2020版高考物理大二轮复习专题强化训练1力与物体的平衡10页

高考物理
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专题强化训练(一)
一、选择题
1．(2019·河北名校联盟质检)如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道 AB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 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
[解析]　
由题意知，小球在由 A运动到 B的过程中始终处于平衡状态．设某一时刻小球运动至如
图所示位置，则对球由平衡条件，得 F＝mgsinθ，N＝mgcosθ，在运动过程中，θ 增大，
故 F增大，N减小，A项正确．
[答案]　A
2．(2019·葫芦岛重点高中期中联考)用右图所示简易装置可以测定水平风速，在水平
地面上竖直固定一直杆，半径为 R、质量为 m的空心塑料球用细线悬于杆顶端 O.当风沿水平
方向吹来时，球在风力的作用下飘了起来．已知风力大小与“风速”和“球正对风的截面积”
均成正比，当风速 v0＝3 m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角 θ＝30°，则(　　)

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A．风速 v＝4.5 m/s时，细线与竖直方向的夹角θ＝45°
B．若风速增大到某一值时，细线与竖直方向的夹角θ可能等于 90°
C．若风速不变，换用半径更大、质量不变的球，则夹角θ增大
D．若风速不变，换用半径相等、质量更大的球，则夹角θ增大
[解析]　对小球受力分析如图，
由平衡条件可得风力大小 F＝mgtanθ，而由题意知 F∝Sv，又 S＝πR2，则 F＝kπR2v(k
为常数)，则有 mgtanθ＝kπR2v，由此可知：当风速由 3 m/s增大到 4.5 m/s时，
tanθ
4.5
＝
tan30°
3
，可得 tanθ＝
3
2
，A错误．因小球所受重力方向竖直向下，而风力方向水平向右，
则知细线与水平方向的夹角θ不可能等于 90°，B错误．由 mgtanθ＝kπR2v可知，当 v、
m不变，R增大时，θ角增大；当 v、R不变，m增大时，θ角减小，C正确，D错误．
[答案]　C
3．(2019·上饶重点高中一模)如图所示，在斜面上等高处，静止着两个相同的质量为 m
的物块 A 和 B.两物块之间连接着一个劲度系数为 k 的轻质弹簧，斜面的倾角为 θ，两物块
和斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为 g，则弹簧的最大伸长量是(　　)

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A.
mg
k
B.
μmgcosθ
k
C.
mgsinθ＋μmgcosθ
k
D.
mg μ2cos2θ－sin2θ
k
[解析]　物块静止在斜面上，在斜面所在平面内受三个力作用，一个是重力沿斜面向下
的分力 mgsinθ，静摩擦力 f≤fm＝μmgcosθ，方向不确定，水平方向的弹簧弹力 kx，则
物块所受静摩擦力 f 大小等于 kx 与 mgsinθ 的合力，当静摩擦力最大时有 kx＝
f2m－(mgsinθ)2，可得 x＝
mg μ2cos2θ－sin2θ
k
，故 D正确．
[答案]　D
4．(多选)(2019·河北五校联考)如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体 a、b靠
在一起，表面光滑，重力为 G，其中 b 的下半部分刚好固定在水平面 MN 的下方，上边露出
另一半，a 静止在水平面上，现过 a 的轴心施加一水平作用力 F，可缓慢地将 a 拉离水平面
一直滑到 b的顶端，对该过程分析，则应有(　　)
A．拉力 F先增大后减小，最大值是 G
B．开始时拉力 F最大为 3G，以后逐渐减小为 0
C．a、b间的压力开始最大为 2G，而后逐渐减小到 G
D．a、b间的压力由 0逐渐增大，最大为 G
[解析]　要把 a 拉离水平面，在刚拉离时水平面 MN 对 a 的支持力应为零，因此对 a 受
力分析如图甲所示，则 sinθ＝
R
2R
＝
1
2
，所以θ＝30°，拉力 F＝
G
tan30°
＝ 3G；当 a逐渐
上移时用图解法分析可知 F 逐渐减小至零(如图乙所示)；在开始时，a、b 间的压力 FN＝
G
sin30°
＝2G，以后逐渐减小至 G.因此选项 B、C正确，A、D错误．

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[答案]　BC
5．(2019·河北五校联考)如图所示，质量为 M 的半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地
面上，质量为 m的光滑小球 P在水平外力 F的作用下处于静止状态，P与圆心 O的连线与水
平面的夹角为 θ，将力 F 在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过 90°，框架与小球始终保持
静止状态，在此过程中下列说法...