高中物理五星级题库难题解析1

1-1第一章力物体的平衡力的概念和物体受力分析（P．4）****13．如图1-1（原图1-12）所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动．由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的滑动摩擦系数μ2有可能是（）。（1994年·全国高考卷）[3](A)μ1＝0，μ2＝0；(B)μ1＝0，μ2≠0；(C)μ1≠0，μ2＝0；(D)μ1≠0，μ2≠0．解答由A、B以相同速度做匀速直线运动可知：A在水平方向受力应为零，即A、B之间无摩擦力，所以A、B之间的动摩擦因数μ1可以为0也可以不为0。以B为研究对象，在水平方向受F作用，一定还受到大小与F相等，方向与F相反的摩擦力作用。所以B、C之间一定有摩擦力作用，即μ2≠0。本题的正确选项为（B）（D）。（P．5）****14．如图1-2（原图1－13）所示，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受到的摩擦力f随拉力F变化的图像正确的是（）。[3]解答当F从零开始逐渐增大时，一开始物体处于静止状态，所以F与摩擦力平衡，即F=f，且f随F的增大而增大，直到f达到最大静摩擦力。此后再增大F，物体将被拉动，此时的滑动摩擦力f=μN=μmg，不再随F而变化且略小于最大静摩擦力。本题的正确选项为（D）。（P．5）****15．如图1-3（原图1-14）所示，有一等边三角形ABC，在B、C两点各放一个质量为m的小球，在A处放一个质量为2m的小球，则这个球组的重心在何处．[4]解答可先求B球与C球的重心，由于B、C球质量相等，所以它们的重心在BC的中点处。再求A球与这个等效小球（质量为2m，位置在BC中点）的重心，由于质量均为2m，故它们的重心在图1-1图1-2（A）（B）（C）（D）BmCmA2m图1-31-2此两球的中点。所以这个球组的重心应在BC边中线的中点处。（P．5）****18．运输货车的制造标准是：当汽车侧立在倾角为30°的斜坡上时，如图1-4（原图1-17）所示，仍不致于翻倒，也就是说，货车受的重力的作用线仍落在货车的支持面（以车轮为顶点构成的平面范围）以内．如果车轮间的距离为2.0m，车身的重心离支持面不超过多少？（设车的重心在如图所示的中轴线上）[6]解答设O为车厢的重心，过O作两车轮连线的垂线，交点为A，如图1-5所示，过O作重力作用线，此线不能超过B车轮，否则车将翻转。取临界点B，在直角三角形OAB中，由几何关系可知∠AOB=30°，AB=21BC=1m,OA=3AB=1.73m。所以车身的重心离开支持面不超过1.73m。共点力的合成与分解（P．6）***6．如图1-6（原图1-20）所示，一个半径为r，重为G的圆球，被长为r的细绳挂在竖直的光滑的墙壁上，绳与墙所成的角为30°，则绳子的拉力T和墙壁的弹力N分别是（）。[3](A)GT，2GN(B)GT2，GN(C)GT3，GN23(D)GT332，GN33解答圆球的受力分析如图1-7所示，根据平衡条件得T=cos30G=323G，N=Gtan30°=33G，本题的正确选项为（D）。O30°图1-4r图1-6图1-7TNGO30°图1-5ABC1-3（P．6）***7．某压榨机的结构如图1-8（原图1-21）所示．其中B为固定绞链，C为质量可忽略不计的滑块，通过滑轮可沿光滑壁移动，D为被压榨的物体．当在铰链A处作用一垂直于壁的压力F时，物体D所受的压力等于____．[3]解答以铰链A为研究对象进行受力分析，AB杆和BC杆受力大小相等，设受到的力为大小F1，有12cosFF，可得12cosFF,对C进行受力分析，如图1-9所示，在竖直方向上有1sintan2FNF,根据几何关系得tanα=10,代入上式得N=5F。N为D对C的支持力，所以物体D所受的压力也等于5F。本题的正确答案为“5F”。（P．7）***11．作用在同一质点的两个力的合力F随两个分力夹角大小变化情况如图1-10（原图1-22）所示，则两力的大小分别是_______N和_______N．[3]解答从图中可以看出，当两力夹角为90°时，合力大小为50N，当两力夹角为180°时，合力大小为10N，假设两力分别为F1、F2，则221250FF，①|F1—F2|=10，②由①式和②式得F1=30N，F2=40N或F1=40N，F2=30N。本题的正确答案为“30N，40N”。（P．7）***12．从正六边形ABCDEF的一个顶点A向其余五个顶点作用着五个力F1、F2、F3、F4、F5，如图1-11（原图1-23），已知F1=f，且各个力的大小跟对应的边长成正比，这五个力的合力大小为______，方向______．[4]解答根据正六边形的几何特点，连接BD，四边形ABDE为矩形，连接FD，四边形ACDF也为矩形，而F3恰好为这两个矩形的对角线，所以F1、F2、F3、F4、F5这五个力的合图1-8图1-10图1-11F2F1图1-9CN1-4力大小为3F3，方向沿AD方向。又因F1与F3的关系：F3=2F1，所以合力为3F3=6F1=6f。本题的正确答案为“6f，沿AD方向”。（P．7）****16．如图1-12（原图1-26）所示，用绳AC和BC吊起一个物体，绳AC与竖直方向的夹角为60°，能承受的最大拉力为100N，绳BC与竖直方向的夹角为30°能承受的最大拉力为150N．欲使两绳都不断，物体的重力不应超过多少？[5]解答C点受力分析如图1-13所示，TA与TB关系为3tg303ABBTTT，由于TA=100N，TB=150N，要使两绳子都不断，由上式可知，应以TB的最大拉力为限，此时物体的重力1003Ncos30BTG。所以物体的重力不应超过173N。共点力作用下的物体的平衡（P．8）***10．如图1-14（原图1-30）所示，用两根长度相等的轻绳，下端悬挂一个质量为m的物体，上端分别固定在水平天花板上的M、N点，MN间距为s，已知两绳所能承受的最大拉力为T，则每根绳的长度不得短于______．[4]解答假设两绳的拉力都为T，受力分析如图1-15所示。设绳与天花板的夹角为θ，根据平衡条件得mg=2Tsinθ,①设绳子长为L，根据几何关系可得cos2sL,②根据①②式得L=224()TsTmg。本题的正确答案为“224()TsTmg”。（P．9）***12．如图1-16（原图1-32）所示，A、B两均匀直杆上端分别用ABC图1-1260°30°MNs图1-14TATBG60°30°图1-13TTG图1-15θAB图1-161-5细线悬挂于天花板上，下端搁在水平地面上，处于静止状态，悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直．则关于两杆的受力情况，下列说法中正确的有（）。[4](A)A、B都受三个力作用(B)A、B都受四个力作用(C)A受三个力，B受四个力(D)A受四个力，B受三个力解答对A、B杆进行受力分析可知，它们都受到重力、弹力和绳子拉力的作用。对B来说这三个力都是在竖直方向上，所以能保持平衡，地面没有摩擦力作用。对A来说重力和弹力在竖直方向上，而绳子拉力是倾斜的，它有水平分量，要使A也能平衡，地面对A一定有摩擦力的作用，因此A受四个力。本题的正确选项为（D）。（P．9）***13．如图1-17（原图1-33）所示，质量为M的大圆环，用轻绳悬挂于天花板上，两个质量均为m的小环同时从等高处由静止滑下，当两小圆环滑至与圆心等高时所受到的摩擦力均为f，则此时大环对绳的拉力大小是（）。[4](A)Mg(B)（M＋2m）g(C)Mg＋2f(D)（M＋2m）g＋2f解答大圆环的受力分析如图1-18所示，根据平衡条件可得T＝Mg+2f，本题的正确选项为（C）。（P．10）***14．如图1-19（原图1-34）所示，A、B两物体用细绳相连跨过光滑轻小滑轮悬挂起来，B物体放在水平地面上，A、B两物体均静止，现将B物体稍向左移一点，A、B两物体仍静止，则此时与原来相比（）。[4](A)绳子拉力变大(B)地面对物体B的支持力变大(C)地面对物体B的摩擦力变大(D)物体B受的合力变大解答由于A始终处于平衡状态，所以绳子拉力T不变，始终为GA。B物体的受力如图1-20所示，根据平衡条件可得sinBTNG，①cosTf，②由题意θ变小，由①式可得N变大，由②式可知f变大。图1-17AB图1-19图1-18MgffTfAB图1-20NTGBθ1-6本题的正确选项为（B）（C）。（P．10）***15．如图1-21（原图1-35）所示，斜面的倾角＝37°，斜面上的物体A重10N．物体A和斜面间的动摩擦因数为＝0.2，为使物体A在斜面上做匀速运动，定滑轮所吊的物体B的重力大小应为多大?[5]解答由于A物体的运动方向不知道，所以应分情况讨论：（1）当A物体沿斜面向上匀速运动时，受力分析如图1-22所示，根据平衡条件可得T=f+GAsinθ，①N=GAcosθ，②f=μN，③T=GB，④由以上①②③④式可解得cossin7.6NBAGG。（2）当A物体沿斜面向下匀速运动时，同理可得T’+f=GAsinθ，⑤N=GAcosθ，⑥f=μN,⑦T’=G’B，⑧由⑤⑥⑦⑧式可得sincos4.4NBAGG。所以物体B的重力大小应为7.6N或4.4N。（P．10）***17．如图1-23（原图1-37）所示，A、B两长方体木块放在水平面上，它们高度相等，长木板C放在它们上面，用水平力F拉木块A，使A、B、C一起沿水平面向右匀速运动，则（）。[4](A)A对C的摩擦力向右(B)C对A的摩擦力向右(C)B对C的摩擦力向右(D)C对B的摩擦力向右解答由于C靠A对它的摩擦力作用使其向右运动，所以A对C摩擦力向右。同理B靠C对它的摩擦力作为动力使其向右运动，所以C对B的摩擦力也向右，C对A和B对C的摩擦力方向可根据牛顿第三定律得到。本题的正确选项为（A）（D）。AB图1-21ABCF图1-23AB图1-22NTfGA1-7（P．10）***18．如图1-24（原图1-38）所示，质量为m＝5kg的物体，置于倾角为＝30°的粗糙斜面块上，用一平行于斜面的大小为30N的力推物体，使其沿斜面向上匀速运动．求地面对斜面块M的静摩擦力是多少？[8]解答把M、m作为一个整体进行受力分析，如图1-25所示，根据水平方向的平衡条件可得f=Fcosθ,其中F=30N，θ=30°，代入可得f=153N。所以地面对斜面M的静摩擦力为153N。（P．11）***19．如图1-26（原图1-39）所示，物体A、B叠放在倾角为＝37°的斜面上，并通过细线跨过光滑滑轮相连，细线与斜面平行，两物体质量分别为mA＝5kg，mB＝10kg，A、B间动摩擦因数为＝0.1，B与斜面间的动摩擦因数为2＝0.2，现对A施一平行于斜面向下的拉力F，使A平行于斜面向下匀速运动，求F的大小。[10]解答A、B的受力分析如图1-27所示，对于A根据平衡条件可得F+mAgsina＝T+f1，①N1=mAgcosa，②f1=μ1N1，③对于B有f1+f2+mBgsina=T，④N2=N1+mBgcosa，⑤f2=μ2N2，⑥由以上各式可解得122coscossinAABBAFmgmmgmmg，代入数据可得F=62N。所以沿斜面向下拉力F的大小为62N。（P．11）****20．如图1-28（原图1-40）所示，在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为．现用一水平力向右拉木块2，当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）。（2001年·全国高考卷理综）[5](A)gmkl1(B)gmmkl）21(FmM图1-24BAF图1-2621图1-28f图1-25FmM(M+m)gNFN1mAgf1TAf