2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题2.16平衡状态的极值问题含.doc
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1、十六、平衡状态临界和极值问题一选择题1.(2019全国高考猜题卷6)如图所示,质量为m10 kg的木箱置于水平地面上,它与地面间的动摩擦因数,受到一个与水平方向成角斜向上的拉力F,为使木箱做匀速直线运动,拉力F的最小值以及此时分别是()A50 N30 B50 N60C. N30 D. N60【参考答案】A【名师解析】木箱受重力mg、拉力F、地面的支持力和滑动摩擦力作用,根据平衡条件得Fcos Ff,Fsin FNmg,又FfFN,联立解得F,其中tan ,60,由数学知识知:当90,即30时F有最小值,且最小值为Fmin N50 N,故A正确,B、C、D错误。2. (2019山东青岛联考)如图
2、所示,质量为m的长方体物块放在水平放置的钢板C上,物块与钢板间的动摩擦因数为,由于光滑固定导槽A、B的控制,该物块只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1向右匀速运动,同时用水平力F拉动物块使其以速度v2(v2的方向与v1的方向垂直,沿y轴正方向)沿导槽匀速运动,下列说法正确的是( ) A若拉力F的方向在第一象限,则其大小一定大于mgB若拉力F的方向在第二象限,则其大小可能小于mgC若拉力F的方向沿y轴正方向,则此时F有最小值,其值为mgD若拉力F的方向沿y轴正方向,则此时F有最小值,其值为mg【参考答案】.BD【名师解析】工件有相对于钢板水平向左的速度v1和沿导槽的速度v2,故工件相对于钢板的
3、速度如图所示,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,所以有:F=fcos=mgcos,因此F=mg0)由此可求出()A物块的质量 B斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力 D物块对斜面的正压力【参考答案】:C【名师解析】考查静摩擦力的临界平衡问题当F为最大值时,此时F1mgsinFf;当F为最小值时,此时F2mgsinFf;由可知能求出最大静摩擦力,但不能求出物块的质量、斜面的倾角,C正确5.(2017山东师大附中一模)如图所示,三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点,A、B两端被悬挂在水平天花板上,相距2L,现在C点上悬挂一个质量为m的重物,为使CD绳保持水平,在D点上可施加力的最小值为()A
4、mg B.mg C.mg D.mg【参考答案】.C【名师解析】:由题图可知,要使CD水平,各绳均应绷紧,则AC与水平方向的夹角为60;结点C受力平衡,受力分析如图所示,则CD绳的拉力FTmgtan 30mg;D点受绳子拉力大小等于FT,方向向左;要使CD水平,D点两绳的拉力与外界的力的合力为零,则绳子对D点的拉力可分解为沿BD绳的F1,及另一分力F2,由几何关系可知,当力F2与BD垂直时,F2最小,而F2的大小即为拉力的大小;故最小力FFTsin 60mg。故选C。6. 如图所示,有黑、白两条毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用细线与墙连接着,黑毛巾的中部用细线拉住.设细线均水平,欲使黑、
5、白毛巾分离开来,若每条毛巾的质量均为m、毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为,则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力F值为()A. mg B. 4mgC. 5mg D. mg【参考答案】. C【名师解析】 以黑毛巾为研究对象,其水平受力如图所示:其中f1=mg,f2=mg,f3=mg,f4=2mg,故F=f1+f2+f3+f4=5mg.二计算题1.(2018湖南株洲二中月考)一重为G的圆柱体工件放在V形槽中,槽顶角60,槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为0.25,则:(sin 370.6,cos 370.8)(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图)水平地把工件从槽中拉出来,人要施加多大的拉力?
6、(2)现把整个装置倾斜,使圆柱体的轴线与水平方向成37角,且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等,发现圆柱体能自动沿槽下滑,求此时工件和槽之间的摩擦力大小【名师解析】(1)分析圆柱体的受力可知,沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力,由题给条件知,Ff.将重力进行分解如图因为60,所以GF1F2,由fF1F2,得F0.5G.(2)把整个装置倾斜,则圆柱体重力压紧斜面的分力:F1F2Gcos 370.8G,此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小:f2F10.4G.2(2018江西白鹭洲中学月考)一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角45
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