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备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练1 力与物体的平衡（Word版附解析）
展开这是一份备战2025年高考二轮复习物理（山东专版）专题分层突破练1 力与物体的平衡（Word版附解析），共7页。
基础巩固
1.(2024广西卷)工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下。如图所示,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同。若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则( )
A.Ff1
解析 设斜面与水平面的夹角为θ,滑动摩擦力Ff=μFN=μmgcs θ,滑动摩擦力与接触面积无关,三种情况的滑动摩擦力大小相等,选项D正确。
2.如图所示,a、b两物体在竖直向上的恒力F作用下,一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动,a、b两物体的质量分别为ma、mb,重力加速度为g,空气阻力不计,则( )
A.a物体与墙壁间存在弹力和摩擦力作用
B.a物体受4个力作用
C.a物体对b物体的作用力垂直于接触面
D.恒力F等于mag
答案 B
解析 对物体a、b整体受力分析,受重力、恒力F,水平方向墙壁对a没有支持力,否则整体不会平衡,墙壁对a没有支持力,也就没有摩擦力,由平衡条件得F=(ma+mb)g,选项A、D错误;a对b的合力与b的重力平衡,a物体对b物体的作用力竖直向上,选项C错误;a物体受到重力、b给它的摩擦力和压力、外力F,共4个力作用,选项B正确。
3.(2024河北卷)如图所示,弹簧测力计下端挂有一质量为0.2 kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,示数为1.0 N,g取10 m/s2,挡板对球体支持力的大小为( )
A.33 NB.1.0 N
C.233 ND.2.0 N
答案 A
解析 对小球受力分析如图所示,正交分解可得FNsin 30°=Fsin 30°,FNcs 30°+Fcs 30°+FT=mg,解得F=FN=33 N,选项A正确。
4.图甲是一质量分布均匀的长方体药箱,按图乙所示的方式用轻绳悬挂在墙面一光滑的钉子P上,图丙为右视图。已知药箱长ab=30 cm,质量m=0.4 kg,药箱上表面到钉子的距离h=10 cm,轻绳总长度L=50 cm,两端分别系在O、O'两点,O是ad的中点,O'是bc的中点,不计药箱与墙壁之间的摩擦力,g取10 m/s2,则轻绳上拉力大小为( )
A.4 NB.5 N
C.8 ND.10 N
答案 B
解析 根据几何关系可知lPO=25 cm,令OO'的中点为D,则2F·lDPlOP·hlDP=mg,解得F=5 N,故选B。
5.(2024贵州贵阳二模)两小孩在庭院里用一板凳倒放在水平冰面上玩耍。其中一人坐在板凳上,另一人用与水平方向成37°角斜向下的恒力F推着板凳向前滑行,如图所示。已知板凳上的小孩与板凳的总质量为30.8 kg,板凳与冰面间的动摩擦因数为0.05,重力加速度大小取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。为使板凳做匀速直线运动,F应为( )
A.13 NB.20 N
C.27 ND.35 N
答案 B
解析 板凳做匀速直线运动,根据平衡条件可得Fcs 37°=Ff=μFN,FN=mg+Fsin 37°,解得F=20 N,故选B。
6.(多选)(2024宁夏银川预测)压跷跷板是小朋友们特别喜欢的娱乐项目,跷跷板在幼儿园以及公共娱乐健身场所都可以见到。某实验小组利用该娱乐设施进行物理研究,如图所示。质量为m的小球B置于光滑半球形凹槽A内,凹槽放置在跷跷板上,凹槽的质量为m',当板的倾角为α=30°时,凹槽恰好静止。令最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则在缓慢压低跷跷板的Q端至跟P端等高的过程中,下列说法正确的是( )
A.开始时凹槽受到沿跷跷板向上的摩擦力大小为m'g2
B.凹槽与跷跷板之间的动摩擦因数为33
C.小球对凹槽的压力大小始终为mg
D.跷跷板对凹槽的作用力逐渐增大
答案 BC
解析 将小球跟凹槽视为整体,开始时恰好静止,根据受力平衡知Ff=(m+m')gsin α=m+m'2g,故A错误;静止时,根据平衡条件有(m+m')gsin α-μ(m+m')gcs α=0,解得μ=33,故B正确;小球所在处的凹槽切线总是水平的,那么小球对凹槽的压力大小始终等于小球的重力,故C正确;跷跷板对凹槽的作用力与小球和凹槽整体的重力等大反向,由于小球、凹槽整体的重力不变,所以跷跷板对凹槽的作用力不变,故D错误。
7.(2024湖北名校联盟联考)中国古代建筑源远流长,门闩就凝结了劳动人民的智慧和汗水。如图是一种竖直门闩的原理图,当在水平槽内向右推动下方木块A时,木块B沿竖直槽向上运动,方可启动门闩。A、B间的接触面与水平方向成45°角,A、B间的动摩擦因数为0.3,木块B质量为m,重力加速度大小为g。假设水平槽、竖直槽表面均光滑,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为了使门闩启动,施加在木块A上的水平力F至少为( )
A.713mgB.1013mg
C.107mgD.137mg
答案 D
解析 对A、B受力分析如图所示,门闩刚好启动时,对A在水平方向上有F=FNsin 45°+μFNcs 45°,对B在竖直方向上有FN'cs 45°=mg+μFN'sin 45°,又FN=FN',解得F=137mg,故选D。
综合提升
8.(2024安徽马鞍山一模)如图所示,矩形平板abcd的cd边固定在水平面上,平板与水平面的夹角为30°。质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下,沿对角线ac方向斜向下匀速运动,ac与cb边的夹角为60°,物块与平板间的动摩擦因数μ=33,重力加速度大小为g,则拉力大小为( )
A.14mgB.34mg
C.12mgD.32mg
答案 C
解析 依题意,物块所受摩擦力沿ca方向,大小为Ff=μmgcs 30°=12mg,物块所受重力平行于平板的下滑分力大小为mgsin 30°=12mg,由几何关系可知摩擦力与重力平行于平板下滑分力的夹角为120°,两力的合力F合=12mg,由于物块做匀速直线运动,所以物块在平行于平板的水平面上受力平衡,拉力大小为F拉=F合=12mg,故选C。
9.(2024浙江温州预测)用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂,如图所示。两小球处于静止状态,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平。设细线a、b、c上的拉力分别为Fa、Fb、Fc,则( )
A.Fa=233GB.Fc=33G
C.FaFc=2D.Fb不能确定
答案 C
解析 将两小球看作一个整体,对整体受力分析,如图所示,根据平衡条件有Facs 30° =2G,Fasin 30°=Fc,联立解得Fa=433G,Fc=233G,FaFc=2,故A、B错误,C正确;对两小球隔离分析,利用平衡条件可得Fb=G2+Fc2=213G,故D错误。
10.图甲为烤肠机,香肠放置在两根水平的平行金属杆中间,其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量为m的均匀圆柱体,烤制过程中香肠质量不变,半径变大。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.香肠烤熟前,金属杆1对香肠的支持力大小为12mg
B.香肠烤熟后,金属杆1对香肠的支持力与竖直方向的夹角比烤熟前大
C.香肠烤熟后,金属杆1对香肠的支持力比烤熟前大
D.香肠烤熟后与烤熟前相比,两根金属杆对香肠的合力不变
答案 D
解析 对香肠受力分析如图所示,根据平衡条件有F1=F2,2F1cs θ=mg,解得香肠烤熟前,金属杆1对香肠的支持力大小为F1=F2=mg2csθ,A错误;设金属杆之间的距离为d,金属杆的半径为R,香肠的半径为r,根据几何关系有sin θ=d2R+r,香肠烤熟后,半径r变大,则θ变小,F1变小,即金属杆1对香肠的支持力与竖直方向的夹角比烤熟前小,金属杆1对香肠的支持力比烤熟前小,B、C错误;两根金属杆对香肠的合力与香肠的重力平衡,两力等大反向,故香肠烤熟后与烤熟前相比,两根金属杆对香肠的合力不变,D正确。
11.(多选)(2024湖南长沙模拟)如图所示,三根等长的光滑杆构成三角架,OA杆竖直放置。两小球用细绳相连后,分别套在OA、OB两杆上,套在OA杆上的小球质量为m,在图示中位线位置恰能保持静止。现将三角架绕A端在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转动,直到AB杆水平。重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.套在OB杆上的小球质量为2m
B.OA杆对小球的弹力一直增大
C.OB杆对小球的弹力先增大后减小
D.转至AB杆水平时绳上的拉力为7mg
答案 ABD
解析 设保持静止时细绳上的拉力为F,对OA杆上的小球有Fcs 60°=mg,对OB杆上的小球有Fcs 60°=mBgcs 60°,联立解得mB=2m,A正确;将两小球看成一个整体,受力如图所示,两弹力间的夹角保持120°不变,转动过程中α由150°减小到120°,β由90°增大到120°,由3mgsin120°=FAsinα=FBsinβ可知,FA一直增大,FB一直减小,B正确,C错误;AB杆水平时,由于小球位置变化,细绳不水平,有FA=FB=3mg,以OA杆上的小球为研究对象,在力三角形中,根据余弦定理有cs 60°=(mg)2+(3mg)2-F'22×mg×3mg,可得细绳对小球的拉力F'=7mg,D正确。
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