高考物理二轮复习专题分层突破练1力与物体的平衡(含解析)

专题分层突破练1　力与物体的平衡

A组

1.对下列四幅图分析正确的是(　　)

A.图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为一直受到手的推力作用

B.图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于失重状态

C.图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,对桥面的压力越大

D.图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用

2.

(2020福建泉州高三测试)如图所示,条形磁铁静止放在粗糙的水平桌面上,当在其左上方放一电流方向垂直纸面向里的通电直导线后,磁铁受到的摩擦力和弹力(　　)

A.摩擦力为零 B.摩擦力方向向左

C.弹力保持不变 D.摩擦力方向向右

3.(2020山东潍坊高三期末)质量为50 kg的货物静置于水平地面上,货物与地面间的动摩擦因数为0.5。某同学用大小为240 N的恒力使货物运动,g取10 m/s2,则物块和地面间滑动摩擦力的大小可能是(　　)

A.250 N B.240 N 

C.200 N D.100 N

4.

如图所示,两个小球a、b的质量均为m,用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为30°,已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则弹簧的最短伸长量为(　　)

A. B.

C. D.

5.(2020广东佛山高三质检)如图,用一根不可伸长的轻绳绕过两颗在同一水平高度的光滑钉子悬挂一幅矩形风景画。现若保持画框的上边缘水平,将两颗钉子之间的距离由图示位置逐渐增大到不能再增大为止(不考虑画与墙壁间的摩擦),则此过程中绳的张力大小(　　)

A.逐渐变大 B.逐渐变小

C.先变大,后变小 D.先变小,后变大

6.(2020山东青岛第十七中学高三摸底考试)如图所示,在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在墙壁上的A点,另一端从墙壁上的B点先沿着墙壁缓慢移到C点,后由C点缓慢移到D点,不计一切摩擦,且墙壁BC段竖直,CD段水平,在此过程中关于轻绳的拉力F的变化情况,下列说法正确的是(　　)

A.F一直减小 

B.F一直增大

C.F先增大后减小 

D.F先不变后增大

7.(2020宁夏石嘴山第三中学高三模拟)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触,球与地面间的动摩擦因数均为μ,则(　　)

A.上方球与下方3个球间均没有弹力

B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力

C.水平地面对下方三个球的支持力均为

D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为

B组

8.(2020山东济南高三下学期模拟)如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光滑铰链连接,转动手柄,通过水平螺纹轴减小MN间的距离,以抬高重物。保持重物不变,MP和PN夹角为120°时N点受到螺纹轴的作用力为F1;MP和PN夹角为60°时N点受到螺纹轴的作用力为F2。不计支持臂和螺纹轴的重力,则F1与F2大小之比为(　　)

A.1∶1 B.1∶3

C.∶1 D.3∶1

9.(2020安徽蚌埠高三第三次教学质量检测)如图所示,轻绳一端系在物体A上,另一端与套在粗糙竖直杆MN上的轻圆环B相连接。用水平力F拉住绳子上的一点O,使物体A及轻圆环B静止在实线所示的位置。现保持力F的方向不变,使物体A缓慢移到虚线所示的位置,这一过程中圆环B保持静止。若杆对环的弹力为FN,杆对环的摩擦力为Ff,OB段绳子的张力为FT,则在上述过程中              (　　)

A.F不变,FN减小 

B.Ff不变,FT增大

C.Ff减小,FN不变 

D.FN减小,FT减小

10.(2020山东高三下学期枣庄一中、高密一中、莱西一中在线联考)将一段总长度为L的直导线折成正多边形线框后放入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且线框所在平面与磁场方向垂直,现给线框通电,电流大小为I,正多边形线框中依次相邻的6条边受到的安培力的合力大小与依次相邻的3条边受到的安培力的合力大小相等,则正多边形线框中每条边受到的安培力大小为(　　)

A.BIL B.BIL

C.BIL D.BIL

11.(2020陕西渭南中学高三模拟)如图所示,质量为m的物体A静止在质量为M的斜面B上,斜面B的倾角θ=30°。现用水平力F推物体A,在F由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中,A和B始终保持静止。对此过程下列说法正确的是(　　)

A.地面对B的支持力随着力F的变化而变化

B.A所受摩擦力方向始终沿斜面向上

C.A所受摩擦力的最小值为,最大值为mg

D.A对B的压力的最小值为mg,最大值为mg

12.(2020福建高三模拟)如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于O点,一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接物体Q,P、Q两物体处于静止状态,另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。现保持结点O位置不变,使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,P、Q及斜面均保持静止,则(　　)

A.斜面对物块P的摩擦力一直减小

B.斜面对物块P的支持力一直增大

C.地面对斜面体的摩擦力一直减小

D.地面对斜面体的支持力一直增大

13.(2020百师联盟高三冲刺)某同学用如图甲所示的装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数,用手缓慢地提起木板的左端使木板以其右端为圆心缓慢转动,当板与水平方向的夹角θ=37°时,滑块A开始沿板下滑。而后将木板和滑块A平放在水平桌面上,木板固定在桌面上,如图乙所示,滑块A左侧弹簧测力计读数为5 N且处于伸长状态,右侧通过轻质细绳绕过定滑轮悬挂一轻质砝码盘,滑轮摩擦不计,滑块的质量M=1 kg,连接滑块的弹簧测力计和细线均水平放置,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若缓慢增加盘中的砝码,使盘中砝码总质量达到1.2 kg时,将会出现的情况是(g取10 m/s2)(　　)

A.A向右运动

B.木板对A的摩擦力为7.5 N

C.木板对A的摩擦力方向保持不变

D.弹簧测力计读数仍为5 N

14.(多选)(2020河南郑州模拟)如图所示,在水平面上固定一个半圆弧轨道,轨道是光滑的,O点为半圆弧的圆心,一根轻绳跨过半圆弧的A点(O、A等高,不计A处摩擦),轻绳一端系在竖直杆上的B点,另一端连接一个小球P。现将另一个小球Q用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的AB之间,已知整个装置处于静止状态时,α=30°,β=45°,则(　　)

A.将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变

B.将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球P位置下移

C.静止时剪断A处轻绳瞬间,小球P的加速度为g

D.小球P与小球Q的质量之比为

参考答案

专题分层突破练1　力与物体的平衡

1.C　解析 图甲中被推出的冰壶能继续前进,是由于惯性,手与冰壶不接触了,不再对冰壶有推力作用,选项A错误;图乙中电梯在加速上升时,加速度向上,电梯里的人处于超重状态,选项B错误;图丙中汽车过凹形桥最低点时,加速度向上,处于超重状态,速度越大,所需要的向心力越大,超重越显著,对桥面的压力越大,选项C正确;图丁中汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,向心力是重力、支持力、摩擦力的合力,选项D错误。

2.B　解析 磁铁的磁感线从N到S,故通电导线所处位置的磁场方向为斜向左下,根据左手定则可知导线受到斜向左上的安培力,根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向右下的作用力,该作用力可分解为水平向右的力和竖直向下的力,故磁铁受到的摩擦力水平向左,弹力增大,故只有选项B正确。

3.C　解析 本题用排除法解答比较简单,拉力水平时滑动摩擦力μmg=250 N>240 N,故拉力不可能水平,选项A错误;因拉力与水平方向有一定夹角,故拉力的水平分力一定小于240 N,滑动摩擦力也小于240 N,选项B错误;当拉力竖直向上时,滑动摩擦力最小为μ(mg-F)=130 N>100 N,选项D错误;故只有选项C正确。

4.B　解析

以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,如图。根据平衡条件得知:F与FT的合力与重力mg总是大小相等、方向相反。由力的合成图可知,当F与绳子Oa垂直时,F有最小值,即图中F2位置,F的最小值为:F=kx=2mgsin θ=mg,则弹簧的最短伸长量为x=,故B正确。

5.D　解析 分析题意可知,画受到两段轻绳的拉力作用,根据共点力的平衡条件可知,拉力的合力与重力等大反向,即拉力的合力恒定不变。随着两颗钉子之间距离的增大,两段轻绳的夹角先减小,后增大。根据力的合成规律可知,两大小相同的力合成时,合力一定的情况下,分力的夹角越大,分力越大,分力的夹角越小,分力越小。则轻绳的张力先变小后变大,当两轻绳处于竖直方向时,张力最小,故只有选项D正确。

6.D　解析

当轻绳另一端在C点时,设轻绳左右两侧间的夹角为2θ,以滑轮为研究对象,分析受力情况,受力分析图如图所示。根据平衡条件得2Fcos θ=mg,得到轻绳的拉力F=。轻绳另一端从B点沿墙壁缓慢移到D点,由几何知识可知,θ先不变后增大,cos θ先不变后减小,轻绳的拉力F先不变后增大,故只有选项D正确。

7.C　解析 对上方球分析可知,小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态,所以上方球一定与下方球有弹力的作用,选项A错误;由于下方球受上方球斜向下的弹力作用,所以下方球有运动的趋势,故下方球受摩擦力作用,选项B错误;对四个球的整体分析,整体受重力和地面的支持力而处于平衡,所以下方三个小球受支持力大小为4mg,每个小球受支持力为mg,选项C正确;下方三个小球受到的是静摩擦力,故不能根据滑动摩擦力公式进行求解,选项D错误。

8.D　解析 当两臂间的夹角为120°时,两臂受到的压力为N1==G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为F1=2N1cos 30°=G,当两臂间的夹角为60°时,两臂受到的压力为N2=G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为F2=2N2cos 60°=G,则有=3∶1,故只有选项D正确。

9.D　解析 先以O点为研究对象,进行受力分析,有OA对O的拉力GA、外力F和OB段绳子的拉力FT三力平衡,设绳子与竖直方向的夹角为θ,则F=GAtan θ,FT=,由题可知θ减小,所以F减小,FT减小;再以物体B为研究对象,进行受力分析,有B物体的重力GB、OB段绳子的拉力FT、竖直杆对B的支持力FN和摩擦力Ff四力平衡,则FN=FTsin θ=GAtan θ、Ff=GB+FTcos θ=GA+GB,所以当θ减小时,FN减小,Ff不变,只有选项D正确。

10.C　解析 设总长为L的正n边形,各边边长为,已知匀强磁场的磁感应强度为B,线框中电流大小为I,则各边所受安培力为F=,各边所受安培力之间的夹角θ=,相邻三边所受安培力的合力大小为F1=F+2Fcos θ=(1+2cos θ),相邻六边所受安培力的大小为F2=2F1cos θ=(1+2cos θ)cos θ,又因为F1=F2,故2cos θ=1,可得θ=40°,则有n==9,F=,故只有选项C正确。

11.D　解析 对AB组成的整体受力分析,整体受力平衡,竖直方向受到重力和地面对B的支持力,所以地面对B的支持力等于(M+m)g,保持不变,选项A错误;力F最大时沿斜面向上的分力为Fcos 30°=0.75mg,重力沿斜面向下的分力为mgsin 30°=0.5mg,故此时摩擦力沿斜面向下,选项B错误;对A受力分析,受到重力、支持力、推力和摩擦力作用,当推力沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时,摩擦力为零,所以摩擦力最小为零,选项C错误;垂直于斜面方向有FN=mgcos 30°+Fsin 30°,当F=0时,FN最小,最小为FNmin=mgcos 30°=mg,当F=mg时,FN最大,最大为FNmax=mgcos 30°+mg×mg,选项D正确。

12.C　解析

缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中,OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置再到3位置,可见绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力一直减小。由于不清楚刚开始连接物块P的绳子的拉力与重力沿斜面向下的分力的大小关系,所以不能判断斜面对物块P的摩擦力的变化情况,选项A错误;物块P一直在斜面上处于静止状态,则斜面对P的支持力等于重力垂直斜面向下的分力,保持不变,选项B错误;以斜面体和P的整体为研究对象受力分析,根据平衡条件得斜面受地面的摩擦力与绳OB沿水平方向的拉力等大反向,因绳OB的拉力一直减小,与水平方向的夹角不变,故其水平分力一直减小,则地面对斜面体的摩擦力一直减小,选项C正确;以斜面体和P整体为研究对象受力分析,由于绳OB的拉力一直减小,其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小,选项D错误。

13.D　解析 缓慢转动木板使滑块开始下滑时,静摩擦力恰好达到最大值,由平衡条件得Mgsin θ=μMgcos θ,解得μ=0.75,木板与滑块水平放置时,木板与滑块间的最大静摩擦力fm=μMg=0.75×1×10 N=7.5 N,不放砝码时,滑块水平方向受弹簧测力计的拉力和木板对A的摩擦力,由平衡条件得F=f=5 N,摩擦力方向水平向右,当砝码盘总质量达到1.2 kg时,物块A受到右侧绳的拉力FT=mg=1.2×10 N=12 N,设滑块仍处于静止,由平衡条件得F+f'=FT,得f'=7 N<7.5 N,假设成立,滑块仍处于静止,弹簧测力计读数仍为5 N,选项A、B错误,选项D正确;对比初状态的摩擦力可得摩擦力方向由水平向右变为水平向左,选项C错误。

14.ACD　解析 绳子B端向上移动一小段距离,根据受力分析可知P球没有发生位移,绳长不会变化,角度β不会发生变化,即绳子的张力也不会变化,选项A正确;如果P向下移动一段距离,绳子AP拉力变小,绳长AP变长,而AB之间的绳子长度变短,则角度β变大,绳子AB之间的张力变大,AP的张力也变大,产生矛盾,选项B错误;剪断A处细绳,拉力突变为零,小球P所受合力为重力沿圆弧切线方向的分力,所以加速度为g,选项C正确;分别对两个小球做受力分析,因为是活结,所以绳子的张力都相同,则=T,=T,由两式可得,选项D正确。