三年高考(2014-2016)物理试题分项版解析专题02物体的平衡解析版Word版含解析解析

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专题02 物体的平衡1.【2016·江苏卷】一轻质弹簧原长为8 cm,在4 N的拉力作用下伸长了2 cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m【答案】D【解析】由题意知,弹簧的弹力为4N时,弹簧伸长2cm,根据胡克定律F=kx,代入数据可得弹簧的劲度系数k=200 N/m,所以A、B、C错误,D正确。

【考点定位】考查胡可定律【方法技巧】本题主要是掌握胡克定律的公式F=kx,并注意各物理量的单位。

2.【2016·海南卷】如图,在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a和b叠放在P的斜面上,整个系统处于静止状态。

若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。

则A.f1=0,f2≠0,f3≠0 B.f1≠0,f2=0,f3=0C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0【答案】C【考点定位】共点力的平衡、整体法、隔离法【名师点睛】“整体隔离法”是力学中的重要方法,一定要熟练掌握,注意对于由多个物体组成的系统,不涉及内力时优先考虑以整体为研究对象。

3.【2016·全国新课标Ⅲ卷】如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。

在a和b之间的细线上悬挂一小物块。

平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。

不计所有摩擦。

小物块的质量为A.2mB.32m C.m D.2m【答案】C【考点定位】考查了共点力平衡条件的应用【方法技巧】在处理共点力平衡问题时,关键是对物体进行受力分析,然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力,然后列式求解,如果物体受到三力处于平衡状态,则可根据矢量三角形法,将三个力移动到一个三角形中,然后根据角度列式求解。

4.【2016·全国新课标Ⅱ卷】质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。

用T 表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小【答案】A【解析】对结点O受力分析,重力的大小和方向均不变,水平拉力F的方向不变,绳拉力在转动,满足三力平衡的动态平衡,如图所示:可得,水平拉力F逐渐增大,绳的拉力逐渐增大,故选A。

【考点定位】动态平衡的图解法【名师点睛】此题是物体的平衡问题,考查平行四边形定则的应用;图解法是最简单快捷的方法,注意搞清各个力的大小及方向变化的特点,变换平行四边形即可。

此题还可以列OmgFT方程讨论。

5.【2016·浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。

测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。

质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。

当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U,则该同学身高和质量分别为A.v(t0–t),0MUUB.12v(t0–t),0MUUC.v(t0–t),0()MU UU-D.12v(t0–t),0()MU UU-【答案】D【考点定位】物体的平衡;传感器及速度的计算问题【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景,考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。

解本题的关键是搞清测量的原理,然后联系物理知识列方程解答;此题难度不大,但是题目新颖,有创新,能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。

6.【2014·海南卷】如图,一不可伸长的光滑轻绳,其左端固定于O点,右端跨过位于O'点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体;OO'段水平,长度为L;绳上套一可沿绳滑动的轻环。

现在轻环上悬挂一钩码,平衡后,物体上升L。

则钩码的质量为A.M22B.M23C.M2D.M3【答案】D【解析】假设平衡后轻环位置为P,平衡后,物体上升L,说明此时POO'恰好构成一个边长为L的正三角形,绳中张力处处相等,均为Mg,故钩码的重力恰好与PO'、PO拉力的合力等大反向,由三角函数关系可知,钩码的重力为Mg3,故其质量为M3,选D。

【考点】共点力的平衡【方法技巧】解决共点力平衡的相关问题时,对正确的研究对象(如系统、单个物体、结点等)做出受力分析往往是解决问题的关键,还要注意几何关系的应用。

7.【2014·山东卷】如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千。

某次维修时将两轻绳剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变。

木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木反拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小【答案】A【考点】共点力的平衡,力的分解【方法技巧】本题考查物体的平衡,抓住物体的状态,前后两次始终处于静止状态,即合外力为零,在改变绳长的同时,绳与竖直方向的夹角跟着改变。

8.【2014·上海卷】如图,光滑的四分之一圆弧轨道A 、B 固定在竖直平面内,A 端与水平面相切,穿在轨道上的小球在拉力F 的作用下,缓慢地由A 向B 运动,F 始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N 。

在运动过程中(A )F 增大,N 减小 (B )F 减小,N 减小 (C )F 增大,N 增大 (D )F 减小,N 增大【答案】A【解析】受力分析如下图,设小球所在位置的半径与竖直方向夹角为α,沿半径和切线方向对受力进行正交分解,小球缓慢运动,两个方向均受力平衡,所以半径方向cos N G α=,切线方向sin F G α=,随小球缓慢移动,α逐渐变大,N 变小,F 增大,选项A 对。

【考点定位】共点力的平衡【方法技巧】本题的重点在于由小球缓慢的运动,得到小球始终处于平衡状态,然后根据平衡条件求出F 、N 的表达式,判断其变化。

9.【2014·广东卷】如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P 在支撑点M 、N 处受力的方向,下列说法正确的是A.M处受到的支持力竖直向上B.N处受到的支持力竖直向上C.M处受到的静摩擦力沿MN方向D.N处受到的静摩擦力沿水平方向【答案】A【解析】M处支持力方向与支持面(地面)垂直,即竖直向上,选项A正确;N处支持力与支持面(原木接触面)垂直,即垂直MN向上,故选项B错误;学-科-网摩擦力与接触面平行,故选项C、D错误。

【考点定位】本题考查弹力和摩擦力的方向。

【应试技巧】弹力方向判断要先找出接触面,弹力与接触面垂直;摩擦力方向的确定要先判断物体的运动趋势方向,静摩擦力方向与运动趋势方向相反。

10.【2016·全国新课标Ⅰ卷】如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'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OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【答案】BD【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。

当有多个物体相互作用而平衡时,应注意灵活选择研究对象,可以让题目变得更简洁明晰,此题的难点是对选项A的判断。

11.【2015·广东·19】如图7所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有A.三条绳中的张力都相等B.杆对地面的压力大于自身重力C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力.【答案】BC【考点定位】共点力平衡条件的应用。

【名师点睛】处于平衡状态的物体所受合外力为0,即在任意方向上合力必为0。

12.【2015·山东·16】如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。

已知A与B间的动摩擦因数为1μ,A与地面间的动摩擦因数为2μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

A与B的质量之比为B AA .121μμ B .12121μμμμ- C .12121μμμμ+ D .12122μμμμ+【答案】B【解析】物体AB 整体在水平方向受力平衡,由平衡条件可得:2()A B F m m g μ=+;对物体B 在竖直方向平衡有:1B F m g μ=;联立解得:12121A B m m μμμμ-=,选项B 正确. 【考点定位】物体的平衡.【名师点睛】解题的关键是正确选择研究对象;并对研究对象列得平衡方程.13.【2015·浙江·20】如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg 的小球A 悬挂到水平板的MN 两点,A 上带有63.010C Q -=⨯的正电荷。

两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为1F 和2F 。

A 的正下方0.3m 处放有一带等量异种电荷的小球B ,B 与绝缘支架的总质量为0.2kg (重力加速度取210m/s g =;静电力常量9229.010N?m /C k =⨯,AB 球可视为点电荷)则A .支架对地面的压力大小为2.0NB .两线上的拉力大小12 1.9N F F ==C .将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小为121.225N, 1.0N F F ==D .将B 移到无穷远处,两线上的拉力大小120.866N F F ==【答案】BC【考点定位】库伦定律,共点力平衡条件【名师点睛】做此类问题受力分析是关键,特别本题的第二问,求解两小球之间的距离是关键14.【2015·上海·14】如图,一质量为m 的正方体物块置于风洞内的水平面上,其一面与风速垂直,当风速为0v 时刚好能推动该物块。

已知风对物块的推力F 正比于2Sv ,其中v 为风速、S 为物块迎风面积。

当风速变为02v 时,刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块,则该物块的质量为A .4mB .8mC .32mD .64m 【答案】D【考点定位】 力的平衡;最大静摩擦力【名师点睛】 本题考查最大静摩擦力,意在考查考生的分析推理能力。

本题要特别注意:物块的体积变了,质量也就变了,最大静摩擦力也变了。