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新高考物理二轮复习二模题型分类汇编专题02 力与物体的平衡(2份,原卷版+解析版)
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1.(2025·贵州毕节·二模)如图所示,在光滑的竖直墙壁上用网兜把足球挂在点,足球与墙壁接触,保持静止。已知足球的重力大小为,悬绳与墙壁的夹角为,网兜与悬绳的质量不计。下列说法正确的是( )
A.足球所受到的合力大小为B.悬绳对足球的拉力大小为
C.足球对墙壁的压力大小为D.足球对墙壁的压力是由墙壁的形变产生的
【答案】C
【详解】A.足球保持静止,处于平衡状态,所受合力为零;A错误;
B.对足球进行受力分析如图
根据平行四边形法则可得:悬绳对足球的拉力
B错误;
C.根据平行四边形法则可得:墙壁对足球的支持力为
由牛顿第三定律得足球对墙壁的压力
C正确;
D.根据弹力的定义可得墙壁受到的压力是由足球的形变产生的,D错误。
故选C。
2.(2025·浙江·二模)2025年蛇年春晚的舞台上,一群穿着花棉袄的机器人在现场扭起了秧歌,多角度转手绢,其灵活性给人留下深刻的印象,如图甲所示为一智能机械臂用两只机械手指捏着鸡蛋的照片,展示机械手臂的精确抓握能力。如图乙,若两手指对鸡蛋的合力为F,鸡蛋重力为G,下列说法正确的是( )
A.匀速提起鸡蛋过程中,手指对鸡蛋的压力大于鸡蛋对手指的弹力
B.鸡蛋受到手指的压力,是因为鸡蛋发生了弹性形变
C.若手指捏着鸡蛋水平匀速移动,则F < G
D.若手指捏着鸡蛋水平加速移动,则F > G
【答案】D
【详解】A.鸡蛋匀速向上提起过程中,手指对鸡蛋的压力大小等于鸡蛋对手指的弹力大小,故A错误;
B.鸡蛋受到手指的压力,是机械手指发生弹性形变,对与之接触的鸡蛋有压力作用,故B错误;
C.若手指捏着鸡蛋水平匀速移动,根据平衡条件,手指对鸡蛋的合力为F = G,故C错误;
D.若手指捏着鸡蛋水平加速移动,根据牛顿第二定律,手指对鸡蛋的合力为
故D正确。
故选D。
3.(2025·辽宁抚顺·二模)立定跳远的动作分解图如图所示,图甲为人从地面起跳的动作,图乙、丙为人在空中的动作,图丁为人的落地动作,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.图甲中,地面对人的摩擦力向左
B.图乙中,人处于超重状态
C.图丙中,人处于失重状态
D.图丁中,地面对人的支持力大于人对地面的压力
【答案】C
【详解】A.图甲中,人起跳时,脚相对于地面运动趋势向左,人受到地面的摩擦力向右,故 A错误;
BC.图乙和图丙,人都在空中,加速度为重力加速度,竖直向下,故人都处于失重状态,故B错误,C正确;
D.图丁中,地面对人的支持力与人对地面的压力,是一对作用力与反作用力,大小相等、方向相反,故D错误。
故选C。
力的合成与分解
4.(2025·河南焦作·二模)如图1所示的装置,重物A、B和通过不可伸长的轻质细绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接,重物和的质量均为,悬挂重物的细绳与两定滑轮水平线夹角为时,系统将处于静止状态。设重物在此位置坐标为0,缓慢把重物向上托起,然后由静止释放并开始计时,重物的运动可视为简谐运动,取竖直向上为正方向,重物的振动图像如图2所示,下列说法正确的是( )
A.重物的质量为
B.重物简谐运动的振幅为
C.重物在时速度为0
D.重物在时加速度方向竖直向下
【答案】A
【详解】A.对重物C进行受力分析,重物C受重力、绳的拉力,根据力的合成和分解可得重物C的重力为
所以重物C的质量为
故A正确;
B.由图可知重物运动的振幅为,故错误;
C.由图可知,重物在时速度最大,故错误;
D.由图可知,重物在时,C处于最低点,加速度方向竖直向上,故D错误。
故选A。
5.(2025·河南信阳·二模)榫卯结构是中国传统木建筑、木家具的主要结构方式,我国未来的月球基地将采用月壤烧制的带有榫卯结构的月壤砖建设。在木结构上凿削矩形榫眼用的是如图甲所示木工凿,凿削榫眼时用锤子敲击木工凿柄,将木工凿尖端钉入木头,木工凿尖端钉入木头时的截面如图乙所示,锤子对木工凿施加的力F沿竖直面向下,木工凿对木头的侧面和竖直面的压力分别为和,下列说法正确的是( )
A.和是的两个分力
B.凿子尖端打磨的夹角不同,一定大于
C.凿子尖端打磨的夹角不同,一定大于F
D.凿子尖端打磨的夹角不同,一定大于F
【答案】D
【详解】A.和是凿子对木头的弹力,其大小等于在垂直两接触面方向上的分力大小,故A错误;
BCD.将沿垂直两接触面分解,如图
分力大小分别等于和,则由数学知识可知一定大于和;当时,,当时,,当时,,故BC错误,D正确。
故选D。
6.(2025·黑龙江哈尔滨·二模)生活中,我们常用支架与底板垂直的两轮手推车搬运货物。如图甲所示,将质量为的货物平放在手推车底板上,此时底板水平。现缓慢压下把手,直至支架与水平面间的夹角为。不计货物与支架及底板间的摩擦,缓慢压下把手的过程中,下列说法正确的是( )
A.货物所受的合外力一直增大
B.手推车对货物的作用力变小
C.底板对货物的支持力一直减小
D.当支架与水平面间的夹角为时,底板对货物的支持力为支架对货物的支持力的3倍
【答案】C
【详解】A.因为缓慢压下把手,货物所受的合外力一直不变,始终为零,故A错误;
B.小推车对货物的作用力与重力等大反向,则小推车对货物的作用力方向竖直向上,且大小不变,故B错误;
C.压下把手的过程中,两个弹力的夹角始终是90°,货物的受力情况如下图所示
由图可知,底板对货物的支持力N1一直减小,支架对货物的支持力N2一直增大,故C正确;
D.当底板与水平面间的夹角为60°时,对货物受力分析,两个弹力的合力与重力等大反向,受力分析如下图所示
两个弹力N1与N2垂直,由平衡条件可得支架对货物的支持力
底板对货物的支持力
底板对货物的支持力为支架对货物的支持力,故D错误。
故选C。
7.(2025·新疆乌鲁木齐·二模)如图所示是某种磁吸式的手机支架,将支架静置于水平桌面上,再将手机放到支架上,手机便会被吸住不动。已知手机质量为m,手机屏幕与水平桌面夹角为,手机与支架接触面间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度的大小为g,,。则支架对手机的磁吸力至少为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【详解】手机受力如图所示
由平衡条件得:mgsinθ=μ(mgcsθ+F)
代入数据解得:F=
故选C。
8.(2025·山东枣庄·二模)磁悬浮地球仪具有独特的视觉效果,其工作原理简化如图:水平底座上的三个完全一样的磁极对地球仪内的磁体产生作用力(沿磁极与磁体的连线),使地球仪悬浮在空中,此时各磁极和磁体恰好处在正四面体的四个顶点处。地球仪的总质量为m,重力加速度为g,则一个磁极对磁体的作用力大小为( )
A.B.
C.D.mg
【答案】B
【详解】令正四面体的棱长为L,地球仪中的磁体到下侧磁极之间连线与竖直方向夹角为,根据几何关系有
可知
根据对称性可知,每个磁极对磁体的作用力大小均相等,对磁体进行分析,根据平衡条件有
解得
故选B。
9.(2025·河南·二模)如图,滑块P、Q的质量分别为mP=5kg,mQ=10kg。P与Q、Q与水平地面之间的动摩擦因数均为0.5。绳OA一端与P相连,另一端与竖直墙壁相连,绳刚好伸直,绳OA与水平方向夹角为θ,,重力加速度g=10m/s²。现通过力传感器水平作用于Q将它抽出。下列说法正确的是( )
A.P受到的静摩擦力大小为15N
B.将Q抽出力传感器的最小读数为90N
C.当力传感器的读数为100N时,Q的加速度大小为2m/s²
D.Q对地面的摩擦力大小为75N
【答案】C
【详解】ABD.P受到的是滑动摩擦力,对P进行受力分析,如图所示
由平衡条件,可得,
又,
解得,
对分析有
则将Q抽出力传感器的最小读数为
故ABD错误;
C.由牛顿第二定律
解得
故C正确。
故选C。
10.(2025·湖南·二模)如图所示,一根轻质直杆一端固定在O位置,直杆可绕О位置在竖直面内旋转,用一根长度为2L且不可伸长的轻质细绳穿过质量为m的圆环,细绳的两端分别固定连接在杆上O位置和A位置,OA=L。忽略一切摩擦阻力。现将轻杆从如图所示水平位置绕O点逆时针缓慢旋转直到轻杆竖直,下列说法正确的是( )
A.杆处于水平位置时,轻绳的拉力大小为
B.当轻绳的拉力大小为时,轻杆与水平方向夹角为60°
C.当轻杆与水平方向夹角为45°时,轻绳的拉力大小为
D.在转动过程中,轻绳的拉力先减小后增大
【答案】AC
【详解】A.杆处于水平位置时,令轻绳与竖直方向夹角为,对圆环、圆环与轻绳的接触点进行分析,根据平衡条件有
根据几何关系有
解得
故A正确;
B.令轻杆从水平方向逆时针转过的角度为,此时轻绳与竖直方向的夹角为,根据几何性质有
对圆环、圆环与轻绳的接触点进行分析,根据平衡条件有
解得
当时,代入上式解得
故B错误;
C.结合上述,当时,代入上式解得
故C正确;
D.结合上述有
可知,随着逐渐增大,的值逐渐减小,故D错误。
故选AC。
力的平衡
11.(2025·辽宁鞍山·二模)如图所示,轻质绳一端固定在天花板上,另一端栓接一个小球,小球在水平力的作用下静止,此时轻绳与竖直方向的夹角为,绳中的拉力大小为。撤掉,小球摆动至右侧最高点处时,绳中拉力的大小为,不计一切阻力。则( )
A.1B.C.D.
【答案】C
【详解】小球在水平力的作用下静止,根据平衡条件可得
撤掉,小球摆动至右侧最高点处时,沿半径方向速度为零,向心力为零,由平衡条件可得
解得
故选C。
12.(2025·云南贵州·二模)石墩路障在生活中很常见,对于保障行车安全和管制交通秩序发挥重要作用。如图甲所示,工人用叉车将一球形石墩路障运送至目的地,拉动装置的结构简易图如图乙所示,,两叉车臂相互平行且间距等于石墩半径。在水平匀速拉动叉车的过程中,叉车臂与水平方向夹角维持为。不计球形石墩表面摩擦,则单个叉车臂受到石墩的压力大小为(石墩重力为)( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【详解】从侧面观察运载中的石墩,其受力分析如图甲所示。
由平衡条件有
从正面观察运载的石墩,黑色部分为两条叉车臂,石墩受力分析如图乙所示。
为单个叉车臂对石墩的支持力,则有
单个叉车臂受到石墩的压力为
由牛顿第三定律可知单个叉车臂受到石墩的压力为
故选B。
13.(2025·内蒙古赤峰·二模)在课间活动中,如图重力为的某位同学用两只手分别撑住等高的桌面使自己悬空,并处于静止状态。已知伸直的两手臂和桌面夹角均为。下列说法正确的是( )
A.每只手掌所承受桌面的支持力大于
B.每只手掌所承受桌面的支持力小于
C.当缓慢减小时,该同学所受合力增大
D.当缓慢减小时,该同学所受合力不变
【答案】D
【详解】AB.每只手掌受到桌面的支持力竖直向上,竖直方向上根据平衡条件
可得支持力
故AB错误;
CD.当缓慢减小时,该同学始终处于平衡状态,合力为零保持不变,故C错误,D正确。
故选D。
14.(2025·江苏·二模)如图甲所示,倾角的斜面体放置在水平面上,右侧靠着半径为R的球,球上端固定一轻杆,轻杆在固定装置约束下只能沿竖直方向运动。已知斜面体的高度为3.2R,斜面体和球的质量均为m,不计一切摩擦,重力加速度为g,,。
(1)水平向右推动斜面体,求最小推力的大小F0;
(2)若斜面体在推力作用下由静止开始向右做加速度为a=0.8g的匀加速直线运动,求斜面对球作用力的大小FN;
(3)在第(2)问中,斜面体运动到其最高点刚好与球面接触,如图乙所示,求该过程中推力做的功W。
【答案】(1)
(2)
(3)W=8mgR
【详解】(1)球刚好被推离地面时推力最小,可认为此时球和杆处于静止状态,对球和杆受力分析如图所示
竖直方向有
对斜面受力分析如图所示
水平方向有
根据牛顿第三定律有
解得;
(2)斜面沿水平方向运动,位移为x,同时球沿竖直方向运动,位移为y ,由图中几何关系可知
由可得
如图所示,在竖直方向,由牛顿第二定律有
解得
(3)斜面在最高点与球面接触时,小球和杆的位移为h,如图所示,由几何关系可知
斜面体水平方向的速度为v1,球竖直方向的速度为v2,由可得
由得
由功能关系可知
解得 W=8mgR
15.(2025·湖南邵阳·二模)在工程领域起重机等机械的运用十分广泛。如图甲所示,用起重机吊起正方形混凝土板ABCD,已知混凝土板边长为,质量为,且始终呈水平状态,四根钢索、OC、OD的长度均为,某次施工,起重机司机将正方形混凝土板ABCD从地面开始竖直提升,其运动的图像如图乙所示,不计钢索所受重力。已知重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.末建筑材料离地面的距离为
B.每根钢索所受的拉力大小均为
C.钢索的拉力小于钢索的拉力
D.若将4根钢索都替换成长度为,则每根钢索所受的拉力大小均为
【答案】D
【详解】A.根据v-t图像中图线与坐标轴所围面积表示位移,可知末建筑材料离地面的距离为
故A错误;
B.由乙图可知,混凝土板匀速上升,处于平衡状态,设钢索与竖直方向夹角为,则有
因为混凝土板边长及四根钢索OA、OB、OC、OD的长度均为a,则由几何关系可知,每根钢索在土板上的投影均为
则有
解得,
联立,可得
故B错误;
C.由乙图可知,内混凝土板匀加速上升,处于超重状态,有
内混凝土板匀减速上升,处于失重状态,有
可知
故C错误;
D.若将4根钢索都替换成长度为,由几何关系可知
解得,
则每根钢索所受的拉力大小均为
故D正确。
故选D。
16.(2025·安徽蚌埠·二模)三个物块如图所示叠放在一起静止在水平面上,接触斜面与竖直方向的夹角均为,若和、和之间均刚好不发生滑动,和间的动摩擦因数为与间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若在上轻放一个物块,和接触面间均不会发生相对滑动
D.若在上轻放一个物块,接触面间先发生相对滑动
【答案】C
【详解】AB.设的质量为、的质量为,根据题意,有,
解得
AB错误;
CD.若在上轻放一个质量为的物块,有
即和接触面间均不会发生相对滑动,故C正确,D错误。
故选C。
17.(2025·四川德阳·二模)如图所示,将半径为R的半圆柱体A放置于粗糙水平面上,另一半径也为R的球B置于半圆柱上,下端用挡板MN托住,其中挡板MN的延长线过A横截面的圆心,且与水平面夹角为,以O点为轴逆时针转动挡板MN,从0°缓缓增大到60°的过程中,A始终未动。已知B的质量为m,不计A、B之间的摩擦力,重力加速度g取,则( )
A.时,半圆柱体A对球B的支持力大小为
B.时,挡板MN对球B的支持力大小为
C.半圆柱体A对地面的摩擦力一直增大
D.半圆柱体A对地面的摩擦力先增大后减小
【答案】D
【详解】AB.B受到MN给的弹力、A给的弹力和自身重力mg而平衡,受力分析如图
几何关系可知
解得
将B受到的力构成矢量三角形(上图红色三角形),几何关系可知
由正弦定律有
当时,解得
故AB错误;
CD.由牛顿第三定律可知,B给A的弹力与等大,结合以上分析可得
由平衡条件可知,地面对A的摩擦力大小
由牛顿第三定律可知,A对地面的摩擦力大小
由数学关系可得
可知从0°缓缓增大到60°的过程中,半圆柱体A对地面的摩擦力先增大后减小,故C错误,D正确。
故选D。
18.(2025·四川南充·二模)如图所示,半径为R的光滑半球面固定在水平面上,半球面内的刚性轻质细杆AC长为L,杆上B点套有小球。系统静止时,半球面对细杆A端的弹力是对C端的弹力的2倍,则BC部分的长度为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【详解】由平衡条件可知,半球面对细杆A端的弹力和对C端的弹力过球心O,且与小球B的重力平衡,所以小球B应在O点正下方,受力情况如图所示
根据正弦定理可得,,
结合已知条件
解得
又因为
解得
故选A。
19.(2025·黑龙江·二模)如图所示,一个半球形的碗固定在桌面上,O为球心,碗口水平,碗的内表面及碗口是光滑的。一根轻质细线跨在碗口上,细线的两端分别系有两个小球P和Q,当它们处于平衡状态时,碗内的小球P和O点的连线与竖直方向的夹角,另一小球Q静止于空中。两小球均可视为质点,则碗内小球P与碗外小球Q的质量之比为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【详解】设碗内小球P的质量为,碗外小球Q的质量为M,根据受力平衡可得,细线的拉力
以碗内小球P为对象,设小球受到碗的支持力为N,根据受力平衡可得 ,
解得
联立可得
即
故选C。
20.(2025·广东广州·二模)战机水平飞行时可通过转动发动机尾喷口方向获得斜向上的推力,同时飞行过程由于机翼上下表面压强差,飞机会受到垂直机身向上的升力。若战机水平匀速飞行时升阻比(即垂直机身向上的升力和平行机身向后的阻力之比)为,已知战机重力大小为,则战机水平匀速飞行时获得的最小推力为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】由题意,对飞机受力分析如图所示
飞机受到重力、发动机推力、升力和空气阻力,重力的方向竖直向下,升力的方向竖直向上,空气阻力的方向与垂直,飞机匀速飞行,根据平衡条件有,
结合,
可得
由数学知识可得,当时,有最小值,为。
故选D。
21.(2025·江西景德镇·二模)如图所示,两个可视为点电荷的带正电小球A和B,A球系在一根不可伸长的绝缘细线一端,绕过定滑轮,在细绳的另一端施加拉力F,B球固定在绝缘座上,位于定滑轮的正下方。初始间的距离小于滑轮和B的距离。现缓慢拉动细绳,使A球缓慢移动到定滑轮处,此初始过程中,B球始终静止,忽略定滑轮大小和摩擦,下列判断正确的是( )
A.B球受到的库仑力先增大后减小
B.拉力F先减小后增大
C.地面对绝缘座的支持力一直减少
D.A球的电势能一直不变
【答案】B
【详解】A.设A球所受库仑力大小为FC,A、B两球间的距离为r,B球距定滑轮的高度为h,A球与定滑轮间的距离为l,对开始位置处的A球进行受力分析,将FC和F进行合成,如图所示
由相似三角形可得
A球缓慢移动的过程中,r先不变,等A球运动到滑轮正下方后,r再变大;整个过程中l一直减小,所以A球所受的库仑力先不变后减小,由牛顿第三定律可知,B球受到的库仑力先不变后减小,A错误;
B.A球未到达滑轮正下方时,F减小;当A球到达滑轮正下方后,由平衡条件可得
所以F增大,B正确;
C.A球未到滑轮正下方时,库仑力大小不变,方向趋近竖直,则B球受到库仑力的竖直分量变大,地面对绝缘座的支持力变大;A球到达滑轮正下方后,B球受到库仑力减小、方向竖直向下,则地面对绝缘座的支持力减小,C错误;
D.r先不变后变大,两者间的库仑斥力对A球先不做功后做正功,则A球的电势能先不变后减小,D错误。
故选B。
22.(2025·辽宁抚顺·二模)一根轻杆两端分别固定着质量为M 的甲球和质量为m 的乙球,斜靠在竖直光滑墙壁上,系统恰好保持平衡,如图所示。已知轻杆与水平地面的夹角为45°,轻杆中的弹力沿轻杆方向,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g。
(1)求墙壁对甲球的支持力大小FN和轻杆中的弹力大小F弹;
(2)求乙球与地面间的动摩擦因数μ。
【答案】(1)FN=Mg,
(2)
【详解】(1)对甲球受力分析,由平衡条件可得,
解得,
(2)设地面对乙球的支持力大小为,摩擦力大小为,以整体为研究对象,则有,
又有
联立解得
23.(2025·广西柳州·二模)如图所示,用轻质细绳将一幅所受重力为G的画框对称悬挂在墙壁上,细绳与水平方向的夹角为,则细绳的拉力大小为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【详解】对画框进行分析,根据平衡条件有
解得
故选B。
24.(2025·广东·二模)如图所示,在质量为的物块甲上系着两条细绳,其中长的细绳另一端连着轻质圆环,圆环套在水平棒上可以滑动,圆环与棒间的动摩擦因数。另一细绳跨过光滑定滑轮与重力为的物块乙相连,定滑轮固定在距离圆环的地方,系统处于静止状态,与棒的夹角为,两绳夹角为。当时,圆环恰好开始滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,。求:
(1)绳与棒间的夹角;
(2)物块甲的质量。
【答案】(1)53°
(2)
【详解】(1)当圆环恰好要开始滑动时,设此时水平棒对圆环的支持力大小为,细绳对圆环的拉力大小为,对圆环受力分析,如图甲所示
甲
根据平衡条件有
联立解得
即
(2)由题意,根据几何关系可知,按如图乙所示,对物块甲受力分析,根据平衡条件有
乙
解得
25.(2025·吉林·二模)为保护中国天眼(FAST)的反射面板,巡检维护工作需采用“微重力蜘蛛人”系统,如图所示,“微重力”是通过氦气球的浮力“减轻人的重量”实现的。某次作业过程中工作人员处于静止状态,其与氦气球连接的轻绳保持竖直,下列说法正确的是( )
A.人对面板的压力和面板对人的支持力是一对平衡力
B.绳对气球的力和绳对人的力是一对相互作用力
C.人对面板的作用力大小等于面板对人的作用力大小
D.气球对人的作用力大小等于人的重力大小
【答案】C
【详解】A.人对面板的压力和面板对人的支持力是一对相互作用力,故A错误;
B.绳对气球的力和绳对人的力是同一根轻绳施加的等大的两个力,即不是一对平衡力,也不是一对相互作用力,故B错误;
C.人对面板的作用力与面板对人的作用力是一对相互作用力,大小相等,故C正确;
D.由于工作人员需要在面板上巡检,所以与面板间一定存在作用力,根据平衡条件可知氦气球和面板对人的作用力的合力与重力平衡,且易知氦气球和面板对人的作用力都为竖直向上,所以二者都小于人的重力大小,故D错误。
故选C。
26.(2025·安徽黄山·二模)两个质量分布均匀的圆柱体A、B静置在顶角为60°的“V型”槽中,圆柱体A的截面半径小于B的截面半径,截面图如图所示,不计一切摩擦,下列分析正确的是( )
A.若以槽底端所在的边为轴顺时针缓慢转60°的过程中,圆柱体A对槽壁的压力变大
B.若以槽底端所在的边为轴顺时针缓慢转60°的过程中,圆柱体A对B的压力变大
C.若“V型”槽不转动,将A换成质量不变但半径更小的圆柱体,则圆柱体A对槽壁的压力不变
D.若“V型”槽不转动,将A换成质量不变但半径更小的圆柱体,则圆柱体A对B的压力变大
【答案】D
【详解】AB.对A受力分析,A受重力、右侧挡板的支持力和B的支持力,如图所示
作出三力的外接圆,若以槽底端所在的边为轴顺时针缓慢转60°的过程中,圆柱体A对槽壁的压力先变大后变小,圆柱体B对A的支持力变小,根据牛顿第三定律可得,圆柱体A对B的压力变小,故AB错误;
CD.若“V型”槽不转动,将A换成质量不变但半径更小的圆柱体,小圆柱体受力分析如图所示
由图可知,槽壁对圆柱体A的支持力和B对A的支持力均变大,根据牛顿第三定律可知,A对槽壁的压力和对B的压力均变大,故C错误,D正确。
故选D。
27.(2025·辽宁本溪·二模)如图所示,半圆柱体Q放置在粗糙水平面上,与Q完全相同的光滑半圆柱体P放置在光滑的竖直墙壁与Q之间,两个半圆柱体均处于平衡状态。若将Q向左移动一小段距离,两个半圆柱体仍处于平衡状态,则( )
A.P与墙壁之间的弹力增大B.P与墙壁之间的弹力不变
C.P与Q之间的弹力减小D.Q与水平面间的弹力增大
【答案】C
【详解】P受重力G、墙壁的弹力F、及Q的弹力F,对P的受力分析如图所示。
两半圆柱体间的弹力一定垂直于接触点的切线,即力的作用线过两个圆心,P的重力与墙壁的弹力可以平移,三个力形成一个封闭的三角形,若将Q向左移动一小段距离,则弹力的方向发生了变化,而的方向不变,的大小方向均不变,在三角形中,表示的斜边端不动,端在上滑动,显然如果将Q向左移动一小段距离,P与墙壁之间的弹力减小,P与Q之间的弹力也减小,对整体分析,竖直方向Q与水平面间的弹力等于PQ的重力之和不变。
故选C。
28.(2025·河南郑州·二模)图甲为2025年春晚宇树机器人抛接手绢的表演,某同学对视频逐帧分析后发现,抛出后的手绢在细线拉力的作用下被回收。某段时间内,手的位置O点不变,手绢可视为做匀速直线运动,其运动轨迹如图乙中虚线段PQ所示,则手绢从P到Q运动过程中受到的( )
A.空气阻力先增大后减小B.空气阻力大小不变
C.细线的拉力一直增大D.细线的拉力一直减小
【答案】D
【详解】依题意,手绢做匀速直线运动,受力分析如图所示
其中重力竖直向下,细线拉力沿细线指向O点,空气阻力沿PQ连线由Q指向P,三力平衡,做出重力与拉力的合力示意图,由图可知,随着手绢的运动,细线的方向顺时针转动,且未转到水平方向,由图可知,细线的拉力一直减小,空气的阻力一直减小,故ABC错误;D正确。
故选D。
29.(2025·陕西渭南·二模)如图所示,轻质弹簧一端固定在水平天花板上,另一端与一个质量为m的小球相连,小球在一个水平拉力,弹簧与竖直方向间的夹角为,现保持拉力F大小不变,方向由水平缓慢逆时针向竖直方向转动,在这个过程中( )
A.先增大后减小B.一直减小
C.弹簧弹力先增大后减小D.弹簧弹力一直增大
【答案】A
【详解】根据题意,对小球受力分析,如图所示:
保持拉力F大小不变,方向由水平缓慢逆时针向竖直方向转动,由矢量三角形可得,弹簧弹力逐渐减小,根据图像可知当与图中圆弧相切时最大,继续转动时开始减小,故先增大后减小。
故选A。
30.(2025·四川广安·二模)某智能机械臂应用模型如图所示,机械臂通过不可伸长的吊索和可以伸缩的液压杆吊起重物,其中A点通过铰链与竖直墙面连接。现缓慢调整液压杆,使吊索逐渐趋近水平,在此过程中( )
A.的支持力逐渐增大,的拉力大小不变
B.的支持力先减小后增大,的拉力大小不变
C.的支持力逐渐增大,的拉力逐渐减小
D.的支持力大小不变,的拉力逐渐减小
【答案】A
【详解】对O点受力分析如图
根据相似三角形关系可知
缓慢调整液压杆OA,使吊索OB逐渐趋近水平,在此过程中OA变大,OB不变,可知FAO变大,FOB不变。
故选A。
31.(2025·山西晋中·二模)如图所示,斜面体固定在水平面上,有一挡板,延长线经过a点,在斜面和挡板之间有一光滑小圆柱Q,整个装置处于平衡状态。初始时,若用外力使挡板绕a点缓慢顺时针转动,且保证N、M、a三点始终共线,在挡板转到水平位置前,以下说法正确的是下说法正确的是( )
A.挡板对Q的支持力逐渐增大
B.挡板对Q的支持力先减小后增大
C.斜面体对Q的支持力先增大后减小
D.小圆柱Q所受的合力逐渐增大
【答案】B
【详解】
对小球受力分析,则当挡板转到水平位置前,小圆柱Q所受的合力总为零不变;挡板MN对球Q的支持力N2先减小后增加;斜面体对Q的支持力N1逐渐减小。
故选B。
32.(2025·福建厦门·二模)如图甲所示,我国古建屋顶多采用蝴蝶瓦方式铺设。图乙是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示意图,三根相同且平行的椽子所在平面与水平面夹角为。图丙为截面示意图,弧形底瓦放置在两根相邻的椽子正中间,盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触。已知相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为,盖瓦和底瓦形状相同,厚度不计,质量均为、最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取,在无扰动的情况下,底瓦与盖瓦均保持静止。若仅铺设这三片瓦进行研究,则( )
A.底瓦与椽子间的动摩擦因数
B.底瓦与椽子间的动摩擦因数
C.适当增大两椽子间的距离,底瓦更不容易下滑
D.适当减小两椽子间的距离,底瓦更不容易下滑
【答案】AC
【详解】AB.以两片底瓦和盖瓦整体为研究对象,易得这个整体的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力为3mgcs37°,垂直椽子所在平面方向上整体处于平衡状态,可知
相邻两椽子与底瓦接触点间的距离和瓦的半径都为,根据几何关系
可得椽子与底瓦接触部位之间的弹力
在无外界干扰的情况下,为使底瓦与盖瓦不下滑,应使
解得
故A正确B错误;
C.适当增大两椽子间的距离,增大,弹力增大,最大静摩擦力增大,底瓦更不容易下滑,故C正确;
D.适当减小两椽子间的距离,减小,弹力减小,最大静摩擦力减小,底瓦容易下滑,故D错误。
故选AC。
33.(2025·福建莆田·二模)如图,红灯笼悬挂在竖直墙壁之间,细绳OB水平。若悬挂点B沿墙壁向上缓慢移动的过程中,适当将细绳OB延长,以保持O点的位置不变,则细绳OA的拉力大小F1和细绳OB的拉力大小F2的变化可能是( )
A.F1逐渐减小B.F1先减小后增大
C.F2逐渐增大D.F2先减小后增大
【答案】AD
【详解】以O点为研究对象,O处于平衡状态,根据受力平衡,则AO上的力与BO上的力的合力与重力大小相等,方向相反,如图所示;
由图可知,在B点向上移动的过程中,绳子OA上的拉力F1逐渐减小,OB上的拉力F2先减小后增大。
故选AD。
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