专题2.6 叠加体平衡问题(提高篇)(解析版)

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第二部分相互作用六．叠加体平衡问题（提高篇）一．选择题1．（2019湖南湘潭三模）如图所示，四个球A、B、C、D大小完全相同，A、B、C的重力皆为G，D的重力为3G．A、B、C放置在水平面上，两两接触并用轻质细线捆扎，D球置于A、B、C三球之上，则下列说法正确的是（）A．A、B、C三球与地面之间一定没有摩擦力B．A、B、C三球两两之间的弹力一定不为零C．地面对A球的支持力为2GD．A球对D球的支持力为G【参考答案】C【名师解析】对A球竖直面内受力分析，受重力、地面的支持力、D球的压力、绳的弹力F，四个力作用下可能平衡，也可能不平衡，若不平衡则需要地面提供摩擦力保持平衡，故A错误；细线捆扎，细线对球作用有弹力，若此弹力适当，则水平方向A、B、C三球之间弹力就有可能为零，选项B错误；把四个球作为整体受力分析，设地面对每个球（或A球）的支持力为N，则3N＝6G，故N＝2G，选项C正确；隔离D球受力分析，ABC三球对D球支持力的矢量和等于3G，A球对D球的支持力一定大于G ，选项D错误。

2.（2018福建质检）课堂上，老师准备了“∟”型光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示（截面图）方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角θ的最大值为（）A ．30°B ．45°C ．60°D ．90°【参考答案】 A【考查内容】本题是以三个圆柱形积木在“∟”型光滑木板上处于平衡状态为情境，主要考查共点力的平衡等知识。

侧重考查推理能力，要求考生深刻理解共点力的平衡条件，运用特殊值法解决实际问题。

体现相互作用观念与科学推理等物理核心素养的考查。

【试题分析】若θ取任意角结合各圆柱的受力情况进行计算，数学运算过程繁琐不易得到结果，而考虑临界情况，取特殊值进行分析，可简化过程。

θ取0°时，下面两圆柱之间将会分开，无法稳定，应适当增大θ以保持系统稳定，此时下面两圆柱之间有弹力；当下面两圆柱之间的弹力恰好为0时，对应的θ为最小值；继续增大θ，右圆柱和上圆柱之间弹力减小，若θ太大，此两圆柱将分开，临界情况为θ取30°时，左边两圆柱的圆心连线在竖直方向上，保证上圆柱只受到两个力的作用恰好处于平衡状态，此时与右圆柱间相互接触且无弹力，故A 正确。

本题的解题关键是应用共点力的平衡条件，灵活选取研究对象，运用特殊值法解决问题。

3．（2018全国联考）如图所示，水平地面粗糙，竖直墙面光滑，A 是一个光滑圆球，B 是与A 半径相等的半圆球，A 、B 均保持静止。

将B 向左移动稍许，A 、B 仍处于静止状态。

下列说法正确的是（ ）A ．墙壁对A 的弹力变大B ．B 对地面的压力变小C ．A 对B 的压力变大D ．B 受到地面的摩擦力变小【参考答案】D【名师解析】设墙壁对A 的弹力为F 1，B 对A 的弹力为F 2，A 和B 圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，根据共点力的平衡条件，对A 得mg F =θcos 2，12sin F F =θ，解得θcos 2mg F =，θtan 1mg F =，因为θ变小，所以F 1和F 2都变小，选项AC 错误；B 受到地面的摩擦力等于F 1，也是变小的，选项D 正确；B 对地面的压力等于A 、B 的总重力，是不变的，选项B 错误。

4. 如图所示，叠放在一起的A 、B 两物体放置在光滑水平地面上，A 、B 之间的水平接触面是粗糙的，细线一端固定在A物体上，另一端固定于N点，水平恒力F始终不变，A、B两物体均处于静止状态，若将细线的固定点由N点缓慢下移至M点(线长可变)，A、B两物体仍处于静止状态，则()A．细线的拉力将减小B．A物体所受的支持力将增大C．A物体所受摩擦力将增大D．水平地面所受压力将减小【参考答案】AB【名师解析】以A、B两物体组成的系统作为研究对象，受力分析如图甲所示。

水平方向：F T cos α＝F，竖直方向：F N＋F T sin α＝(m A＋m B)g，因为细线与水平地面的夹角α减小，cos α增大，sin α减小，F T将减小，F N将增大，所以细线所受拉力减小，地面受到的压力增大，A正确，D错误；以物体A为研究对象，受力分析如图乙所示，竖直方向：F N A＋F T sin α＝m A g，F T减小，sin α减小，所以F N A增大，B正确；以B为研究对象，在水平方向上由力的平衡可得F f＝F，B物体所受摩擦力不变，故A 物体所受摩擦力不变，C错误。

5.(2018·洛阳名校月考)如图所示,将三个形状不规则的石块叠放在水平桌面上,处于静止状态.下列说法中正确的是()A. 石块b对a的支持力与a受到的重力是一对平衡力B. 石块a一定受到三个力的作用C. 石块c受到水平桌面向左的摩擦力D. 桌面对石块c的作用力一定竖直向上【参考答案】D【名师解析】石块可能受b对a的支持力、摩擦力及a受到的重力而平衡,故A错误;石块a可能受石块b 对a的支持力与a受到的重力平衡,故B错误;对整体由平衡条件可知石块c没有受到水平桌面的摩擦力作用,但桌面对石块c的作用力与重力平衡,故C错误,D正确.6.(2018·河南名校联考)如图所示,三个粗细均匀完全相同的圆木A、B、C堆放在水平地面上,处于静止状态,每个圆木的质量为m,截面的半径为R,三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角∠O1=120°.若在地面上的两个圆木刚好要滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不考虑圆木之间的摩擦,重力加速度为g,则 ()A. 圆木间的弹力为mgB. 下面两个圆木对地面的压力均为1.5mgC. 地面上的每个圆木受到地面的作用力为1.5mgD.【参考答案】. ABD【名师解析】A圆木受到重力与B、C对它的弹力,三个力之间的夹角为120°,所以圆木间的弹力为mg,故选项A正确；;对ABC整体有3mg=2F N,解得下面两个圆木对地面的压力均为F N=1.5mg,故选项B正确;对B球有所受摩擦力f=1.5mg cos 30°=,地面上的每个圆木受到地面的作用力为摩擦力和压力的合力，一定大于1.5=mg,故选项C错误;由f=μF N,解得μ=，,故选项D正确.27．（2016上海十三校调研）如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜。

A 的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是（）（A ）A 、B 之间一定存在摩擦力作用（B ）木块A 可能受三个力作用（C ）木块A 一定受四个力作用（D ）木块B 受到地面的摩擦力作用方向向右【参考答案】.B【名师解析】A 、B 之间可能不存在摩擦力作用，木块A 可能受重力、B 对A 的支持力和竖直墙面向右的弹力三个力作用，选项AC 错误B 正确。

木块B 也可能不受地面的摩擦力作用，选项D 错误。

8．(2016·河北唐山五校联考)如图所示，两个光滑金属球a 、b 置于一个桶形容器中，两球的质量m a ＞m b ，对于图中的两种放置方式，下列说法正确的是( )A ．两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B ．两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C ．两种情况对于容器底部的弹力大小相同D ．两种情况两球之间的弹力大小相同【参考答案】.C【名师解析】由几何知识可知，两种情况下两球球心的连线互相平行，也就是说，下面小球对上面小球弹力的方向相同。

上面小球受到的弹力的竖直方向上的分力大小等于重力，水平方向上的分力等于对左壁的弹力，显然a 球在上面时对左壁的弹力大，两球之间的弹力也大，A 、D 错误；将两球看做整体分析可知，在同一容器里对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力，所以是b 球在下面时对右壁作用力大，而对底部的作用力大小相同，B 错误、C 正确。

9．(2016·云南名校联考)如图所示，质量为m 的木块A 放在质量为M 的三角形斜劈B 上，现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B，它们均静止不动，则()A．F1、F2一定等大反向B．木块A、斜劈B间一定存在摩擦力C．斜劈B与地面间一定存在摩擦力D．地面对斜劈B的支持力的大小一定等于(M＋m)g【参考答案】.D【名师解析】木块A、斜劈B均静止不动，则木块A、斜劈B整体受力平衡，在水平方向上，若F1、F2等大反向，则斜劈B与地面间无摩擦力作用，若F1、F2大小不相等，则斜劈B与地面间一定存在摩擦力，故选项A、C错误；在竖直方向上，地面对斜劈B的支持力与木块A、斜劈B组成的系统的重力平衡，选项D正确；木块A、斜劈B间有无摩擦力以及摩擦力的方向取决于木块A的重力沿斜面方向的分力和F1沿斜面方向的分力的大小关系，木块A、斜劈B间可能不存在摩擦力，选项B错误。

10. （单选）将一横截面为扇形的物体B放在水平面上，一小滑块A放在物体B上，如图除了物体B与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计，已知物体B的质量为M、滑块A的质量为m，当整个装置静止时，A、B接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为θ。

则下列选项正确的是（）A．物体B对水平面的压力大小为MgB．物体B受到水平面的摩擦力大小为mg tanθmgC．滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为θtanmgD．滑块A对物体B的压力大小为θcos【参考答案】C【名师解析】以滑块A 为研究对象，受力分析，并运用合成法如图：由几何知识得，挡板对滑块A 的弹力大小为=1N θtan mg ， C 正确；物体B 对滑块A 的弹力大小为=2N θsin mg ，根据牛顿第三定律则滑块A 对物体B 的压力为θsin mg ，D 错误；以滑块A 和物体B 组成的系统为研究对象，竖直方向受力平衡，地面对物体B 的支持力：g m M N )(+=，水平方向受力平衡，，则水平面所受的压力大小为g m M N )(+=，A 错误；水平面对物体B 的摩擦力大小为=f =1N θtan mg ，B 错误。

11 ．(2016昆明七校联考)如图2所示，三角形物体a 静置于水平地面上，其倾角θ=300，上底面水平的b 物体在a 物体上恰能匀速下滑。

现对b 施加沿斜面向上的推力F ，使b 总能极其缓慢地向上匀速运动，某时刻在b 上轻轻地放上一个质量为m 的小物体c （图中未画出），a 始终静止，b 保持运动状态不变。

关于放上小物体c 之后，下列说法正确的是（ ）A ．b 受到a 的支持力增加了mgB ．b 受到a 的摩擦力增加了mgC ．推力F 的大小增加了mgD ．a 受地面的摩擦力增加了mg【参考答案】.C【名师解析】本题考查叠加体、隔离法整体法受力分析、平衡条件及其相关的知识点。