高考物理二轮复习专题力与物体的平衡练
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专题02 力与物体的平衡1．【2020·新课标Ⅱ卷】如图，一物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。
若保持F 的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。
物块与桌面间的动摩擦因数为： （ ）A ．23-B ．3C ．3D ．3 【答案】C【考点定位】物体的平衡【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程，联立即可求解。
2．【2020·浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。
测量仪顶部向下发射波速为v 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。
质量为M 0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。
当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t 0，输出电压为U 0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t ，输出电压为U ，则该同学身高和质量分别为： （ ）A ．v(t 0–t)，M U U B ．12v(t 0–t)，00M U UC ． v(t 0–t)，000()M U U U -D ．12v(t 0–t)，000()M U U U -【答案】D【解析】当测重台没有站人时，2x=vt 0；站人时，2（x –h ）=vt ；解得h=12v （t 0–t ）；无人站立时：U 0=KM 0g ；有人时，U=k (M 0g+mg)，解得：000()M m U U U =-；故选D 。
【考点定位】物体的平衡；传感器及速度的计算问题【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。
解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大3．【2020·全国新课标Ⅰ卷】（多选）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O 点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a ，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 。
外力F 向右上方拉b ，整个系统处于静止状态。
若F 方向不变，大小在一定范围内变化，物块b 仍始终保持静止，则： （ ）A ．绳OO'的张力也在一定范围内变化B ．物块b 所受到的支持力也在一定范围内变化C ．连接a 和b 的绳的张力也在一定范围内变化D ．物块b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 【答案】BD【考点定位】共点力作用下物体的平衡、力的动态分析【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。
当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项A 的判断。
4．【2020·上海·14】如图，一质量为m 的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为0v 时刚好能推动该物块。
已知风对物块的推力F 正比于2Sv ，其中v 为风速、S 为物块迎风面积。
当风速变为02v 时，刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块，则该物块的质量为： （ ）A ．4mB ．8mC ．32mD ．64m 【答案】D【考点定位】 力的平衡；最大静摩擦力【名师点睛】 本题考查最大静摩擦力，意在考查考生的分析推理能力。
本题要特别注意：物块的体积变了，质量也就变了，最大静摩擦力也变了。
要抓住不变量“密度”，做这个题目就容易了。
1．顶端装有滑轮的粗糙斜面固定在地面上， A 、B 两物体通过细绳如图连接，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）．现用水平力F 作用于悬挂的物体B 上，使其缓慢拉动一小角度，发现A 物体仍然静止．则此过程中正确的选项是（ ）A. 水平力F 变大B. 物体A 所受斜面给的摩擦力一定变大C. 物体A 所受斜面给的作用力不一定变大D. 细绳对物体A 的拉力不变 【答案】A【解析】如图所示，对物块B 受力分析，则有： =tan F mg θ， cos mgT θ=，当B 被拉动一个小角度后， θ角增大，力F 增大，同时细绳对物体A 的拉力T 增大， A 受到斜面的摩擦力根据初始状态的不同，可能增大也可能减小，物体A 受到的重力与绳子拉力的合力变大，物体A处于静止状态，所受合力为零，所以A所受斜面的作用力与其所受重力与拉力的合力大小相等，所受斜面的作用力变大，故A正确，BCD错误；故选A。
2．如图，放在水平桌面上的木块处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量是0.8kg，弹簧秤示数为5N，若轻轻取走盘中0.5kg砝码，将会出现的情况是（g取10m/s2）（）A. 弹簧秤示数变小B. A将向左运动C. 桌面对A的摩擦力变小D. A所受和外力变大【答案】C点睛：对A受力分析可得出A受到的静摩擦力，根据静摩擦力与最大静摩擦力的关系可得出最大静摩擦力；再根据变化之后的受力情况可判断A的状态及读数的变化．3．如图所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m=3kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=600，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50 N，作用在物块2的水平力F=10 N，整个系统处于平衡状态，取g=10 m/s2，则以下说法正确的是A. 1和2之间的摩擦力是10 NB. 2和3之间的摩擦力是25 NC. 3与桌面间的摩擦力为15 ND. 物块3受6个力作用【答案】D4．如图所示，某钢制工件上开有一个楔形凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形ABC ，∠CAB=30°， ∠ABC=90°，∠ACB=60°。
在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的AB 边的压力为F 1，对BC 边的压力为F 2，则21F F 的值为（ ）A.12B. 33C.34 D. 533【答案】B【解析】金属球受到的重力产生两个作用效果，如图所示：对AB 面的压力等于分力F 1′，对BC 面的压力等于分力F 2′，0213tan303F F ==，故B 正确，ACD 错误。
5．（多选）在挡板P 作用下，木板A 静止于竖直的墙壁和水平地面之间，墙壁和地面皆光滑，在木板A 上放有一斜面B ，如图所示。
现将挡板P 缓慢向左移动，在A 的倾角α由30°变到60°的过程中，在此过程中( )A. A对B的支持力减小B. A对B的作用力保持不变C. .A对地面的压力变大D. A对P的压力先增大后减小【答案】AB6．（多选）如图所示，滑块A与小球B用一根不可伸长的轻绳相连，且滑块A套在水平直杆上．现用与水平方向成30°角的力F拉B，使A、B一起向右匀速运动，运动过程中A、B保持相对静止．已知A、B 的质量分别为2kg、1kg，F=10N，重力加速度为10m/s2．则（）A. 轻绳与水平方向的夹角θ=30°B. 轻绳与水平方向的夹角θ=60°C. 滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为D. 滑块A与水平直杆之间的动摩擦因数为【答案】AD点睛：本题要注意应用整体法与隔离法的正确使用，注意应用整体法时一定要分清内力与外力，正确的受力分析。
7．如图所示，质量为m的小球用OB和O＇B两根轻绳悬挂，两轻绳与水平天花板的夹角分别为30º和60º，此时OB绳的拉力大小为F1。
若烧断O＇B绳，当小球运动到最低点C时，OB绳的拉力大小为F2，则F1与F2的比值为多大？【答案】1：48．如图所示，倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上，质量均为m 的物块A 和物块B 并排在斜面上，斜面底端固定着与斜面垂直的挡板P ，轻弹簧一端固定在挡板上，另一端与物块A 连接，A 、B 处于静止状态，若A 、B 粘连在一起，用一沿斜面向上的力F T 缓慢拉物块B ，当拉力F T =14mg 时，A 的位移为L ；若A 、B 不粘连，用一沿斜面向上的恒力F 作用在B 上，当物块A 的位移为L 时，A 、B 恰好分离，重力加速度为g ，不计空气阻力．求：（1）弹簧的劲度系数和恒力F 的大小；（2）请推导F T 与物块A 的位移l 之间的函数关系并画出F T —l 图象，计算A 缓慢移动L 的过程中F T 做功T F w 的大小；（3）当A 、B 不粘连时，恒力，作用在物块B 上，A 、B 刚分离时速度的大小. 【答案】（1）4mg k L =； 34F mg =（2）如图所示， 18T F W mgL =（3）1104v gL =A 缓慢移动位移L ，图像与坐标轴所围成的面积等于T F 做功大小，即18T F W mgL =⑨ （3）设A 通过的位移为L 的过程中弹力做功的大小为W ，分别对两个过程应用动能定理可得：2sin 00T F W mgL W θ-+=-()212sin 202F W mgL W m v θ-+=- 又F W FL =，联立解得1104v gL =1．如图所示，质量为m 的小物体（可视为质点）静止地放在半径为R 、质量为0m 的半球体上，小物体与半球体间的动摩擦因数为μ，物体与球心的连线与水平地面的夹角为θ，整个装置静止.则下面说法正确的是A. 地面对半球体的摩擦力方向水平向左B. 小物体受到的摩擦力大小为sin mg μθC. 半球体受到小物体的作用力大小为mgD. θ变大（始终为锐角）时，地面对半球体的支持力增大 【答案】CD 、以整体为对象，由平衡条件得:地面对半球体的支持力()N M m g =+不变,故D 错误； 综上所述本题答案是：C2．如图所示，三个物块A 、B 、C 叠放在斜面上，用方向与斜面平行的拉力F 作用在B 上，使三个物块一起沿斜面向上做匀速运动.设物块C 对A 的摩擦力为A f ，对B 的摩擦力为B f ，下列说法正确的是( )A. 如果斜面光滑， A f 与B f 方向相同，且A B f f >B. 如果斜面光滑， A f 与B f 方向相反，且A B f f >C. 如果斜面粗糙， A f 与B f 方向相同，且A B f f >D. 如果斜面粗糙， A f 与B f 方向相反，且A B f f【答案】D【点睛】解决本题要掌握静摩擦力的大小要根据平衡条件求解，在受力分析时要灵活选取研究对象，若选B 而不选C 为研究对象求B f 则比较麻烦.3．研究发现，低头玩手机时，就有可能让颈椎承受多达60磅(约270 N)的重量，比一个7岁小孩还重．经常低头玩手机会引起如背痛、体重增加、胃痛、偏头痛和呼吸道疾病等．当人体直立时，颈椎所承受的压力等于头部的重量；低头玩手机时，颈椎受到的压力会随之变化．现将人体头颈部简化为如图的模型：重心在P 点的头部，在可绕O 转动的颈椎OP(轻杆)的支持力和沿PQ 方向肌肉拉力的作用下处于静止．当低头时，颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ 与竖直方向的夹角为60°，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的( )A. 4.2倍B. 3.3倍C. 2.8倍D. 2.0倍【答案】B4．如图所示，一竖直挡板固定在水平地面上，用半球体A将另一个半球体B顶起，不计一切摩擦．在向右缓慢推动半球体A的过程中，挡板所受压力的变化是（）A. 不变B. 减小C. 增大D. 先减小后增大【答案】B【解析】以整体为研究对象，处于静止状态可得挡板所受压力大小等于水平推力F，隔离A，根据受力分析，得到推力和B对A的作用力变化情况如图所示：由于B对A的作用力与竖直方向的夹角θ逐渐减小，所以推力F逐渐减小，挡板所受压力也逐渐减小，B 正确、ACD错误。
