2020届高考物理二轮复习专题冲刺专题复习篇一力与物体的平衡练习(含解析)

2020年高考物理二轮复习专题练习卷---力与物体的平衡一选择题1.如图所示，滑块放在水平地面上，左边受一个弹簧拉力作用，弹簧原长小于h，水平向右的拉力F拉动滑块，使滑块向右缓慢移动，并且滑块始终没有离开地面，则在上述过程中，下列说法正确的是()A.弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力不变B.弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力变小C.弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力变小D.弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力不变解析设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，弹簧弹力在竖直方向的分量F y＝k(hsin θ－l0)sin θ，故F y＝kh－kl0sin θ，当滑块向右移动时弹簧与水平方向的夹角减小，可知弹簧弹力的竖直分量在增大，故滑块与地面间的弹力减小，滑块与地面间的摩擦力减小，C正确。

答案C2.如图所示，质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，在斜面上有一光滑且不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。

今使挡板与斜面的夹角β缓慢增大，在此过程中，斜面对球的支持力N1和挡板对球的压力N2的变化情况为()A.N1、N2都是先减小后增加B.N1一直减小，N2先增加后减小C.N1先减小后增加，N2一直减小D.N1一直减小，N2先减小后增加解析对球受力分析，如图所示。

球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，三力构成矢量三角形。

挡板逆时针转动时，N2方向也逆时针转动，作出如图所示的动态矢量三角形。

由图可见，N1随β的增大一直减小，N2先减小后增大。

选项D正确。

答案D3.灯笼，又称灯彩，是一种古老的中国传统工艺品。

每年的农历正月十五元宵节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围。

如图3是某节日挂出的一只灯笼，轻绳a、b将灯笼悬挂于O点。

绳a与水平方向的夹角为θ，绳b水平。

灯笼保持静止，所受重力为G，绳a、b对O点拉力分别为F1、F2，下列说法正确的是()A.F1＝Gsin θ，F2＝Gtan θB.F1＝G sin θ，F2＝G tan θC.F1和F2的合力与灯笼对地球的引力是一对平衡力D.F1和F2的合力与地球对灯笼的引力是一对相互作用力解析以结点O为研究对象，受力分析如图所示，由灯笼受力平衡可知，T＝G，而F1与F2的合力与T等大反向，即F1与F2的合力大小等于灯笼的重力大小。

专练：力与物体平衡1、(多选)如图所示，粗糙水平面上有一长木板，一个人站在木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态.三者的质量均为m，下列说法正确的是( )A.箱子受到的摩擦力方向向右B.人受到的摩擦力方向向右C.箱子对木板的摩擦力方向向右D.若水平面光滑，人用同样大小的力F推箱子，能使长木板在水平面上滑动解析人用力F向右推箱子，对箱子受力分析，受重力、支持力、静摩擦力和向右的推力作用，根据平衡条件，箱子受到的摩擦力方向向左，与推力平衡，故A错误；人用力F向右推箱子，对箱子的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，箱子对人的作用力的方向向左，人若要平衡，则受到的木板的摩擦力的方向向右，故B正确；箱子受到的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律可知箱子对木板的摩擦力方向向右，故C正确；对三者的整体受力分析，只受重力和支持力，水平方向不受力，故不能使长木板在水平面上滑动，故D错误.【答案】BC2、岳阳某些农村一大家人过春节时常用简易灶做菜，如图甲所示，将一个球形铁锅用三个轻小石块支起用柴火烧菜，铁锅边缘水平，小石块成正三角形放在水平灶台上，石块到铁锅球心的连线与竖直方向的夹角均成30°，已知锅与菜的总质量为9 kg，不计铁锅与石块间的摩擦，重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法正确的是( )A.灶台对每个石块的作用力均竖直向上B.灶台受到每个石块的压力为90 NC.每个石块与铁锅之间的弹力大小为20 3 ND.灶台对每个石块的摩擦力为10 N【答案】C3、节日期间，张灯结彩，某同学发现一种装饰灯，两个装饰灯用轻质细线悬挂在一个“T”型木质支架两端，模型简化如图所示，支架的质量为M，每个装饰灯的质量为m，在水平恒定风力的作用下，两灯偏离竖直方向，稳定时两细线与竖直方向的夹角均为θ，支架所受的水平风力忽略不计，则地面对支架的水平作用力大小为( )A.2mg tan θB.2mg sin θC.mg tan θD.mg sin θ解析对装饰灯进行受力分析，设风对装饰灯的作用力为F1，细线对装饰灯的拉力为F2.根据共点力平衡得：F2cos θ＝mg，F2sin θ＝F1，解得F1＝mg tan θ，对两个装饰灯和支架整体受力分析，根据平衡条件可知，水平方向有：地面对支架的水平作用力大小F＝2F1＝2mg tan θ，A正确.【答案】A4、(多选)如图所示，一木块受到一水平力F作用静止于斜面上，此力F的方向与斜面平行，如果将力F撤除，下列对木块的描述正确的是( )A.木块将沿斜面下滑B.木块受到的摩擦力变小C.木块立即获得加速度D.木块所受的摩擦力方向改变解析未撤去F前，将木块的重力分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向两个分力，在斜面方向的分力大小为mg sin θ，方向沿斜面向下，作出木块在斜面平面内的受力情况如图：由平衡条件得：摩擦力：F f＝F2＋(mg sin θ)2，F f的方向与F和mg sin θ的合力方向相反，所以木块受到的最大静摩擦力：F fm≥F2＋(mg sin θ)2，撤去F后，木块对斜面的压力没有变化，所以最大静摩擦力也没有变化，此时mg sin θ<F fm，故木块不会沿斜面下滑，选项A、C错误；由平衡条件得，撤去F后，摩擦力大小为F f′＝mg sin θ<F f，即摩擦力变小，摩擦力的方向与重力沿斜面向下分力方向相反，方向发生变化，故选项B、D正确.【答案】BD5、如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态.若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态.则下列判断中正确的是( )A.球B对墙的压力增大B.球B对柱状物体A的压力增大C.地面对柱状物体A的摩擦力不变D.地面对柱状物体A的支持力不变解析球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2.如图甲所示：则根据平衡可知，F1＝G1＝Gcos θ，F2＝G2＝G tan θ，将A向右移动少许，A对球B的作用力F1与竖直方向的夹角θ将减小，所以cos θ增大，tan θ减小，即墙壁对球B的作用力将减小，A对球B的支持力减小.根据牛顿第三定律可知，球B对墙壁的压力将减小，球B对A的压力亦减小，选项A、B错误；对A受力分析，如图乙所示，受地面摩擦力F f＝F B sin θ，B对A的压力F B减小且F B与竖直方向的夹角θ减小，故A受地面的摩擦力F f减小，再根据牛顿第三定律，地面受A的摩擦力减小，选项C错误；对A、B整体受力分析可知，地面对A的支持力等于A、B的重力之和不变.【答案】D6、质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示.用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中( )A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小解析对O点受力分析如图所示，F与T的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，T逐渐变大，故选项A正确.【答案】A7、(多选)如图所示，两个带电小球A、B分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内.用水平向左的推力F作用于B球，两球在图示位置静止.现将B球沿斜面向上移动一小段距离，发现A球随之向上移动少许，两球在虚线位置重新平衡.重新平衡后与移动前相比，下列说法正确的是( )A.墙面对A的弹力变小B.斜面对B的弹力不变C.推力F变大D.两球之间的距离变大解析利用整体法可知，斜面对B球支持力的竖直分量等于A、B两带电小球的重力之和，斜面倾角不变，斜面对B球支持力不变，故斜面对B的弹力不变，B选项正确；库仑力与竖直方向的夹角变小，而竖直分量不变，故库仑力变小，A、B间的距离变大，故D正确；因库仑力水平分量减小，故A正确，C错误.【答案】ABD8、如图甲、乙、丙是生活中三种不同的背包方式.为了研究方便，假设背包者身体均呈竖直，因而可认为每条背包带均在竖直面内.甲中背包带对人的肩部的作用力设为F1；乙中的背包带与竖直方向的夹角为θ(如图)，其背包带对人肩部的作用力设为F2；丙中的两根背包带与竖直方向的夹角均为θ(如图)，其每根背包带对人肩部的作用力均为F3.若三种情况所背的包完全相同，不考虑背包跟人体间的摩擦，则关于F1、F2、F3大小的下列关系正确的是( )A.F1>F2B.F2>F3C.F1>F3D.F3＝F2解析由图可知，题图甲中背包带沿竖直方向，所以每一根背包带的作用力都等于0.5mg，则背包带对肩部的作用力等于两根背包带的作用力的和，即等于F1＝mg；乙图中，背包受到重力、腿部的支持力和肩膀的作用力如图a：则：F2＝mgcos θ题图丙中，背包受到两边肩膀的作用力，如图b所示，则：mg＝2F3cos θ所以：F3＝mg2cos θ由以上的分析可得：F1<F2，F3<F2，由于夹角θ是未知的，所以不能判变大F3与重力mg的大小关系，因此不能判断出F3与F1的大小关系.所以只有选项B正确.【答案】B9、(多选)如图所示，倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜劈上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态.若将固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，则( )A.细线对物体a的拉力增大B.斜劈对地面的压力减小C.斜劈对物体a的摩擦力减小D.地面对斜劈的摩擦力增大解析对滑轮和物体b受力分析，如图甲所示：有：m b g＝2F T cos θ，解得：F T＝m b g2cos θ将固定点c向右移动少许，则θ变大，故拉力F T增大，故A正确；对斜劈、物体a、物体b整体受力分析，如图乙所示：有：F N ＝G 总－F T cos θ＝G 总－m b g2，F N 与角度θ无关，恒定不变；根据牛顿第三定律，斜劈对地面的压力也不变，故B 错误；F f ＝F T sin θ＝m b g2tan θ，将固定点c 向右移动少许，则θ变大，故摩擦力增大，故D正确；对物体a 受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，由于不知道拉力与重力的下滑分力的大小关系，故无法判断摩擦力的方向，故不能判断静摩擦力的变化情况，故C 错误.【答案】AD10、(多选)如图所示，把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触，棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定.两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m.已测得每个小球质量是8.0×10－4kg ，带电小球可视为点电荷，重力加速度g ＝10 m/s 2，静电力常量k ＝9.0×109N·m 2/C 2，则( )A.两球所带电荷量相等B.A 球所受的静电力为1.0×10－2N C.B 球所带的电荷量为46×10－8C D.A 、B 两球连线中点处的电场强度为0解析 两相同的小球接触后电量均分，故两球所带电荷量相等，选项A 正确；由几何关系可知，两球分开后，悬线与竖直方向的夹角为37°，A 球所受的电场力F ＝mg tan 37°＝8.0×10－4×10×0.75 N＝6.0×10－3N ，选项B 错误；根据库仑定律得，F ＝k q A q B l 2＝k q2B l2，解得q B ＝Fl 2k＝ 6×10－3×0.1229×109C ＝46×10－8C ，选项C 正确；A 、B 两球带等量的同种电荷，故在A 、B 两球连线中点处的电场强度为0，选项D 正确.【答案】ACD11、(多选)如图所示为某种电流表的原理示意图，质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k .在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外.与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab 的长度.当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时，MN 与矩形区域的cd 边重合，当MN 中有电流通过时，指针示数可表示电流强度.已知k ＝2.0 N/m ，ab 的长度为0.20 m ，bc 的长度为0.05 m ，B ＝0.20 T ，重力加速度为g ( )A.当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为mgkB.若要电流表正常工作，应将MN 的M 端与电源负极相接C.该电流表的量程是2.5 AD.若将量程扩大到2倍，磁感应强度应变为0.40 T 解析 设弹簧的伸长量为Δx ，则有：mg ＝k Δx①由①式得：Δx ＝mg k②故当电流表示数为零时，弹簧伸长量为mg k，故A 正确；为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 的安培力必须向下.由左手定则可知金属棒中电流从M 端流向N 端，因此M 端应接正极.故B 错误； 设满量程时通过MN 的电流为I m ，则有：BI m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx ) ③ 联立①③并代入数据得：I m ＝2.5 A④故该电流表的量程是2.5 A ，故C 正确； 设量程扩大后，磁感应强度变为B ′，则有：2B ′I m ab ＋mg ＝k (bc ＋Δx ) ⑤由①⑤解得：B ′＝0.10 T故若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为0.10 T ，故D 错误. 【答案】AC12、如图所示，物体在拉力F 的作用下沿水平面做匀速直线运动，发现当外力F 与水平方向夹角为30°时，所需外力最小，由以上条件求外力F 的最小值与重力的比值.解析 物体受力分析如图，建立直角坐标系，对力进行正交分解得：y 方向：支持力F N ＝G －F y ＝G －F sin θ ①x 方向：摩擦力F ′＝F x ＝F cos θ② 又：F ′＝μF N③联立①②③得：F ＝μcos θ＋μsin θ·G ＝G 1μcos θ＋sin θ④令：1μ＝tan β则：F ＝G cos βsin βcos θ＋cos βsin θ＝G cos βsin (β＋θ)可知当β＋θ＝90°时，F 有最小值.由题意，当θ＝30°时有最小值，所以β＝60° 1μ＝tan 60°＝3，所以μ＝33将θ＝30°，μ＝33代入④可得：F ＝12G .【答案】12。

2022年高考物理二轮复习高考冲关练力与物体的平衡一、选择题1．(2021·哈尔滨二中模拟) 有始终角V形槽固定在水平面上，其截面如图1－1－22所示，BC面与水平面间夹角为60°，有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内，木块与BC面间的动摩擦因数为μ，与AB面间无摩擦．现用垂直于纸面对里的力推木块使之沿槽运动，则木块所受的摩擦力为()图1－1－22A.12μmg B.32μmgC.22μmg D．μmg【解析】由受力分析可知BC面对木块的支持力为F BC＝mg sin 30°，木块运动后木块受到的摩擦力为F f＝μF BC＝μmg sin 30°＝12μmg，正确选项为A.【答案】 A2. (2022·江苏高考)如图1－1－23所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是()图1－1－23A.2f(m＋M)MB.2f(m＋M)mC.2f(m＋M)M－(m＋M)gD.2f(m＋M)m＋(m＋M)g【解析】由题意知当M恰好不能脱离夹子时，M受到的摩擦力最大，F取最大值，设此时提升加速度为a，由牛顿其次定律得，对M有：2f－Mg＝Ma①对m有：F－2f－mg＝ma②联立①②两式解得F＝2f(M＋m)M，选项A正确．【答案】 A3．如图1－1－24所示，位于墙角的光滑斜面，其倾角为45°，劲度系数为k的轻弹簧一端系在质量为m的小球上，另一端固定在墙上，弹簧水平放置．小球在斜面上静止时，弹簧的形变量大小为()图1－1－24A.mgk B.3mg2kC.3mg3k D.3mgk【解析】对小球受力分析如图所示，它在重力mg，斜面的支持力F N和弹簧弹力F的作用下处于平衡状态，故斜面的支持力F N和弹簧弹力F的合力F′与重力mg等大，则F＝mg tanθ，即kx＝mg tan 45°，解得弹簧的形变量大小x＝mg/k.【答案】 A4．(2022·浙江高考)如图1－1－25所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N．关于物体受力的推断(取g＝9.8 m/s2)，下列说法正确的是()图1－1－25A．斜面对物体的摩擦力大小为零B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面对上C．斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N，方向竖直向上D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面对上【解析】选斜面上的物体为争辩对象，物体受重力mg，支持力F N 和绳子拉力F ，由于F ＝4.9 N，且mg sin 30°＝4.9 N，则F＝mg sin 30°，所以斜面对物体的摩擦力为零，选项A正确，选项B错误；斜面对物体的支持力F N＝mg cos 30°＝4.9 3 N，方向垂直斜面对上，选项C、D 错误．【答案】 A5．(多选) (2021·大连模拟)如图1－1－26甲所示，放在固定斜面上的物体，受到一个沿斜面对上的力F作用，始终处于静止状态，F的大小随时间变化的图象如图1－1－26乙所示．则在0～t0时间内物体所受的摩擦力f随时间t的变化规律可能为(取沿斜面对上为摩擦力f的正方向)()甲乙图1－1－26【解析】物体在斜面上始终处于平衡状态，沿斜面方向受力平衡方程为：F－mg sin θ＋f ＝0，解得：f＝mg sin θ－F，若初态mg sin θ＝F，则选项B正确；若初态mg sin θ＞F，则选项C 正确；若初态mg sin θ＜F，则选项D正确．【答案】BCD6．假设国家大剧院的屋顶为半球形，一保洁人员为执行保洁任务，必需在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图1－1－27所示)，他在向上爬的过程中()图1－1－27A．屋顶对他的支持力不变B．屋顶对他的支持力变大C．屋顶对他的摩擦力不变D．屋顶对他的摩擦力变大【解析】人在屋顶上爬行时受到三个力，如图甲所示．将这三个力构成一个闭合三角形，如图乙所示．由几何关系可看出：F f＝mg sin θ，而F N＝mg cos θ，当人向上爬行时，θ变小，则。

力与物体的平衡（练）满分：110分时间：90分钟一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，1~8题只有一项符合题目要求；9~12题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

）1．如图所示，AB、BD为两段轻绳，其中BD段水平，BC为处于伸长状态的轻质弹簧，且AB和CB与竖直方向的夹角均为45︒，现将BD绳绕B点缓慢向上转动，保持B点不动，则在转动过程中作用于BD绳的拉力F的变化情况是（）A．变大B．变小C．先变大后变小D．先变小后变大2．如图所示，绳与杆均不计重力，承受力的最大值一定。

A端用铰链固定，滑轮O在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可忽略），B端挂一重物P，现施加拉力T将B缓慢上拉（绳和杆均未断），在杆达到竖直前（）A．绳子越来越容易断B．绳子越来越不容易断C．杆越来越容易断D．杆越来越不容易断3．图所示，一根铁链一端用细绳悬挂于A点，为了测量这个铁链的质量，在铁链的下端用一根细绳系一质αβ=，则铁链量为m的小球，待整个装置稳定后，测得两细绳与竖直方向的夹角为α和β，若tan:tan1:3的质量为（）A．m B．2m C．3m D．4m4．如图所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上，物块与斜面之间的动摩擦因数为μ，若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（）tanμθ＞1=θAθF2mgcosmg=53︒G40N（1）斜坡对金属球的弹力大小；（2）斜面体对水平地面的摩擦力的大小和方向。

15．（15分）一个底面粗糙、质量为M 的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30︒角；现用一端固定的轻绳系一质量为m 的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30︒，如图所示，试求：（1）当劈静止时绳子的拉力大小。

（2）地面对劈的支持力大小。

（3）若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k 倍，为使整个系统静止，k 值必须满足什么条件？ 16．（15分）如图甲所示，细绳AD 跨过固定的水平轻杆BC 右端的光滑定滑轮挂住一个质量为1M 的物体，ACB 30∠︒＝；图乙中轻杆HG 一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G 通过细绳EG 拉住，EG 与水平方向也成30︒，轻杆的G 点用细绳GF 拉住一个质量为2M 的物体，求： （1）细绳AC 段的张力TAC F 与细绳EG 的张力TEG F 之比； （2）轻杆BC 对C 端的支持力； （3）轻杆HG 对G 端的支持力。