2020版高考物理二轮复习 专题限时集训1 力与物体的平衡（含解析）

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1、专题限时集训(一)　力与物体的平衡 (建议用时：40分钟) [专题通关练] 1．(2019·湖南省六校联考)如图所示，轻杆下端固定在光滑轴上，可在竖直平面内自由转动，重力为G的小球粘在轻杆顶部，在细线的拉力作用下处于静止状态。细线、轻杆与竖直墙壁间的夹角均为30°，则细线与杆对小球的作用力的大小分别是(　　) A.G，G　　　　　　　B.G，G C．G，G D.G，G B　[分析小球受力，小球受到竖直向下的重力G、沿细线方向的拉力FT和轻杆的弹力FN，由平衡条件可得FTsin 30°＝FNsin 30°，FTcos 30°＋FNcos 30°＝G，联立解得FT＝FN＝G，选

2、项B正确。] 2．(易错题)(多选)如图所示，将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点。已知容器半径为R，与水平面间的动摩擦因数为μ，OP与水平方向的夹角为θ＝30°。下列说法正确的是(　　) A．容器相对于水平面有向左运动的趋势 B．轻弹簧对小球的作用力大小为mg C．容器对小球的作用力竖直向上 D．弹簧原长为R＋ BD　[由于小球和容器组成的系统处于平衡状态，容器相对于水平面没有向左运动的趋势，选项A错误；容器对小球的作用力是支持力，指向半球形容器的球心O，选项C错误；对小球受力分析，如图所

3、示，由θ＝30°可知，支持力N和弹簧的弹力F之间的夹角为120°，由几何关系可知，小球受到容器的支持力和弹簧对小球的弹力大小均为mg，图中弹簧的长度为R，压缩量为，故弹簧原长为R＋，选项B、D正确。] 3．(易错题)(多选)如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则(　　) A．B受到C的摩擦力一定不为零 B．C受到地面的摩擦力一定为零 C．B受到的拉力一定等于A的重力 D．将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力为零 CD　[因A、B、C

4、都处于静止状态，对A进行受力分析可知，绳受到的拉力一定等于A的重力，即B受到的拉力一定等于A的重力，选项C正确；设A、B、C的重力分别为GA、GB、GC，对B进行受力分析可知，当GA＝GBsin θ时，B相对于C没有运动趋势，B、C之间不存在摩擦力作用，选项A错误；以B、C整体为研究对象，其受力分析如图所示，由共点力平衡条件可知，地面对C的摩擦力f＝Fcos θ＝GAcos θ，方向水平向左，选项B错误；剪断细绳，若B依然静止在斜面上，则以B、C整体为研究对象可得此时地面对C的摩擦力为零，选项D正确。] 4．(2019·武汉市调研)如图所示，水平地面上固定着一个三棱柱，其左侧光滑，倾角为

5、α；右侧粗糙，倾角为β。放置在三棱柱上的物块A和物块B通过一根跨过顶端光滑定滑轮的细绳相连，若物块A和物块B始终保持静止。下列说法正确的是(　　) A．仅增大角α(小于90°)，物块B所受的摩擦力一定增大 B．仅增大角α(小于90°)，物块B对三棱柱的压力可能减小 C．仅增大角β(小于90°)，细绳的拉力一定增大 D．仅增大角β(小于90°)，地面对三棱柱的支持力不变 D　[物块A受重力、三棱柱的支持力、细绳的拉力，由平衡条件可知细绳的拉力大小为F＝mAgsin α，则仅增大角α，细绳的拉力增大，如果mAgsin α

6、；物块B对三棱柱的压力为FNB＝mgcos β，仅增大α，物块B对三棱柱的压力不变，B错误；由于物块A始终静止不动且三棱柱左侧光滑，因此仅增大角β，细绳的拉力不变，C错误；将三棱柱、物块A、物块B视为整体受力分析，整体受重力以及地面的支持力，因此仅增大角β，地面对三棱柱的支持力不变，D正确。] 5.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再将细线悬挂于O点，如图所示，用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持为θ＝30°，则F达到最小值时，细线Oa的拉力为(　　) A.mg B．mg C.mg D.mg A　[以两个小球组成的整体为研究对象

7、，分析受力，作出F在三个方向时整体的受力图如图所示，根据平衡条件得知：F与T的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与细线Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为F＝2mgsin θ＝mg，T＝2mgcos θ＝mg，A正确。] 6．(2019·福州市一模)如图所示，细绳上端固定于天花板上的A点，细绳的下端悬挂一质量为m的物体P，用力F作用于细绳上的O点，使细绳上端与竖直方向的夹角为α，且保持物体平衡，此时F与水平方向的夹角为β，若β＝α，重力加速度为g，则F的大小等于(　　) A．mgsin α B．mgcos α C．mgtan α

8、D. A　[O点受竖直向下的细绳的拉力大小等于物体P的重力mg、细绳OA上的拉力和力F，三力平衡，如图所示，结合α＝β可知，力F的大小为mgsin α，选项A正确，B、C、D均错误。] 7.如图所示，可视为质点的两个带同种电荷的小球a和b，分别静止在竖直墙面和水平地面上；b球被光滑竖直板挡住，所有接触面均光滑，a球由于缓慢漏电而缓慢下降，在此过程中(　　) A．地面对b的支持力变小 B．竖直挡板对b的支持力变小 C．a、b间的作用力变大 D．以上说法均不正确 C　[对a、b整体而言，竖直方向受重力和地面的支持力，故支持力总等于两球的重力之和，可知地面对b的支持力不变，选项

9、A错误；对a受力分析如图，受重力G、库仑力F和墙面的弹力N，当a球下移时，由受力图可知，N和F均变大，选项C正确；对a、b整体，水平方向竖直挡板对b的支持力等于墙面对a的弹力N，则竖直挡板对b的支持力变大，选项B错误。] 8．如图所示，重力为G1＝12 N的物块a在细绳悬挂下处于静止状态，细绳BP方向水平，细绳AP与竖直方向成37°角，且BP连在重力为G2＝50 N的物块b上，物块b静止于倾角为37°的斜面上(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)。则下列说法正确的是(　　) A．绳BP对物块b的拉力为16 N B．绳AP的拉力为20 N C．斜面对物块b的摩擦力为3

10、7.2 N D．斜面对物块b的支持力为37.2 N C　[选择结点P为研究对象，分析受力，由平衡条件可得FBP＝G1tan 37°＝9 N，FAP＝＝15 N，选项A、B错误；对静止于斜面上的物块b受力分析，设斜面对物块b的摩擦力为f，支持力为FN，由平衡条件有，F′BP＋FNsin 37°＝fcos 37°，FNcos 37°＋fsin 37°＝G2，其中F′BP＝FBP，联立解得f＝37.2 N，FN＝34.6 N，选项C正确，D错误。] [能力提升练] 9．某班级同学要调换座位，一同学用斜向上的拉力拖动桌子沿水平地面匀速运动。已知桌子的总质量为10 kg，若拉力的最小值为50 N

11、，此时拉力与水平方向间的夹角为θ。重力加速度大小为g＝10 m/s2，桌子与地面间的动摩擦因数为μ，不计空气阻力，则(　　) A．μ＝，θ＝60° B．μ＝，θ＝60° C．μ＝，θ＝30° D．μ＝，θ＝30° A　[对桌子受力分析，如图所示。根据平衡条件可知，水平方向有Fcos θ－Ff＝0，竖直方向有FN＋Fsin θ－G＝0，其中Ff＝μFN，故F＝，令μ＝tan α，则F＝＝；当θ＝α时，F有最小值，Fmin＝Gsin α＝50 N，解得α＝60°，故μ＝tan 60°＝，θ＝60°，选项A正确。] 10．(易错题)如图所示，斜面体放在水平地面上，物体放在斜面上

12、，受到一个水平向右的力F，物体和斜面体始终保持静止，这时物体受到的摩擦力大小为f1，斜面体受到水平地面的摩擦力大小为f2。则当F变大时，有(　　) A．f1变大，f2不一定变大 B．f2变大，f1不一定变大 C．f1与f2都不一定变大 D．f1与f2都一定变大 B　[对物体受力分析可知，物体受到推力、重力、支持力，可能有摩擦力。设斜面倾角为θ，斜面体质量为M，物体质量为m，则在斜面方向上有，①当mgsin θ>Fcos θ时，摩擦力的方向平行斜面向上，大小为f1＝mgsin θ－Fcos θ，随着F的增大，f1先变小后增大；②当mgsin θ＝Fcos θ时，摩擦力等于零，当F增

13、大时，摩擦力的方向平行斜面向下，f1随F的增大而增大；③当mgsin θ

14、拉力小 B．在虚线位置时斜面体对小球的支持力大 C．在虚线位置时斜面体对水平面的压力大 D．在虚线位置时斜面体对水平面的摩擦力小 D　[隔离小球分析其受力，小球受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、轻绳的拉力，画出小球受力的矢量三角形，如图所示。由图可知，斜面体在虚线位置时轻绳对小球的拉力大，斜面体对小球的支持力小，选项A、B错误；把小球和斜面体看成一个整体，由于斜面体在虚线位置时轻绳对小球的拉力大，由平衡条件可知，斜面体在虚线位置时水平面对斜面体的支持力小，摩擦力小，根据牛顿第三定律可知，斜面体在虚线位置时对水平面的压力小，摩擦力小，选项C错误，D正确。] 12．(多选)(

15、2019·武汉高三调研)在如图所示的装置中，两物块A、B的质量分别为mA、mB，而且mA>mB，整个系统处于静止状态，设此时轻质动滑轮右端的轻绳与水平面之间的夹角为θ，若小车向左缓慢移动一小段距离并停下来后，整个系统再次处于静止状态，则下列说法正确的是(　　) A．物块A的位置将变高 B．物块A的位置将变低 C．轻绳与水平面的夹角θ将变大 D．轻绳与水平面的夹角θ将不变 AD　[以轻质动滑轮与轻绳的接触点O为研究对象，分析O点的受力情况，作出O点的受力分析图，如图所示，设绳子的拉力大小为F，动滑轮两侧绳子的夹角为2α，由于动滑轮两侧绳子的拉力关于竖直方向对称，则有2Fcos α＝

16、mBg，又小车向左缓慢移动一小段距离后，轻绳中的拉力大小与小车移动前相同，即F＝mAg保持不变，可知α角保持不变，由几何知识得，α＋θ＝90°，则θ保持不变，当小车向左缓慢移动一小段距离后，动滑轮将下降，则物块A的位置将变高，故选项A、D正确，B、C错误。] 13.(多选)城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂，如图是这一类结构的简化模型。图中轻杆OB可以绕过B点且垂直于纸面的轴自由转动，钢索OA和杆OB的质量都可以忽略不计，设悬挂物的重力为G，∠ABO＝90°，AB>OB。某次产品质量检测和性能测试中保持A、B两点不动，只改变钢索OA的长度，关于钢索OA的拉力F1和

17、杆OB上的支持力F2的变化情况，下列说法正确的有(　　) A．从图示位置开始缩短钢索OA，钢索OA的拉力F1先减小后增大 B．从图示位置开始缩短钢索OA，杆OB上的支持力F2大小不变 C．从图示位置开始伸长钢索OA，钢索OA的拉力F1增大 D．从图示位置开始伸长钢索OA，杆OB上的支持力F2先减小后增大 BC　[设钢索OA的长度为L，杆OB的长度为R，A、B两点间的距离为H，根据相似三角形知识可知＝＝，所以从题图图示位置开始缩短钢索OA，钢索OA的拉力F1减小，杆OB上的支持力F2大小不变，选项A错误，B正确；从题图图示位置开始伸长钢索OA，钢索OA的拉力F1增大，杆OB上的支持

18、力F2大小不变，选项C正确，D错误。] 题号 内容 押题依据 核心考点 核心素养 1 物体的静态平衡 受力分析及平衡条件应用 科学思维：整体法、隔离法的应用 2 物体的动态平衡 受力分析及解析法的应用 科学思维：数学方法在物理学中的应用 1.如图所示，倾角为30°的斜面体放在水平面上，质量为m＝1 kg的滑块用质量不计的细绳拴接，细绳跨过固定在斜面体顶端的光滑滑轮后被水平向右、大小为F＝5 N的拉力拉着，整个装置处于静止状态，重力加速度g＝10 m/s2。则下列说法正确的是(　　) A．滑块与斜面体之间的摩擦力的大小为5 N B．斜面体对滑块的支持力大小

19、为5 N C．地面对斜面体没有摩擦力的作用 D．滑块与斜面体之间没有摩擦力的作用 D　[滑块的重力沿斜面方向的分力G1＝mgsin 30°＝5 N，该力刚好与细绳的拉力大小相等，根据共点力的平衡条件可知，滑块与斜面体之间的摩擦力等于零，A错误，D正确；斜面体对滑块的支持力大小FN＝mgcos 30°＝5 N，B错误；斜面体和滑块组成的整体处于静止状态，说明整体所受合外力等于零，则地面对斜面体的摩擦力大小等于细绳的拉力大小，为5 N，C错误。] 2.如图所示，水平直杆AB的中点O为转轴，一轻绳跨过轻质滑轮，两端分别固定在A、B两点，滑轮通过另一根轻绳连接一重物，不计滑轮与轻绳之间的摩擦。

20、现让直杆AB绕O逆时针缓慢转过角度θ(θ<90°)，轻绳的张力(　　) A．逐渐减小　　　　　 B．逐渐增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大 A　[由题意可知，让直杆AB绕O逆时针缓慢转过角θ(θ<90°)的过程中可认为重物处于平衡状态，滑轮左、右两侧轻绳绳长记为l1、l2，与竖直方向的夹角记为α1、α2，轻绳张力大小记为FT，受力分析如图所示，水平方向上有FTsin α1＝FTsin α2，竖直方向上有FTcos α1＋FTcos α2＝mg，由几何关系知，l1sin α1＋l2sin α2＝ABcos θ，解得α1＝α2，FT＝，sin α1＝，由该过程中角度θ逐渐增大可知，α1逐渐减小，故轻绳的张力逐渐减小，选项A正确。] - 10 -