(yùn)動(dòng),右側(cè)小車向右運(yùn)動(dòng)。故C項(xiàng)正確,A、B、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.[考查力的合成與分解] (2019蘇錫常鎮(zhèn)二模)帆船運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)員可以調(diào)節(jié)帆面與船前進(jìn)方向的夾角,使船能借助風(fēng)獲得前進(jìn)的動(dòng)力。
4、下列圖中能使帆船獲得前進(jìn)動(dòng)力的是( ) 解析:選D 船所受風(fēng)力與帆面垂直,將風(fēng)力分解成沿船前進(jìn)方向和垂直于船身方向。船在垂直船身方向受到的阻力能抵消風(fēng)力垂直于船身方向的分量。題圖A中船所受風(fēng)力垂直于船前進(jìn)方向,沿船前進(jìn)方向的分力是零,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;將題圖B中風(fēng)力分解后沿船前進(jìn)方向分力與船前進(jìn)方向相反,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;將題圖C中風(fēng)力分解后沿船前進(jìn)方向分力與船前進(jìn)方向相反,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;將題圖D中風(fēng)力分解后沿船前進(jìn)方向分力與船前進(jìn)方向相同,能使帆船獲得前進(jìn)動(dòng)力,故D項(xiàng)正確。 考點(diǎn)二 整體法與隔離法的應(yīng)用 5.[考查整體法與隔離法、力的合成與分解] 如圖所示,質(zhì)量為M的四分之一圓柱體放在
5、粗糙水平地面上,質(zhì)量為m的正方體放在圓柱體和光滑墻壁之間,且不計(jì)圓柱體與正方體之間的摩擦,正方體與圓柱體的接觸點(diǎn)的切線與右側(cè)墻壁成θ角,圓柱體處于靜止?fàn)顟B(tài)。則( ) A.地面對(duì)圓柱體的支持力為Mg B.地面對(duì)圓柱體的摩擦力為mgtan θ C.墻壁對(duì)正方體的彈力為 D.正方體對(duì)圓柱體的壓力為 解析:選C 以正方體為研究對(duì)象,受力分析,如圖: 由幾何知識(shí)得,墻壁對(duì)正方體的彈力FN1= 圓柱體對(duì)正方體的彈力 FN2=, 根據(jù)牛頓第三定律得正方體對(duì)圓柱體的壓力為。 以圓柱體和正方體為研究對(duì)象,豎直方向受力平衡, 地面對(duì)圓柱體的支持力:FN=(M+m)g, 水平方向受力平衡,
6、地面對(duì)圓柱體的摩擦力: Ff=FN1=。故C正確。 6.[考查整體法與隔離法、物體的平衡條件] (2019江蘇如皋期末)如圖,A、B、C、D是四個(gè)完全相同的球,重力皆為G,A、B、C放置在水平面上用細(xì)線扎緊,D球疊放在A、B、C三球上面,則球A對(duì)地面的壓力為( ) A.G B.G C.G D.G 解析:選A 由對(duì)稱性知,地面對(duì)A、B、C三個(gè)球的支持力相等;設(shè)地面對(duì)每個(gè)球的支持力為FN,對(duì)整體受力分析,根據(jù)平衡條件可得:3FN=4G,解得:地面對(duì)每個(gè)球的支持力FN=G。根據(jù)牛頓第三定律可得,球A對(duì)地面的壓力F壓=FN=G。故A項(xiàng)正確,B、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.
7、[考查整體法與隔離法、摩擦力的分析與判斷] [多選]如圖所示,質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上,用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知斜面傾角及輕繩與豎直方向的夾角均為θ=30。不計(jì)小球與斜面間的摩擦,重力加速度為g,則( ) A.輕繩對(duì)小球的作用力大小為mg B.斜面體對(duì)小球的作用力大小為mg C.斜面體對(duì)水平面的壓力大小為(M+m)g D.斜面體與水平面間的摩擦力大小為mg 解析:選AD 以小球B為研究對(duì)象,受力如圖甲所示,由幾何關(guān)系知θ=β=30。根據(jù)受力平衡可得 FT=FN=mg 以斜面體A為研究對(duì)象,其受力如圖乙所示。 由受力平衡得
8、FN1=Mg+FN′cos θ=Mg+mg Ff=FN′sin θ=mg 故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,A、D正確。 考點(diǎn)三 動(dòng)態(tài)平衡問題 8.[考查用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題] 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(dòng)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(dòng)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 解析:選A 以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象,受力如圖所示,當(dāng)用水平向左的力緩慢拉動(dòng)O點(diǎn)時(shí),則繩OA與豎直方向的夾角變大,由共點(diǎn)力的平衡條件知F逐漸變大,T逐漸變大
9、,選項(xiàng)A正確。 9.[考查用解析法分析動(dòng)態(tài)平衡問題] (2019江蘇海安高三期末)如圖所示,跳水運(yùn)動(dòng)員在走板時(shí),從跳板的a端緩慢地走到b端,跳板逐漸向下彎曲,在此過程中,該運(yùn)動(dòng)員對(duì)跳板的( ) A.壓力不斷增大 B.摩擦力不斷增大 C.作用力不斷增大 D.作用力不斷減小 解析:選B 以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,由平衡條件知,跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力N=mgcos α,摩擦力f=mgsin α,α是跳板與水平方向的夾角。隨著α的增大,N減小,f增大。由牛頓第三定律知,運(yùn)動(dòng)員對(duì)跳板的壓力減小,摩擦力增大,A錯(cuò)誤,B正確;跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力是支持力和摩擦力的合力,與重力等大反向,則跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作
10、用力保持不變,所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)跳板的作用力保持不變,故C、D錯(cuò)誤。
10.[考查用相似三角形法求解動(dòng)態(tài)平衡問題]
[多選]如圖所示,質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn),A球固定在O點(diǎn)正下方,當(dāng)小球B平衡時(shí),繩子所受的拉力為FT1,彈簧的彈力為F1;現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧,在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡,此時(shí)繩子所受的拉力為FT2,彈簧的彈力為F2,則下列關(guān)于FT1與FT2、F1與F2大小之間的關(guān)系,正確的是( )
A.FT1>FT2 B.FT1=FT2
C.F1 11、:選BC 小球B受重力mg、繩子拉力FT和彈簧彈力F三個(gè)力而平衡,平移FT、F構(gòu)成力的矢量三角形如圖所示,由圖可以看出,力的矢量三角形總是與幾何三角形OAB相似,因此有==,其中OA、L保持不變,因此繩子的拉力FT大小保持不變,A錯(cuò)誤、B正確;當(dāng)彈簧的勁度系數(shù)k增大時(shí),彈簧的壓縮量減小,A、B間距離增大,因此對(duì)應(yīng)的力F增大,C正確、D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)四
電磁場(chǎng)中的平衡問題
11.[考查庫侖定律、物體的平衡條件、力的合成與分解]
[多選]如圖所示,絕緣水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角θ=30。一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個(gè)帶電小球A,細(xì)線與斜面平行,且 12、小球A正好靜止在斜面中點(diǎn)。在小球A的正下方地面處固定放置一帶電小球B,兩球相距為d。已知兩球的質(zhì)量均為m、電荷量均為+q,靜電力常量為k,重力加速度為g,兩球均可視為點(diǎn)電荷。則下列說法正確的是( )
A.兩球之間的庫侖力F=k
B.當(dāng)= 時(shí),斜面對(duì)小球A的支持力為
C.當(dāng)= 時(shí),細(xì)線上拉力為0
D.將小球B移到斜面底面左端C點(diǎn),當(dāng)=2時(shí),斜面對(duì)小球A的支持力為0
解析:選ABD 依據(jù)庫侖定律,得兩球之間的庫侖力大小為F=k,故A正確;當(dāng)= 時(shí),則有k=mg,對(duì)球A受力分析,如圖甲所示:
根據(jù)矢量的合成法則,依據(jù)三角知識(shí),則支持力N=,拉力T=,故B正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)小球B移到斜面底 13、面左端C點(diǎn),對(duì)球A受力分析,如圖乙所示:
依據(jù)幾何關(guān)系可知,T與F的夾角為120,且兩力的合力與重力反向,當(dāng)= 時(shí),即有k=mg,根據(jù)矢量的合成法則,則有兩合力與重力等值反向,那么斜面對(duì)小球A的支持力為N=0,而現(xiàn)在=2時(shí),即有k=4mg,那么小球A離開斜面,因此斜面對(duì)小球A的支持力仍為零,故D正確。
12.[考查庫侖力作用下物體的動(dòng)態(tài)平衡問題]
如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)帶同種電荷的小球a和b,分別靜止在豎直墻面和水平地面上;b球被光滑豎直板擋住,所有接觸面均光滑,a球由于緩慢漏電而緩慢下降,在此過程中( )
A.地面對(duì)b球的支持力變小
B.豎直擋板對(duì)b球的彈力變小
C.a(chǎn)、b 14、兩球間的作用力變大
D.以上說法均不正確
解析:選C 對(duì)a、b整體而言,豎直方向受重力和地面的支持力,故支持力總等于兩球的重力,可知地面對(duì)b球的支持力不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)a球受力分析如圖:受到重力G,庫侖力F和墻面的彈力N,當(dāng)a球下移時(shí),由受力圖可知,N和F均變大,可知選項(xiàng)C正確;對(duì)a、b整體,水平方向豎直擋板對(duì)b球的彈力等于墻面對(duì)a球的彈力N,則豎直擋板對(duì)b球的彈力變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;綜上所述,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
13.[考查復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的平衡問題]
質(zhì)量為m,電量為q的微粒以速度v與水平方向成θ角從O點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的混合場(chǎng)區(qū),該微粒在電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力和重 15、力的共同作用下,恰好沿直線運(yùn)動(dòng)到A,下列說法中正確的是( )
A.該微??赡軒д姾梢部赡軒ж?fù)電荷
B.微粒從O到A的運(yùn)動(dòng)一定是勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
D.該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為
解析:選C 若粒子帶正電,電場(chǎng)力向左,洛倫茲力垂直于OA線斜向右下方,則電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力不能平衡;若粒子帶負(fù)電,電場(chǎng)力向右,洛倫茲力垂直于OA線斜向左上方,則電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力能平衡,則該微粒帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤。粒子受到重力和電場(chǎng)力不變,由于粒子沿直線運(yùn)動(dòng),則洛倫茲力大小不變,粒子的運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤。粒子受力如圖,由平衡條件得:qvBcos θ=mg,qE=mgtan 16、 θ,解得:B=,E=,故C正確,D錯(cuò)誤。
14.[考查安培力作用下導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)平衡問題]
如圖所示,兩根通電直導(dǎo)體棒用四根長(zhǎng)度相等的絕緣細(xì)線懸掛于O1、O2兩點(diǎn),已知O1O2連線水平,導(dǎo)體棒靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ,保持導(dǎo)體棒中的電流大小和方向不變,在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度,下列分析正確的是( )
A.兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相同
B.所加磁場(chǎng)的方向可能沿x軸正方向
C.所加磁場(chǎng)的方向可能沿z軸正方向
D.所加磁場(chǎng)的方向可能沿y軸負(fù)方向
解析:選C 未加磁場(chǎng)時(shí),由兩導(dǎo)體棒靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ,可知兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相反,且電流大小相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度,由左手定則可知,所加磁場(chǎng)的方向可能沿z軸正方向,選項(xiàng)C正確,B、D錯(cuò)誤。
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