2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題2.4 平衡中的疊加體問題千題精練.doc

專題2.4 平衡中的疊加體問題一選擇題1（2018福建質(zhì)檢）課堂上，老師準(zhǔn)備了“”型光滑木板和三個(gè)完全相同、外表面光滑的勻質(zhì)圓柱形積木，要將三個(gè)積木按圖示（截面圖）方式堆放在木板上，則木板與水平面夾角的最大值為A30B45C60D90【參考答案】 A【考查內(nèi)容】本題是以三個(gè)圓柱形積木在“”型光滑木板上處于平衡狀態(tài)為情境，主要考查共點(diǎn)力的平衡等知識(shí)。側(cè)重考查推理能力，要求考生深刻理解共點(diǎn)力的平衡條件，運(yùn)用特殊值法解決實(shí)際問題。體現(xiàn)相互作用觀念與科學(xué)推理等物理核心素養(yǎng)的考查。2（2018全國(guó)聯(lián)考）如圖所示，水平地面粗糙，豎直墻面光滑，A是一個(gè)光滑圓球，B是與A半徑相等的半圓球，A、B均保持靜止。將B向左移動(dòng)稍許，A、B仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是A墻壁對(duì)A的彈力變大 BB對(duì)地面的壓力變小CA對(duì)B的壓力變大 DB受到地面的摩擦力變小【參考答案】D 3（2018全國(guó)聯(lián)考）如圖所示，輕桿OP可繞O軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，P端掛一重物，另用一輕繩通過滑輪A系在P端。在拉力F作用下當(dāng)OP和豎直方向間的夾角緩慢減小時(shí)，則A拉力F的大小逐漸增大BOP桿的彈力N的大小保持不變COP桿的彈力N做正功D拉力F做的功大于重力G做的功【參考答案】B 【名師解析】以P點(diǎn)為研究對(duì)象，受到重物的拉力G、輕繩的拉力F和OP桿的彈力N三個(gè)力作用，由于平衡，三力構(gòu)成如圖所示的力三角形。上述力的三角形與幾何三角形AOP相似，則，當(dāng)緩慢減小時(shí)，AO、OP保持不變，AP逐漸減小，可知繩中拉力F逐漸減小，OP桿的彈力N大小保持不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；運(yùn)動(dòng)過程中彈力N與速度方向垂直，所以彈力N不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知拉力F做的功等于重力G做的功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4. 如圖所示，疊放在一起的A、B兩物體放置在光滑水平地面上，A、B之間的水平接觸面是粗糙的，細(xì)線一端固定在A物體上，另一端固定于N點(diǎn)，水平恒力F始終不變，A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將細(xì)線的固定點(diǎn)由N點(diǎn)緩慢下移至M點(diǎn)(線長(zhǎng)可變)，A、B兩物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()A細(xì)線的拉力將減小BA物體所受的支持力將增大CA物體所受摩擦力將增大D水平地面所受壓力將減小【參考答案】AB【名師解析】以A、B兩物體組成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示。水平方向：FTcos F，豎直方向：FNFTsin (mAmB)g，因?yàn)榧?xì)線與水平地面的夾角減小，cos 增大，sin 減小，F(xiàn)T將減小，F(xiàn)N將增大，所以細(xì)線所受拉力減小，地面受到的壓力增大，A正確，D錯(cuò)誤；以物體A為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示，豎直方向：FNAFTsin mAg，F(xiàn)T減小，sin 減小，所以FNA增大，B正確；以B為研究對(duì)象，在水平方向上由力的平衡可得FfF，B物體所受摩擦力不變，故A物體所受摩擦力不變，C錯(cuò)誤。5. (2018洛陽(yáng)名校月考)如圖所示,將三個(gè)形狀不規(guī)則的石塊疊放在水平桌面上,處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說(shuō)法中正確的是()A. 石塊b對(duì)a的支持力與a受到的重力是一對(duì)平衡力B. 石塊a 一定受到三個(gè)力的作用C. 石塊c受到水平桌面向左的摩擦力D. 桌面對(duì)石塊c的作用力一定豎直向上【參考答案】D6. (2018河南名校聯(lián)考)如圖所示,三個(gè)粗細(xì)均勻完全相同的圓木A、B、C堆放在水平地面上,處于靜止?fàn)顟B(tài),每個(gè)圓木的質(zhì)量為m,截面的半徑為R,三個(gè)截面圓心連線構(gòu)成的等腰三角形的頂角O1 =120.若在地面上的兩個(gè)圓木剛好要滑動(dòng),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,不考慮圓木之間的摩擦,重力加速度為g,則()A. 圓木間的彈力為mgB. 下面兩個(gè)圓木對(duì)地面的壓力均為1.5mgC. 地面上的每個(gè)圓木受到地面的作用力為1.5mgD. 地面與圓木間的動(dòng)摩擦因數(shù)為【參考答案】ABD【名師解析】A圓木受到重力與B、C對(duì)它的彈力,三個(gè)力之間的夾角為120,所以圓木間的彈力為mg,故選項(xiàng)A正確；;對(duì)ABC整體有 3mg=2FN,解得下面兩個(gè)圓木對(duì)地面的壓力均為FN=1.5mg,故選項(xiàng)B正確;對(duì)B球有所受摩擦力f=1.5mgcos 30=mg,地面上的每個(gè)圓木受到地面的作用力為摩擦力和壓力的合力，一定大于1.5=mg,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由f=FN,解得=，,故選項(xiàng)D正確.7（2016上海十三校調(diào)研）如圖所示，兩梯形木塊A、B疊放在水平地面上，A、B之間的接觸面傾斜。A的左側(cè)靠在光滑的豎直墻面上，關(guān)于兩木塊的受力，下列說(shuō)法正確的是（ ）（A）A、B之間一定存在摩擦力作用（B）木塊A可能受三個(gè)力作用（C）木塊A一定受四個(gè)力作用（D）木塊B受到地面的摩擦力作用方向向右【參考答案】B8(2016河北唐山五校聯(lián)考)如圖所示，兩個(gè)光滑金屬球a、b置于一個(gè)桶形容器中，兩球的質(zhì)量mamb，對(duì)于圖中的兩種放置方式，下列說(shuō)法正確的是()A兩種情況對(duì)于容器左壁的彈力大小相同B兩種情況對(duì)于容器右壁的彈力大小相同C兩種情況對(duì)于容器底部的彈力大小相同D兩種情況兩球之間的彈力大小相同【參考答案】.C9(2016云南名校聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為m的木塊A放在質(zhì)量為M的三角形斜劈B上，現(xiàn)同時(shí)用大小為F1和F2、方向相反的水平力分別推木塊A和斜劈B，它們均靜止不動(dòng)，則()AF1、F2一定等大反向B木塊A、斜劈B間一定存在摩擦力C斜劈B與地面間一定存在摩擦力D地面對(duì)斜劈B的支持力的大小一定等于(Mm)g【參考答案】D【名師解析】木塊A、斜劈B均靜止不動(dòng)，則木塊A、斜劈B整體受力平衡，在水平方向上，若F1、F2等大反向，則斜劈B與地面間無(wú)摩擦力作用，若F1、F2大小不相等，則斜劈B與地面間一定存在摩擦力，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；在豎直方向上，地面對(duì)斜劈B的支持力與木塊A、斜劈B組成的系統(tǒng)的重力平衡，選項(xiàng)D正確；木塊A、斜劈B間有無(wú)摩擦力以及摩擦力的方向取決于木塊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關(guān)系，木塊A、斜劈B間可能不存在摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。10. （單選）將一橫截面為扇形的物體放在水平面上，一小滑塊放在物體上，如圖除了物體與水平面間的摩擦力之外，其余接觸面的摩擦均可忽略不計(jì)，已知物體的質(zhì)量為、滑塊的質(zhì)量為，當(dāng)整個(gè)裝置靜止時(shí)，、接觸面的切線與豎直的擋板之間的夾角為。則下列選項(xiàng)正確的是（ ）A物體對(duì)水平面的壓力大小為Mg B物體受到水平面的摩擦力大小為mgtan C滑塊與豎直擋板之間的彈力大小為D滑塊對(duì)物體的壓力大小為【參考答案】.C11 (2016昆明七校聯(lián)考)如圖2所示，三角形物體a靜置于水平地面上，其傾角=300，上底面水平的b物體在a物體上恰能勻速下滑。現(xiàn)對(duì)b施加沿斜面向上的推力F，使b總能極其緩慢地向上勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻在b上輕輕地放上一個(gè)質(zhì)量為m的小物體c（圖中未畫出），a始終靜止，b保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。關(guān)于放上小物體c之后，下列說(shuō)法正確的是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 Da受地面的摩擦力增加了mg【參考答案】C12.（2016上海閘北模擬）如圖，質(zhì)量為mB的滑塊B置于水平地面上，質(zhì)量為mA的滑塊A在一水平力F作用下緊靠滑塊B（A、B接觸面豎直）。此時(shí)A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是（ ）（A）F（B）F2（mAmB）g（C）（D）【參考答案】C【名師解析】對(duì)AB整體，由平衡條件可得F2（mAmB）g，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。對(duì)A，1FmAg，解得F，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。聯(lián)立解得，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。13(2015衡水高三調(diào)，16)截面為直角三角形的木塊A質(zhì)量為M，放在傾角為的斜面上，當(dāng)37時(shí)，木塊恰能靜止在斜面上，如圖甲現(xiàn)將改為30，在A與斜面間放一質(zhì)量為m的光滑圓柱體B，如圖乙，已知sin 37 0.6，cos 370.8，則 ()AA、B仍一定靜止于斜面上B若M4m，則A受到斜面的摩擦力為mgC若M2m，則A受到的摩擦力為mgD以上說(shuō)法都不對(duì)【參考答案】.B【名師解析】由題意可知，當(dāng)37時(shí)，木塊恰能靜止在斜面上，則有：Mgcos 37Mgsin 37代入數(shù)據(jù)解得：0.75現(xiàn)將改為30，在A與斜面間放一質(zhì)量為m的光滑圓柱體B，對(duì)A受力分析；則有：fNNMgcos 30 而：Fmgsin 30 當(dāng)：fmgsin 30Mgsin 30，則A相對(duì)斜面向下滑動(dòng)，當(dāng)：fmgsin 30Mgsin 30，則A相對(duì)斜面不滑動(dòng)，因此A、B是否靜止在斜面上，由B對(duì)A彈力決定，故A錯(cuò)誤；若：M2m，則：mgsin 30Mgsin 30Mg 而：fN0.75Mgcos 30Mg 因：fmgsin 30Mgsin 30，A滑動(dòng)，A受到斜面的滑動(dòng)摩擦力，大小為：fN0.75Mgcos 30Mgmg，故C錯(cuò)誤10(2015大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模，15)如圖甲所示，在粗糙水平面上靜置一個(gè)截面為等腰三角形的斜劈A，其質(zhì)量為M，兩個(gè)底角均為30.兩個(gè)完全相同的、質(zhì)量均為m的小物塊p和q恰好能沿兩側(cè)面勻速下滑若現(xiàn)在對(duì)兩物塊同時(shí)各施加一個(gè)平行于斜劈側(cè)面的恒力F1、F2，且F1F2，如圖乙所示，則在p和q下滑的過程中，下列說(shuō)法正確的是 ()A斜劈A對(duì)地向右運(yùn)動(dòng)B斜劈A受到地面向右的摩擦力作用C斜劈A對(duì)地面的壓力大小等于(M2m)gD斜劈A對(duì)地面的壓力大于(M2m)g【參考答案】. C14. (2016青島檢測(cè))如圖所示，水平桌面上有三個(gè)相同的物體a、b、c疊放在一起， a的左端通過一根輕繩與質(zhì)量為m 3kg的小球相連，繩與水平方向的夾角為60，小球靜止在光滑的半圓形器皿中水平向右的力F 40N作用在b上，三個(gè)物體保持靜止?fàn)顟B(tài). g取10 m/s2，下列說(shuō)法正確的是 ()A物體c受到向右的靜摩擦力B物體b受到一個(gè)摩擦力，方向向左C桌面對(duì)物體a的靜摩擦力方向水平向右D撤去力F的瞬間，三個(gè)物體將獲得向左的加速度【參考答案】.B【名師解析】對(duì)c：設(shè)b對(duì)c的靜摩擦力為f，則水平方向上只受f影響，且c保持靜止，由牛頓第二定律得：fm1a1，代入數(shù)據(jù)得：f0，故A錯(cuò)誤；B.對(duì)b：b靜止，設(shè)a對(duì)b的靜摩擦力為f1，則水平面上：Ff1fm1a10，即：f1F40 N，故b只受一個(gè)靜摩擦力，方向與F相反，即水平向左，故B正確；C.對(duì)a，a靜止，設(shè)繩的拉力為T，器皿對(duì)小球的彈力為N，桌面對(duì)a的靜摩擦力為f2，則水平面上：f1f2Tm1a10對(duì)小球受力分析如圖：由于小球靜止，故豎直方向上：Nsin 60Tsin 60mg水平方向上：Ncos 60Tcos 60聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)解得：T10N，f222.68N，故地面對(duì)a的靜摩擦力水平向左，故C錯(cuò)誤；D.若撤去F，對(duì)a，水平方向上受繩的拉力：T10cos 60f222.68 N，故整個(gè)系統(tǒng)仍然保持靜止，故D錯(cuò)誤15.(2016廣東茂名一模)如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑半圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A、B兩物體的質(zhì)量分別為mA和mB，則下列說(shuō)法正確的是()A.A物體對(duì)地面的壓力大小為mAgB.A物體對(duì)地面的壓力大小為(mAmB)gC.B物體對(duì)A物體的壓力大于mBgD.地面對(duì)A物體沒有摩擦力【參考答案】.BC【名師解析】對(duì)B物體受力分析，如圖甲所示，根據(jù)合力等于0，運(yùn)用合成法，得墻壁對(duì)B的彈力FN1mBgtan ，A對(duì)B的彈力FN2mBg，結(jié)合牛頓第三定律，B物體對(duì)A物體的壓力大于mBg，C正確；對(duì)整體受力分析，如圖乙所示，地面的支持力FNA(mAmB)g，摩擦力FfFN1mBgtan 0，A、D錯(cuò)誤，B正確。16.在豎直墻壁間有質(zhì)量分別是m和2m的半圓球A和圓球B，其中B的球面光滑，半球A與左側(cè)墻壁之間存在摩擦。兩球心之間連線與水平方向成30的夾角，兩球恰好不下滑，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力(g為重力加速度)，則半球A與左側(cè)墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A. B. C. D.【參考答案】.A二計(jì)算題1.（2018山東臨沂期末）如圖所示，兩個(gè)半圓柱A、B和一個(gè)光滑圓柱C緊靠著靜置于水平地面上，C剛好與地面接觸，三者半徑均為R。.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為m/2，A、B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。.現(xiàn)用水平向左的力推A，使A緩慢移動(dòng)而抬高C，直至A的左邊緣和B的右邊緣剛好接觸，整個(gè)過程中B始終靜止不動(dòng)，且B所受摩擦力的最大值恰好等于B與地面間的最大靜摩擦力，重力加速度為g.。求：均為（1）C被抬高的過程中，A給C的彈力的最小值；（2）A、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（3）A移動(dòng)的整個(gè)過程中，推力做的功。所以最大靜摩擦力至少為：fm=Fmcos30=mgB對(duì)地面的壓力為：FN=mg/2+mg/2=mg，B受地面的最大靜摩擦力為：fm=FN=mg解得：=（3）整個(gè)過程中，C上升的高度：h=(-1)R， A向左運(yùn)動(dòng)的位移：x=2(-1)R 。摩擦力做功的大?。篧f=fx=2(-1) mg R 根據(jù)動(dòng)能定理：W- Wf-mgh=0 解得：W=2 mgR 。2如圖所示，兩個(gè)相同的正三棱柱A、B緊靠著靜止于水平地面上，三棱柱的中間有一個(gè)半徑為R的光滑圓柱C，A、B的質(zhì)量均為m，A、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，C的質(zhì)量為2m。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。(1)三者均靜止時(shí)A對(duì)C的支持力為多大？(2)若A、B能保持不動(dòng)，應(yīng)該滿足什么條件？ (3)若C受到經(jīng)過其軸線豎直向下的外力而能夠緩慢下降到地面，求該過程中A受到的摩擦力大小。【名師解析】(1)圓柱C受力平衡：2FNcos 60 = 2mg解得：FN = 2mg。 (2)如圖所示，A受力平衡，有：因?yàn)榻獾茫航庥幸饬x，即要求，與本題第（2）問不矛盾。