1、一、选择题1(2015湖北重点中学高三第二次联考)如图所示,静止在水平地面上的斜面体质量为M,一质量为m的物块恰能沿斜面匀速下滑,若对物块施以水平向右的拉力F,物块m仍能沿斜面运动则以下判断正确的是()A物块m仍将沿斜面匀速下滑B物块m将沿斜面加速下滑C地面对斜面M有向左的摩擦力D地面对斜面的支持力等于(Mm)g解析:选B物块m恰能匀速下滑,则物块m受到的支持力和摩擦力的合力竖直向上,大小等于mg,且tan (为斜面体倾角),施加水平外力F后,物块m受到的支持力和摩擦力的合力仍竖直向上,但合力小于mg,对物块m受力分析易知,物块m做加速运动,选项A错误,B正确;对斜面体M,物块m对它的压力和摩
2、擦力的合力竖直向下,合力小于mg,对斜面体M受力分析易知,地面对斜面体M的摩擦力为0,支持力小于(mM)g,选项C、D错误2.(2015济南一模)如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接,正好组成一个菱形,BAD120,整个系统保持静止状态已知A物块所受的摩擦力大小为Ff,则D物块所受的摩擦力大小为()AFf BFfCFf D2Ff解析:选C由对称性可知,四根轻弹簧的弹力大小相等,均为F,对A有:2Fcos 60Ff,对D有:2Fcos 30FfD,故FfDFf.3(2015河南八市质检)如图所示,质量均为1 kg的小球a、b在轻弹簧A、
3、B及外力F的作用下处于平衡状态,其中A、B两个弹簧的劲度系数均为5 N/cm,B弹簧上端与天花板固定连接,轴线与竖直方向的夹角为60,A弹簧竖直,g取10 m/s2,则以下说法正确的是()AA弹簧的伸长量为3 cmB外力F10 NCB弹簧的伸长量为4 cmD突然撤去外力F瞬间,b球加速度为0解析:选Da、b两球处于平衡状态,所受合力均为零,A弹簧的伸长量为xA2 cm,故A错误对a、b球及A弹簧整体受力分析得:外力F2mgtan 6020 N,B弹簧弹力大小为FB40 N,则B弹簧的伸长量xB8 cm,故B、C错误撤去力F瞬间,A、B弹簧的弹力不变,则b球所受合力仍为零,加速度为0,故D正确4
4、.(2015河北保定4月模拟)如图所示,将三个完全相同的光滑球用不可伸长的细线悬挂于O点并处于静止状态已知球半径为R,重为G,线长均为R.则每条细线上的张力大小为()A2G BGCG DG解析:选B本题中O点与各球心的连线及各球心连线,构成一个边长为2R的正四面体,如图甲所示(A、B、C为各球球心),O为ABC的中心,设OAO,由几何关系知OAR,由勾股定理得OOR,对A处球受力分析有:Fsin G,又sin ,解得FG,故只有B项正确5(2015东北三校二联)如图所示,有一倾角30的斜面体B,质量为M.质量为m的物体A静止在B上现用水平力F推物体A,在F由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中
5、,A和B始终保持静止对此过程下列说法正确的是()A地面对B的支持力大于(Mm)gBA对B的压力的最小值为mg,最大值为mgCA所受摩擦力的最小值为0,最大值为DA所受摩擦力的最小值为mg,最大值为mg解析:选B因为A、B始终保持静止,对A、B整体受力分析可知,地面对B的支持力一直等于(Mm)g,A错误当F0时,A对B的压力最小,为mgcos 30mg;当Fmg时,A对B的压力最大,为mgcos 30Fsin 30mg,B正确当Fcos 30mgsin 30时,即Fmg时,A所受摩擦力为0,当F0时,A所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向上,当Fmg时,A所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向下,选项
6、C、D错误6.(2015湖北宜昌市第一次调研)如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态如果保持绳子A端、B端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态则()A绳子的弹力变大B绳子的弹力不变C绳对挂钩弹力的合力变小D绳对挂钩弹力的合力不变解析:选D对挂钩受力分析,如图所示,根据平衡条件,有2FTcos G,绳子右端的B点在杆上位置不动,将右杆移动到虚线位置时,变小,故绳子拉力FT变小,A、B错误;绳中的拉力左右相等,根据三力平衡条件可知,两绳子的拉力FT的合力F始终与G等值反向,保持不变,故C
7、错误,D正确7(2015陕西高三质量检测)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示用力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达到最小值时Oa线上的拉力为()Amg BmgCmg Dmg解析:选A以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出F在三个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:F与FT的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反的,由力的合成图可知,当F与绳子Oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,根据平衡条件得:F2mgsin 30mg,FT2mgcos 30mg,A正确8(2015江西南昌调研)水平面上有U形导轨NMP
8、Q,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电源,现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab,棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力),通过棒的电流强度为I,现加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于金属棒ab,与垂直导轨平面的方向夹角为,如图所示,金属棒处于静止状态,重力加速度为g,则金属棒所受的摩擦力大小为()ABILsin BBILcos C(mgBILsin ) D(mgBILcos )解析:选B金属棒处于静止状态,其合力为零,对其进行受力分析,如图所示,在水平方向有BILcos Ff0,FfBILcos ,选项B正确,选项A、C、D错误9(多选)(2014高考浙
9、江卷)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面上,则()A小球A与B之间库仑力的大小为B当 时,细线上的拉力为0C当 时,细线上的拉力为0D当 时,斜面对小球A的支持力为0解析:选AC根据库仑定律,A、B球间的库仑力F库k,选项A正确小球A受竖直向下的重力mg,水平向左的库仑力F库,由平衡条件知,当斜面对小球的支持力FN的大小
10、等于重力与库仑力的合力大小时,细线上的拉力等于零,如图所示,则tan ,所以 ,选项C正确,选项B错误;斜面对小球的支持力FN始终不会等于零,选项D错误10(2015新余模拟)如图所示,质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上,通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B,A、B均静止则()AB对A的压力大小为mgB细线对小球的拉力大小为mgCA对地面的压力大小为(Mm)gD地面对A的摩擦力大小为mg解析:选C由于A、B处于静止状态,故其所受合外力为零,整体受力分析,如图甲所示,根据平衡条件,可得:FN(Mm)g0,根据牛顿第三定律可知A对地面的压力大小为(Mm)g
11、,选项C正确,选项D错误隔离B受力分析,如图乙所示,根据平衡条件,由图中几何关系,可得,解得Fmg,依据牛顿第三定律知:B对A的压力大小为mg;细线对小球的拉力Fmg,选项A、B错误二、计算题11.(2015临沂第三次适应性测试)如图所示,一个底面粗糙,质量为m的斜面体静止在水平地面上,斜面体的斜面是光滑的,倾角为30,现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球静止时轻绳与斜面的夹角是30.(1)求当斜面体静止时绳的拉力大小;(2)若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍,为了使整个系统始终处于静止状态,k值必须满足什么条件?解析:(1)设绳的拉力为FT,斜面体对小球的支持力为
12、FN,对小球进行受力分析如图所示,由平衡条件可知,FT和FN的合力竖直向上,大小等于mg,由几何关系可得出FNFTmg.(2)对斜面体进行受力分析,设小球对斜面体的压力为FN,地面的支持力为F,地面的静摩擦力为Ff,由正交分解和平衡条件可知,在竖直方向上:FmgFNcos 30在水平方向上:FfFNsin 30根据(1)和牛顿第三定律可知:FNFNmg又由题设可知FfmaxkFFf综合上述各式解得k.答案:(1)mg(2)k12(2015高考全国卷,T24,12分)如图,一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1 T,方向垂直于纸面向里
13、;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连,电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量解析:依题意,开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长了l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数,g是重力加速度的大小开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为FIBL式中,I是回路电流,L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm,由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中,E是电池的电动势,R是电路总电阻联立式,并代入题给数据得m0.01 kg.答案:见解析