高考物理一轮复习 专题2-4 平衡中的叠加体问题千题精练.doc

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1、1 / 13【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 2-42-4 平衡中的叠加体问题平衡中的叠加体问题千题精练千题精练一选择题1 （2018 福建质检）课堂上，老师准备了“”型光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示（截面图）方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角 的最大值为A30B45C60D90【参考答案】 A【考查内容】本题是以三个圆柱形积木在“”型光滑木板上处于平衡状态为情境，主要考查共点力的平衡等知识。侧重考查推理能力，要求考生深刻理解共点力的平衡条件，运用特殊值法解决实际问题。体现相互作用观念与科学推理等物理核

2、心素养的考查。2（2018 全国联考）如图所示，水平地面粗糙，竖直墙面光滑，A 是一个光滑圆球，B 是与 A 半径相等的半圆球，A、B 均保持静止。将 B 向左移动稍许，A、B 仍处于静止状态。下列说法正确的是A墙壁对 A 的弹力变大 BB 对地面的压力变小CA 对 B 的压力变大 DB 受到地面的摩擦力变小【参考答案】D 2 / 133 （2018 全国联考）如图所示，轻杆 OP 可绕 O 轴在竖直平面内自由转动，P 端挂一重物，另用一轻绳通过滑轮 A 系在 P 端。在拉力 F 作用下当 OP 和竖直方向间的夹角 缓慢减小时，则A拉力 F 的大小逐渐增大BOP 杆的弹力 N 的大小保持不变C

3、OP 杆的弹力 N 做正功D拉力 F 做的功大于重力 G 做的功【参考答案】B 【名师解析】以 P 点为研究对象，受到重物的拉力 G、轻绳的拉力 F 和 OP 杆的弹力 N 三个力作用，由于平衡，三力构成如图所示的力三角形。上述力的三角形与几何三角形AOP 相似，则，当 缓慢减小时，AO、OP 保持不变，AP 逐渐减小，可知绳中拉力 F 逐渐减小，OP 杆的弹力 N 大小保持不变，选项 A 错误、选项 B 正确；运动过程中弹力 N 与速度方向垂直，所以弹力 N 不做功，选项 C 错误；由动能定理知拉力 F 做的功等于重力 G 做的功，选项 D 错误。GFN AOAPOP4. 如图所示，叠放在一

4、起的 A、B 两物体放置在光滑水平地面上，A、B 之间的水平接触面是粗糙的，细线一端固定在 A 物体上，另一端固定于 N 点，水平恒力 F 始终不变，A、B 两物体均处于静止状态，若将细线的固定点由 N 点缓慢下移至 M 点(线长可变)，A、B 两物体仍处于静止状态，则( )3 / 13A细线的拉力将减小BA 物体所受的支持力将增大CA 物体所受摩擦力将增大D水平地面所受压力将减小【参考答案】AB【名师解析】以 A、B 两物体组成的系统作为研究对象，受力分析如图甲所示。水平方向：FTcos F，竖直方向：FNFTsin (mAmB)g，因为细线与水平地面的夹角 减小，cos 增大，sin 减小

5、，FT 将减小，FN 将增大，所以细线所受拉力减小，地面受到的压力增大，A 正确，D 错误；以物体 A 为研究对象，受力分析如图乙所示，竖直方向：FNAFTsin mAg，FT 减小，sin 减小，所以 FNA 增大，B 正确；以 B 为研究对象，在水平方向上由力的平衡可得 FfF，B 物体所受摩擦力不变，故 A 物体所受摩擦力不变，C 错误。5. (2018洛阳名校月考)如图所示,将三个形状不规则的石块叠放在水平桌面上,处于静止状态.下列说法中正确的是( )A. 石块 b 对 a 的支持力与 a 受到的重力是一对平衡力B. 石块 a 一定受到三个力的作用C. 石块 c 受到水平桌面向左的摩擦

6、力D. 桌面对石块 c 的作用力一定竖直向上【参考答案】D 6. (2018河南名校联考)如图所示,三个粗细均匀完全相同的圆木 A、B、C 堆放在水平地面上,处于静止状态,每个圆木的质量为 m,截面的半径为 R,三个截面4 / 13圆心连线构成的等腰三角形的顶角O1 =120.若在地面上的两个圆木刚好要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑圆木之间的摩擦,重力加速度为 g,则 ( )A. 圆木间的弹力为 mgB. 下面两个圆木对地面的压力均为 1.5mgC. 地面上的每个圆木受到地面的作用力为 1.5mgD. 地面与圆木间的动摩擦因数为3 2【参考答案】ABD 【名师解析】A 圆木受到重力

7、与 B、C 对它的弹力,三个力之间的夹角为 120,所以圆木间的弹力为 mg,故选项 A 正确；;对 ABC 整体有 3mg=2FN,解得下面两个圆木对地面的压力均为 FN=1.5mg,故选项 B 正确;对 B 球有所受摩擦力f=1.5mgcos 30=mg,地面上的每个圆木受到地面的作用力为摩擦力和压力的合力，一定大于 1.5=mg,故选项 C 错误;由 f=FN,解得 =，,故选项 D 正确.3 3 43 27 （2016 上海十三校调研）如图所示，两梯形木块 A、B 叠放在水平地面上，A、B 之间的接触面倾斜。A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是（ ）（A）

8、A、B 之间一定存在摩擦力作用（B）木块 A 可能受三个力作用（C）木块 A 一定受四个力作用（D）木块 B 受到地面的摩擦力作用方向向右5 / 13【参考答案】B8(2016河北唐山五校联考)如图所示，两个光滑金属球 a、b 置于一个桶形容器中，两球的质量 mamb，对于图中的两种放置方式，下列说法正确的是( )A两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C两种情况对于容器底部的弹力大小相同D两种情况两球之间的弹力大小相同【参考答案】.C9(2016云南名校联考)如图所示，质量为 m 的木块 A 放在质量为 M 的三角形斜劈 B 上，现同时用大小为 F1 和 F2

9、、方向相反的水平力分别推木块 A 和斜劈B，它们均静止不动，则( )AF1、F2 一定等大反向B木块 A、斜劈 B 间一定存在摩擦力C斜劈 B 与地面间一定存在摩擦力D地面对斜劈 B 的支持力的大小一定等于(Mm)g【参考答案】D【名师解析】木块 A、斜劈 B 均静止不动，则木块 A、斜劈 B 整体受力平衡，在水平方向上，若 F1、F2 等大反向，则斜劈 B 与地面间无摩擦力作用，若 F1、F2大小不相等，则斜劈 B 与地面间一定存在摩擦力，故选项 A、C 错误；在竖直方向上，地面对斜劈 B 的支持力与木块 A、斜劈 B 组成的系统的重力平衡，选项 D6 / 13正确；木块 A、斜劈 B 间有

10、无摩擦力以及摩擦力的方向取决于木块 A 的重力沿斜面方向的分力和 F1 沿斜面方向的分力的大小关系，木块 A、斜劈 B 间可能不存在摩擦力，选项 B 错误。10.10. （单选）将一横截面为扇形的物体放在水平面上，一小滑块放在物体上，（单选）将一横截面为扇形的物体放在水平面上，一小滑块放在物体上，如图除了物体与水如图除了物体与水B A B B平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计，已知物体的质量为、滑块的质量为，当整个装置静止时， 、接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为。则下列选项正确的是（ ）BMAmA BA物体对水平面的压力大小为 Mg BB物体受到水平面的摩擦力大小为 mgta

11、n BC滑块与竖直挡板之间的弹力大小为AtanmgD滑块对物体的压力大小为A Bcosmg【参考答案】.C11 (2016 昆明七校联考)如图 2 所示，三角形物体 a 静置于水平地面上，其倾角 =300，上底面水平的 b 物体在 a 物体上恰能匀速下滑。现对 b 施加沿斜面向上的推力 F，使 b 总能极其缓慢地向上匀速运动，某时刻在 b 上轻轻地放上一个质量为 m 的小物体 c（图中未画出） ，a 始终静止，b 保持运动状态不变。关于放上小物体 c 之后，下列说法正确的是Ab 受到 a 的支持力增加了 mgBb 受到 a 的摩擦力增加了 mg C推力 F 的大小增加了 mg 7 / 13Da

12、 受地面的摩擦力增加了 mg【参考答案】C12.（2016 上海闸北模拟）如图，质量为 mB 的滑块 B 置于水平地面上，质量为mA 的滑块 A 在一水平力 F 作用下紧靠滑块 B（A、B 接触面竖直）。此时 A、B 均处于静止状态。已知 A 与 B 间的动摩擦因数为 1，B 与地面间的动摩擦因数为2，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为 g。则下列说法正确的是（ ）（A）F（B）F2（mAmB）g（C）（D）12 112 【参考答案】C【名师解析】对 AB 整体，由平衡条件可得 F2（mAmB）g，选项 B 错误。8 / 13对 A，1FmAg，解得 F，选项 A 错误。联立解得，选

13、项 C 正确 D 错误。13(2015衡水高三调，16)截面为直角三角形的木块 A 质量为 M，放在倾角为 的斜面上，当 37时，木块恰能静止在斜面上，如图甲现将 改为30，在 A 与斜面间放一质量为 m 的光滑圆柱体 B，如图乙，已知 sin 37 0.6，cos 370.8，则 ( )AA、B 仍一定静止于斜面上B若 M4m，则 A 受到斜面的摩擦力为 mgC若 M2m，则 A 受到的摩擦力为 mgD以上说法都不对【参考答案】.B【名师解析】由题意可知，当 37时，木块恰能静止在斜面上，则有：Mgcos 37Mgsin 37代入数据解得：0.75现将 改为 30，在 A 与斜面间放一质量为

14、 m 的光滑圆柱体 B，对 A 受力分析；则有：fNNMgcos 30而：Fmgsin 30当：fmgsin 30Mgsin 30，则 A 相对斜面向下滑动，当：fmgsin 30Mgsin 30，9 / 13则 A 相对斜面不滑动，因此 A、B 是否静止在斜面上，由 B 对 A 弹力决定，故 A错误；若：M2m，则：mgsin 30Mgsin 30Mg而：fN0.75Mgcos 30Mg因：fmgsin 30Mgsin 30，A 滑动，A 受到斜面的滑动摩擦力，大小为：fN0.75Mgcos 30Mgmg，故 C 错误10(2015大庆实验中学三模，15)如图甲所示，在粗糙水平面上静置一个截

15、面为等腰三角形的斜劈 A，其质量为 M，两个底角均为 30.两个完全相同的、质量均为 m 的小物块 p 和 q 恰好能沿两侧面匀速下滑若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力 F1、F2，且 F1F2，如图乙所示，则在 p 和 q下滑的过程中，下列说法正确的是 ( )A斜劈 A 对地向右运动B斜劈 A 受到地面向右的摩擦力作用C斜劈 A 对地面的压力大小等于(M2m)gD斜劈 A 对地面的压力大于(M2m)g【参考答案】. C14. (2016青岛检测)如图所示，水平桌面上有三个相同的物体 a、b、c 叠放在一起， a 的左端通过一根轻绳与质量为 m 3kg 的小球相连，绳与水平方向1

16、0 / 13的夹角为 60，小球静止在光滑的半圆形器皿中水平向右的力 F 40N 作用在 b 上，三个物体保持静止状态. g 取 10 m/s2，下列说法正确的是 ( )A物体 c 受到向右的静摩擦力B物体 b 受到一个摩擦力，方向向左C桌面对物体 a 的静摩擦力方向水平向右D撤去力 F 的瞬间，三个物体将获得向左的加速度【参考答案】.B【名师解析】对 c：设 b 对 c 的静摩擦力为 f，则水平方向上只受 f 影响，且 c保持静止，由牛顿第二定律得：fm1a1，代入数据得：f0，故 A 错误；B.对b：b 静止，设 a 对 b 的静摩擦力为 f1，则水平面上：Ff1fm1a10，即：f1F4

17、0 N，故 b 只受一个静摩擦力，方向与 F 相反，即水平向左，故 B正确；C.对 a，a 静止，设绳的拉力为 T，器皿对小球的弹力为 N，桌面对 a 的静摩擦力为 f2，则水平面上：f1f2Tm1a10 对小球受力分析如图：由于小球静止，故竖直方向上：Nsin 60Tsin 60mg 水平方向上：Ncos 60Tcos 60 联立式代入数据解得：T10N，f222.68N，故地面对 a 的静摩擦力水平向左，故 C 错误；D.若撤去 F，对 a，水平方向上受绳的拉力：T10cos 60f222.68 N，故整个系统仍然保持静止，故 D 错误11 / 1315.(2016广东茂名一模)如图所示，

18、在粗糙水平地面上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半圆球 B，整个装置处于静止状态。已知A、B 两物体的质量分别为 mA 和 mB，则下列说法正确的是( )A.A 物体对地面的压力大小为 mAgB.A 物体对地面的压力大小为(mAmB)gC.B 物体对 A 物体的压力大于 mBgD.地面对 A 物体没有摩擦力【参考答案】.BC【名师解析】对 B 物体受力分析，如图甲所示，根据合力等于 0，运用合成法，得墙壁对 B 的弹力 FN1mBgtan ，A 对 B 的弹力 FN2mBg，结合牛顿第三定律，B 物体对 A 物体的压力大于 mBg，C 正确；对整体受力分析，如图乙所示

19、，地面的支持力 FNA(mAmB)g，摩擦力 FfFN1mBgtan 0，A、D 错误，B 正确。16.在竖直墙壁间有质量分别是 m 和 2m 的半圆球 A 和圆球 B，其中 B 的球面光滑，半球 A 与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成 30的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g 为重力加速度)，则半球 A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为( )A. B. C. D.2 33【参考答案】.A二计算题12 / 131.（2018 山东临沂期末）如图所示，两个半圆柱 A、B 和一个光滑圆柱 C 紧靠着静置于水平地面上，C 刚好与地面接触，三者半径均为 R。.C 的质量为

20、 m，A、B的质量都为 m/2，A、B 与地面的动摩擦因数相同。.现用水平向左的力推 A，使A 缓慢移动而抬高 C，直至 A 的左边缘和 B 的右边缘刚好接触，整个过程中 B 始终静止不动，且 B 所受摩擦力的最大值恰好等于 B 与地面间的最大静摩擦力，重力加速度为 g.。求：均为 （1）C 被抬高的过程中，A 给 C 的弹力的最小值；（2）A、B 与地面间的动摩擦因数；（3）A 移动的整个过程中，推力做的功。所以最大静摩擦力至少为：fm=Fmcos30=mg3 2B 对地面的压力为：FN=mg/2+mg/2=mg，B 受地面的最大静摩擦力为：fm=FN=mg解得：=3 2（3）整个过程中，C

21、 上升的高度：h=(-1)R， A 向左运动的位移：x=2(-1)R 。3313 / 13摩擦力做功的大小：Wf=fx=2(-1) mg R 3根据动能定理：W- Wf-mgh=0 解得：W=2 mgR 。2如图所示，两个相同的正三棱柱 A、B 紧靠着静止于水平地面上，三棱柱的中间有一个半径为 R 的光滑圆柱 C，A、B 的质量均为 m，A、B 与地面间的动摩擦因数为 ，C 的质量为 2m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。(1)三者均静止时 A 对 C 的支持力为多大？(2)若 A、B 能保持不动， 应该满足什么条件？(3)若 C 受到经过其轴线竖直向下的外力而能够缓慢下降到地面，求该过程中A 受到的摩擦力大小。【名师解析】(1)圆柱 C 受力平衡：2FNcos 60 = 2mg解得：FN = 2mg。(2)如图所示，A 受力平衡，有：因为fF地解得：3 2解有意义，即要求，与本题第（2）问不矛盾。30