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专题2.7 叠加体平衡问题(能力篇)(解析版)

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  • 卖家[上传人]:笑傲****01
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    • 1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第二部分 相互作用七叠加体平衡问题(能力篇)一选择题1 (2019江苏常州期末) “叠罗汉”是一种高难度的杂技。由六人叠成的三层对称静态造型如图所示,假设每个人的质量均为m,下面五人弯腰后背部呈水平状态,则底层中A、B两人的右脚对水平地面压力之比约为()A1BCD【参考答案】D【名师解析】最上面的人受到的竖直向下重力为G,所以每个腿上的力都是,中间层最左边的人,受到竖直向下的力为:G+,所以每个腿上的力都是,由对称性,中间层最右边的人每个腿上的力也是,最底层的A受到的力为G+,每条腿上的力为:,B受到竖直向下的力为:G+2,所以其每条腿上的力为:,所以A、B两人的右脚对水平地面压力之比为7:10,故ABC错误,D正确。2(2019安徽合肥二模)如图所示,置于水平地面上的A、B两物块,在水平恒力F的作用下,以共同速度向右做匀速直线运动。下列说法正确的是()AA与B间的动摩擦因数可能为0 BB与地面间的动摩擦因数可能为0C若撤去F,A与B一定会相对滑动 D若撤去F,A与B间摩擦力逐渐减小【参考答案】A【命题意图】此题考查叠加体、受力分析、平衡条

      2、件及其相关知识点。【解题思路】由于A、B两物块以共同速度向右做匀速直线运动,A与B间的摩擦力为零,因此A与B间的动摩擦因数可能为0,选项A正确;在水平恒力F的作用下,A、B两物块以共同速度向右做匀速直线运动,地面对物块B的摩擦力大小等于F,B与地面间的动摩擦因数不可能为0,选项B错误;若撤去F,A、B两物块做匀减速运动,速度逐渐减小,由于A与B之间可能有摩擦力,A与B不一定会相对滑动,A与B间摩擦力不变,选项CD错误。【易错警示】解答此题常见错误主要有:对选项中的可能、一定理解不到位。对于选项中的“可能”,只要分析出一种“可能”就可判断正确;对于选项中的“一定”, 只要分析出一种能够否定,就可判断错误。3. (2019洛阳六校联考)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

      3、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】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,可知f0,选项A错误B正确;隔离物体b分析受力,设a对b的静摩擦力为f1,则水平面上,由平衡条件:Ff1f0,解得f1F40 N,故b只受一个静摩擦力,方向与F相反,即水平向左,选项B正确; 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,则水平面上由平衡条件:f1f2T0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,选项C错误;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,选项D错误4(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

      4、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心素养的考查。【试题分析】若取任意角结合各圆柱的受力情况进行计算,数学运算过程繁琐不易得到结果,而考虑临界情况,取特殊值进行分析,可简化过程。取0时,下面两圆柱之间将会分开,无法稳定,应适当增大以保持系统稳定,此时下面两圆柱之间有弹力;当下面两圆柱之间的弹力恰好为0时,对应的为最小值;继续增大,右圆柱和上圆柱之间弹力减小,若太大,此两圆柱将分开,临界情况为取30时,左边两圆柱的圆心连线在竖直方向上,保证上圆柱只受到两个力的作用恰好处于平衡状态,此时与右圆柱间相互接触且无弹力,故A正确。本题的解题关键是应用共点力的平衡条件,灵活选取研究对象,运用特殊值法解决问题。5(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

      5、地面的摩擦力变小【参考答案】D 【名师解析】设墙壁对A的弹力为F1,B对A的弹力为F2,A和B圆心的连线与竖直方向的夹角为,根据共点力的平衡条件,对A得,解得,因为变小,所以F1和F2都变小,选项AC错误;B受到地面的摩擦力等于F1,也是变小的,选项D正确;B对地面的压力等于A、B的总重力,是不变的,选项B错误。6(多选)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上,受到向右的拉力F的作用而向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为,木板与地面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是( )A木板受到地面的摩擦力的大小一定是B木板受到地面的摩擦力的大小一定是C当时,木板便会开始运动D无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动【参考答案】AD【名师解析】由于木块在木板上运动,所以木块受到木板的滑动摩擦力的作用,其大小为1mg,根据牛顿第三定律可得木块对木板的滑动摩擦力也为1mg。又由于木板处于静止状态,木板在水平方向上受到木块的摩擦力1mg和地面的静摩擦力的作用,二力平衡,选项A正确,B错误;若增大F的大小,只能使木块的加速度大小变化,但木块对木板的滑动摩擦力大小不变,因而也就不可

      6、能使木板运动起来,选项C错误,D正确。7. 如图所示,叠放在一起的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( )A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,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。8.(2018全国联考)如图所示,质量为m的木板B放在水平地面上,质量也为m的

      7、木箱A放在木板B上一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木桩上,绳绷紧时与水平面的夹角为。已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数、木板B与地面之间的动摩擦因数均为。现用水平力F将木板B从木箱A下面匀速抽出。则下列说法确的是()A.细绳的张力大小 B.细绳的张力大小C.水平拉力 D. 水平拉力【参考答案】C【名师解析】木箱A受力分析如图所示由平衡条件可知:FTcosFf1 ;mgFTsinFN1 ;Ff1FN1 ;解式可得: ,故A、B错误;木板B受力如图所示B匀速时有:FFf1Ff2 Ff2FN2 FN2mBgFN1 解式可得: ,故C正确,D错误。9.(2016广东茂名一模)如图所示,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mAg B.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mBg D.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

      8、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,地面的支持力FNA(mAmB)g,摩擦力FfFN1mBgtan 0,A、D错误,B正确。10.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.【参考答案】.A【名师解析】以圆球B为研究对象,对圆球B进行受力分析如图甲所示。由平衡条件可得:FNFcos 30,Fsin 302mg,所以:FN2mg。以两球组成的整体为研究对象,其受力如图乙所示。由平衡条件有:Ff3mg,FN1FN,由题意知,整体恰好不滑动。故FfFN1(FN1与FN1是一对相互作用力,FN1表示半球A对墙壁的压力),联立解得,选项A正确。二计算题1.(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。【名师解析】(1)如图所示,C被抬的最高时,A给C的力最小,设A给C的弹力的最小值为F,根据平衡条件可得,2Fcos30=mg, 解得:F=mg。(2)刚开始推动时,B对C支持力最大为Fm,如图所示,此时B与地面的静摩擦力最大。根据力的平衡可得:2Fmcos60=mg,解得:Fm= mg所以最大静摩擦力至少为:fm=Fmcos30=mgB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:

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