高考物理一轮复习 专题2-5 平衡状态的连接体问题千题精练.doc

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1、1 / 15【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 2-52-5 平衡状态的连接体问平衡状态的连接体问题千题精练题千题精练一选择题1.如图所示，一条细线一端与地板上的物体 B 相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球 A 相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的 O点，细线与竖直方向所成角度为 ，则( )A如果将物体 B 在地板上向右移动一点， 角将增大B无论物体 B 在地板上左移还是右移，只要距离足够小， 角将不变 C增大小球 A 的质量， 角一定减小D悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球 A 的重力【参考答案】AD【名师解析】选 AD.O、A 之间

2、的细线一定沿竖直方向，如果物体 B 在地板上向右移动一点，O、B 间的细线将向右偏转，OA 与 OB 间的夹角将增大OA 与 OB 两段细线上的弹力都等于小球 A 的重力，其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等、方向相反，悬挂定滑轮的细线的弹力方向(即 OO的方向)与AOB 的角平分线在一条直线上，显然物体 B 在地板上向右移动时 角将增大，A 正确，B 错误；增大小球 A 的质量，只要物体 B 的位置不变， 角也不变，C 错误；因物体 B 无论在地板上移动多远，AOB 也不可能达到 120，故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球 A 的重力，D 正确2 / 152. (2018深圳联考)如图

3、所示，内壁及碗口光滑的半球形碗固定在水平面上，碗口保持水平。A 球、C 球与 B 球分别用两根轻质细线连接。当系统保持静止时，B 球对碗壁刚好无压力，图中 30，则 A 球和 C 球的质量之比为( )A12 B.21 C1 D.1【参考答案】C【名师解析】B 球对碗壁刚好无压力，则根据几何知识分析可得，B 球所在位置两细线的夹角为 90，以 B 球为研究对象，进行受力分析，水平方向所受合力为零，由此可知 FAcos FCsin ，tan ，选项 C 正确。3(2017湖南十二校联考)如图所示，光滑斜面的倾角为 30，轻绳通过两个滑轮与 A 相连，轻绳的另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦

4、。物块A 的质量为 m，不计滑轮的质量，挂上物块 B 后，当动滑轮两边轻绳的夹角为90时，A、B 恰能保持静止，则物块 B 的质量为( )A.m B.mCm D2m【参考答案】A4 (2018扬州调研)两物体 M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA、OB 与水平面的夹角分别为 30、60，M、m 均处于静止状态。则( )A绳 OA 对 M 的拉力小于绳 OB 对 M 的拉力B绳 OA、OB 对 M 的拉力大小相等Cm 受到水平面的静摩擦力大小为零Dm 受到水平面的静摩擦力的方向水平向左【参考答案】AD【名师解析】设绳 OA 对 M 的拉力为 FA，绳 OB 对 M 的拉力为 FB，

5、由 M 处于静止状态可得：FAcos 30FBcos 60即 FAFB，故选项 A 正确，B 错误；3 / 15因 FBFA，物体 m 有向右滑动的趋势，m 受到水平面的摩擦力的方向水平向左，选项 D 正确，C 错误。5(2017江西省赣中南五校模拟) 如图所示，系统处于静止状态，不计一切摩擦，细绳、滑轮的质量都可忽略，则甲、乙两物块的质量之比为 ( C )A1 B22C D2【参考答案】C6(2017河北省石家庄实验中学下学期期中)如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上 O 点，跨过滑轮的细绳连接物块 a、b，a、b 都处于静止状态。现将物块 b 移至 c 点后，a、b 仍保持静止，

6、下列说法中正确的是Ab 与水平面间的摩擦力减小Bb 受到的绳子拉力增大C悬于墙上的绳所受拉力增大Da、b 静止时，图中 、 三角仍然相等【参考答案】D【名师解析】对 a 分析，由于 a 处于静止，故绳子的拉力等于 a 的重力；绳子对 b 的拉力也保持不变，等于 a 的重力；对 b 分析，b 向右移动时，绳与地面的夹角减小，绳水平分量增大，而水平方向 b 受力平衡；摩擦力增大，故 AB 错误；对滑轮分析，由于 a 一直竖直，故绳子与墙平行，故 ；因拉 a 的绳子与拉 b 的绳子相等，而拉滑轮的力与两绳子的力的合力大小相等，故拉滑轮的力应这两绳子拉力的角平分线上，故 、 三角始终相等，故 D 正确

7、；由于4 / 15两绳间夹角增大，而两拉力不变，故悬于墙上的绳子的拉力将减小，故 C 错误。故选 D。7. (2018青岛名校联考)如图所示，一质量均匀的实心圆球被直径 AB 所在的平面一分为二，先后以 AB 沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上，处于静止状态，两半球间的作用力分别为 F 和 F，已知支架间的距离为 AB 长度的一半，则等于( )A. B. C. D.33【参考答案】A8.(2016镇江联考)一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接，并悬挂在空中在稳定水平风力作用下发生倾斜，绳与竖直方向的夹角为 30，如图所示设每只灯笼的质量均为 m.则自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小为(

8、 )A2mg B.mgC.mg D8mg【参考答案】C【名师解析】自上往下以第 2 只到第 5 只灯笼为一整体作为研究对象，受力分析如图所示，则有 FT cos 304mg，解得 FTmg.，选项 C 正确。9(2016江苏苏北四市高三联考)如图，支架固定在水平地面上，其倾斜的光滑直杆与地面成 30角，两圆环 A、B 穿在直杆上，并用跨过光滑定滑轮的轻绳连接，滑轮的大小不计，整个装置处于同一竖直平面内。圆环平衡时，绳 OA 竖直，绳 OB 与直杆间夹角为 30。则环 A、B 的质量之比为( )A1 B12 5 / 15C.1 D.2【参考答案】A【名师解析】分别对 A、B 两圆环受力分析，如图

9、所示。以 A 为研究对象，则 A 只能受到重力和绳子的拉力的作用，杆对 A 不能有力的作用，否则 A 水平方向受力不能平衡，有 FTmAg；以 B 为研究对象，有mBg2FTcos 30FT，故 mAmB1，选项 A 正确。10.如图所示，物体 A、B 通过细绳及轻质弹簧连接在固定在天花板上的轻滑轮两侧，物体 A、B 的质量都为 m开始时细绳伸直，用手托着物体 A 使弹簧处于原长且 A 与地面的距离为 h，物体 B 静止在地面上放手后物体 A 下落，与地面即将接触时速度大小为 v，此时物体 B 对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是（ ）A. 弹簧的劲度系数为 mg/h B天花板受到的拉力大于

10、 2mgC. 此时物体 B 的速度大小也为 v D. 此时物体 A 的加速度大小为 g，方向竖直向上【参考答案】A11.（2013 山东理综）如图所示，用完全相同的轻弹簧 A、B、C 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧 A 与竖直方向的夹角为 30，弹簧 C水平，则弹簧 A、C 的伸长量之比为( )A.4 B4 C12 D216 / 15【参考答案】D【名师解析】弹簧 A、C 的伸长量之比等于弹力之比设弹簧 B 与水平方向的夹角为 ，对 A、B 间的小球受力分析可得 FAsin30FBcos，对 B、C 间的小球受力分析可得 FBcosFC，所以 FCFAsin30，可得，D

11、正确12(2015天津武清三模，4)如图所示，倾角 30的斜面体 A 静止在水平地面上，一根轻绳跨过斜面体顶端的小滑轮，绳两端系有质量均为 m 的小物块 a、b，整个装置处于静止状态。不计绳与滑轮间的摩擦重力加速度为 g，则 ( )A小物块 b 受到竖直向上的摩擦力作用B小物块 a 受到沿斜面向下的摩擦力作用，大小为 mgC斜面体 A 受到水平地面向左的摩擦力作用D细绳对小滑轮的压力大小为 mg【参考答案】B13(2016南昌二模)如图所示，有 5 000 个质量均为 m 的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止若连接天花板的细绳与

12、水平方向的夹角为 45.则第 2011个小球与 2012 个小球之间的轻绳与水平方向的夹角 的正切值等于A. B.2011 5000C. D.2089 2011【参考答案】A7 / 15【名师解析】以 5 000 个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图 1所示，根据平衡条件得F5 000mg。再以 2012 个到 5 000 个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图 2 所示，则有 tan .,选项 A 正确。14.(2016宁夏银川模拟)两物体 M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图 10所示，OA、OB 与水平面的夹角分别为 30、60，M、m 均处于静止状态。则( )A.

13、绳 OA 对 M 的拉力大小大于绳 OB 对 M 的拉力大小B.绳 OA 对 M 的拉力大小小于绳 OB 对 M 的拉力大小C.m 受到水平面的静摩擦力大小为零D.m 受到水平面的静摩擦力的方向水平向左【参考答案】BD【名师解析】取 O 点为研究对象进行受力分析，如图所示，则有 FTAFTB，所以 m 受水平面的静摩擦力的方向水平向左，选项 B、D 正确。15. 如图所示，甲、乙两个小球的质量均为 m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力 F 水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下面的( )【参考答案】A16.将两个质量均为 m 的小球

14、 a、b 用细线相连后，再用细线悬挂于 O 点，如图11 所示。用力 F 拉小球 b，使两个小球都处于静止状态，且细线 OA 与竖直方向的夹角保持 30，则 F 的最小值为( )8 / 15A.mg B.mg C.mg D.mg【参考答案】B【名师解析】以 a、b 为整体，整体受重力 2mg、悬绳 OA 的拉力 FT 及拉力 F 三个力而平衡，如图所示，三力构成的矢量三角形中，当力 F 垂直于悬绳拉力 FT时有最小值，且最小值 F2mgsin mg，B 项正确。17.(多选)如图 15 所示，水平地面上固定着一个光滑的竖直圆环，中央有孔的小球 P 和 K 套在环上，由伸直的细绳连接，它们恰好能

15、保持静止状态，已知 K的质量为 m，OK 连线水平，PK 连线与水平线夹角为 30。则( )A.细绳对 K 球的拉力大小为 2mgB.细绳对 K 球的拉力大小为 mgC.P 球的质量为 mD.P 球的质量为 2m【参考答案】AD【名师解析】对 K 球受力分析，有 FTsin 30mg，得 FT2mg，故选项 A 正确，B 错误；对 P 球受力分析，在水平方向：FTcos 30FNPsin 30，在竖直方向：FNPcos 30mPgFTsin 30，解得：mP2m，选项 D 正确，C 错误。18.（2016 兰州模拟）内壁光滑的球体壳半径为 R，一长度小于直径的轻杆两端固定质量分别为 mA、 m

16、B 的小球 A、B。将轻杆置于球体内部后，最终静止在图示位置不动，球心 O 与杆在同一竖直面内，过球心 O 竖直向下的半径与杆的交9 / 15点为 M，OM=R/2。下列判断中正确的是AmAmBB球体内壁对 A 球的支持力为 NA=2mAgC轻杆对 B 球的支持力有可能小于 B 球的重力D若增大小球 A 的质量 mA， 角会增大【参考答案】.B 【命题意图】本题考查了受力分析、物体平衡、平行四边形定则及其相关的知识点。19(2016四川泸州一模)如图所示，质量为 M 的木块 C 放在水平地面上，固定在 C 上的竖直轻杆的顶端分别用细绳 a 和 b 连接小球 A 和小球 B，小球 A、B的质量分

17、别为 mA 和 mB，当与水平方向成 30角的力 F 作用在小球 B 上时， A、B、C 刚好相对静止一起向右匀速运动，且此时绳 a、b 与竖直方向的夹角分别为 30和 60，则下列判断正确的是( )A力 F 的大小为 mBgB地面对 C 的支持力等于(MmAmB)gC地面对 C 的摩擦力大小为 mBgDmAmB【参考答案】ACD20.如图所示，物体 A、B 用细绳与弹簧连接后跨过滑轮。A 静止在倾角为 45的粗糙斜面上，B 悬挂着已知质量 mA3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45减小到 30，A 始终相对斜面静止。那么下列说法中正确的是10 / 15A弹簧的弹力将减小B物体 A 对斜面的

18、压力将减小C物体 A 受到的静摩擦力将减小D弹簧的弹力及 A 受到的静摩擦力都不变【参考答案】C二计算题1 （14 分） （2018 湖北华大新高考联盟测评）如图（a）所示，三棱柱的左、右两侧斜面的倾角45，物块 P、Q 用跨过定滑轮的轻绳相连，分别放在两侧的斜面上，此时物块 P 恰好不向下滑动。已知 P、Q 与斜面之间的动摩擦因数均为tanl5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（1）求物块 P、Q 的质量之比 m1：m2；（2）当三棱柱缓慢绕右侧棱边顺时针转动角，如图（b）所示，物块 Q 恰好不下滑，求角。【名师解析】 （1）三棱柱转动之前，物块 P 恰好不向下滑动。分析 P 的受力，有Ff1

19、FN1（1 分）FN1m1gcos（1 分）m1gsinFf1FT（1 分）分析 Q 的受力，有Ff2FN2（1 分）FN2m2gcos11 / 15m2gsinFf2FT解得：321mm（2）三棱柱转动角后，物块 Q 恰好不下滑。分析 Q 的受力，有22NfFF（1 分）2NFm2gcos()（1 分）m2gsin()（1 分）1fFTF分析 P 的受力，有11NfFF（1 分）1NFm1gcos()（1 分）m1gsin()（1 分）1fFTF联立解得：)60sin()30sin(21 mm所以302.(15 分)如图 11 所示，用三条完全相同的轻质细绳 1、2、3 将 A、B 两个质量

20、均为 m 的完全相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，轻绳 1 与竖直方向的夹角为 45，轻绳 3 水平，求轻质细绳上 1、2、3 的拉力分别为多大？【参考答案】2mg mg 2mg 【名师解析】设三条绳上的拉力分别为 FT1，FT2，FT3；把 A、B 两个小球视为整体，受力分析如图甲，由平衡条件可得 2mgFT1cos 45FT3FT1sin 45解得 FT12mg，FT32mg隔离球 B，受力分析如图乙：FT2)mg12 / 153.如图所示，重物 A 被绕过小滑轮 P 的细线所悬挂，小滑轮 P 被一根细线系于天花板上的 O 点，O 点处安装一力传感器。质量为 10kg 的物块 B 放

21、在粗糙的水平桌面上，O是三根线的结点，bO水平拉着 B 物体，aO 、 bO与 bO夹角如图所示。细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于静止状态。若 O 点处安装的力传感器显示受到的拉力是 F0=20N，物块 B 与水平桌面之间的动摩擦因数为 0.2，求： 3（1）重物 A 的质量。（2）重物 C 的质量和桌面对 B 物体的摩擦力。【名师解析】 （1）设小滑轮两侧细绳中拉力为 F， 根据重物 A 静止，由平衡条件，F=mAg，对小滑轮 P，由平衡条件，2Fcos30=20N，3可得 F=20N。由图中几何关系可知滑轮两侧细线的夹角为 60。根据 O 点处安装的力传感器显

22、示受到的拉力是 F0=20N，可知悬挂小滑轮的细线OP 的张力是 FT= F0=20N。33解得重物 A 的质量为 mA=2kg。4（2016 河北石家庄联考）如图所示，质量 M 等于 2kg 的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量 m=1kg 的小球相连。今用跟水平方向成 60角的力 F=10 N 拉着球并带动木块一起向右匀速运动，运动中 M、m 相对位置保持不变，g 取10ms2。求： 3（1）轻绳与水平方向夹角 ；13 / 15（2）木块 M 与水平杆间的动摩擦因数 。【参考答案】 （1）30 （2）33 （2）M、m 整体处于静止状态，可看做整体，系统所受合力为零。以 M、m 整体为研

23、究对象。由平衡条件得水平方向 Fcos60FN0 竖直方向 FNFsin60Mgmg0 由得 。5（2016 洛阳联考）某同学表演魔术时，将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球指手画脚，结果小球在他神奇的功力下飘动起来假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C（QCS=30）时，金属小球偏离竖直方向的夹角 也是 30，如图所示已知小球的质量为 m，该同学（含磁铁）的质量为 M，求此时：（1）悬挂小球的细线的拉力大小为多少？（2）该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少【名师解析】 （1）对小球受力分析：重力、细线的拉力和磁铁的引力设细线的拉力和磁铁的引力分别为 F1 和

24、 F2根据平衡条件得：水平方向：F1sin30=F2sin30竖直方向：F1cos30+F2cos30=mg解得，F1=F2=mg 14 / 153 36. (2016湖北武汉高三期中)(13 分)如图所示，质量为 m 的匀质细绳，一端系在天花板上的 A 点，另一端系在竖直墙壁上的 B 点，平衡后最低点为 C 点。现测得 AC 段绳长是 CB 段绳长的 n 倍，且绳子 B 端的切线与墙壁的夹角为 。试求绳子在 C 处和在 A 处的弹力分别为多大。(重力加速度为 g)【名师解析】以 BC 段为研究对象，设绳子 B 端所受弹力为 FB，C 处所受弹力为FC，如图甲所示FBcos mgFBsin FC解得 FCtan 以 AC 段为研究对象，设绳子 A 端所受弹力为 FA，C 处所受弹力为 FC，如图乙所示。FAsin mgFAcos FC15 / 15FCFC解得 FAmgn1 n2tan2