（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練1 力與物體平衡（含解析）

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1、專題分層突破練1　力與物體平衡 A組 　　　　　　　　　　　　　 1.如圖所示,在水平桌面上疊放著物體a、b、c,三個(gè)物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是(　　) A.b對a的摩擦力可能水平向右 B.b對a的支持力與a受到的重力是一對平衡力 C.c一定受到水平桌面施加的摩擦力 D.c對b的作用力一定豎直向上 2.(2019福建廈門期末)如圖所示,在水平晾衣竿上晾曬床單時(shí),為了使床單盡快晾干,可在床單間支撐輕質(zhì)小木棍。小木棍位置不同,兩側(cè)床單間夾角θ將不同。設(shè)床單重力為G,晾衣竿對床單的作用力大小為F,下列說法正確的是(　　) A.θ越大,F越大 B.θ越大,F越小

2、 C.無論θ取何值,都有F=G D.只有當(dāng)θ=120°時(shí),才有F=G 3.(2019河南測試)如圖所示,六根原長均為l的輕質(zhì)細(xì)彈簧兩兩相連,在同一平面內(nèi)六個(gè)大小相等、互成60°的恒定拉力F作用下,形成一個(gè)穩(wěn)定的正六邊形。已知正六邊形外接圓的半徑為R,每根彈簧的勁度系數(shù)均為k,彈簧在彈性限度內(nèi),則F的大小為(　　) A.k2(R-l) B.k(R-l) C.k(R-2l) D.2k(R-l) 4.如圖所示,在粗糙水平面上靜止放置一個(gè)截面為三角形的斜劈,其質(zhì)量為M。兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿兩側(cè)面勻速下滑。若現(xiàn)在對兩物塊同時(shí)各施加一個(gè)平行于斜劈側(cè)面的恒力F1和F2,且F

3、1>F2,如圖所示。則在兩個(gè)小物塊沿斜面下滑的過程中,下列說法正確的是(　　) A.斜劈可能向左運(yùn)動 B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用 C.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g D.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g+F1sin α+F2sin β 5.如圖所示,兩個(gè)小球a、b的質(zhì)量均為m,用細(xì)線相連并懸掛于O點(diǎn)?，F(xiàn)用一輕質(zhì)彈簧給小球a施加一個(gè)拉力F,使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),且Oa與豎直方向夾角為30°,已知彈簧的勁度系數(shù)為k,重力加速度為g,則彈簧的最短伸長量為(　　) A.mg2k B.mgk C.3mg3k D.3mgk 6.(2019陜西西安未央

4、聯(lián)考)如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面和擋板之間放一個(gè)光滑均勻小球,擋板與斜面夾角為α。初始時(shí),α+θ<90°。在擋板繞頂端逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)至水平位置的過程中,下列說法正確的是(　　) A.斜面對球的支持力變大 B.擋板對球的彈力變大 C.斜面對球的支持力不變 D.擋板對球的彈力先變小后變大 7.把一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),在光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔,如圖所示。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉住。現(xiàn)拉動細(xì)線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在小球移動過程中手對細(xì)線的拉力F和圓環(huán)對小球的彈力FN的大小變化情況是(　　) A.F不變,FN增大 B

5、.F不變,FN減小 C.F減小,FN不變 D.F增大,FN不變 8.在粗糙水平地面上與墻平行放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A,A與豎直墻之間放另一截面也為半圓的柱狀物體B,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),截面如圖所示。設(shè)墻對B的作用力為F1,B對A的作用力為F2,地面對A的作用力為F3。在B上加一物體C,整個(gè)裝置仍保持靜止,則(　　) A.F1保持不變,F3增大 B.F1增大,F3保持不變 C.F2增大,F3增大 D.F2增大,F3保持不變 9.如圖所示,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO'懸掛于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系于水平粗糙桌面上的物塊b上,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)

6、將物塊c輕輕放在a上,整個(gè)系統(tǒng)依然處于靜止?fàn)顟B(tài),則(　　) A.繩OO'與豎直方向的夾角變小 B.繩OO'的張力一定變大 C.連接a和b的繩的張力可能不變 D.b與桌面間的摩擦力保持不變 10.(多選)半圓柱體P放在粗糙的水平面上,有一擋板MN,其延長線總是過半圓柱體的軸心O,但擋板與半圓柱體不接觸,在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q(P的截面半徑遠(yuǎn)大于Q的截面半徑),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖是這個(gè)裝置的截面圖,若用外力使MN繞O點(diǎn)緩慢地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,在Q到達(dá)最高位置前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止,在此過程中,下列說法正確的是(　　) A.MN對Q的彈力大小逐漸減小 B.

7、P、Q間的彈力先增大后減小 C.桌面對P的摩擦力先增大后減小 D.P所受桌面的支持力保持不變 B組 11.(2019安徽安慶一中高三月考)如圖所示,鐵板AB與水平面垂直,一塊磁鐵吸附在鐵板右側(cè),現(xiàn)緩慢繞鐵板A點(diǎn)沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動到與水平面成θ角,此過程中磁鐵始終相對鐵板靜止。下列說法正確的是(　　) A.磁鐵始終受到四個(gè)力的作用 B.開始瞬間重力與磁鐵的彈力二力平衡 C.鐵板對磁鐵的作用力逐漸增大 D.磁鐵受到的摩擦力逐漸增大 12.(多選)(2019天津和平高三第一次質(zhì)量檢測)甲、乙兩建筑工人用簡單機(jī)械裝置將工件從地面提升并運(yùn)送到樓頂。如圖所示,設(shè)當(dāng)重物提升到一定高度后,兩工

8、人保持位置不動,甲通過緩慢釋放手中的繩子,使乙能夠用一始終水平的輕繩將工件緩慢向左拉動,最后工件運(yùn)送至乙所在位置,完成工件的運(yùn)送。設(shè)兩繩端始終在同一水平面上,繩的重力及滑輪的摩擦不計(jì),滑輪大小忽略不計(jì),則在工件向左移動過程中(　　) A.甲手中繩子上的拉力不斷變小 B.樓頂對甲的支持力不斷增大 C.樓頂對甲的摩擦力大于對乙的摩擦力 D.乙手中繩子上的拉力不斷增大 13.(多選)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),下列說法正確的是(　　) A.繩的右端上移

9、到b',繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大 C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣服架懸掛點(diǎn)右移 14. (多選)(2019湖南長沙一中月考)《大國工匠》節(jié)目中講述了王進(jìn)利用“秋千法”在1 000 kV的高壓線上帶電作業(yè)的過程。如圖所示,絕緣輕繩OD一端固定在高壓線桿塔上的O點(diǎn),另一端固定在兜籃上。另一絕緣輕繩跨過固定在桿塔上C點(diǎn)的定滑輪,一端連接兜籃,另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王進(jìn)坐在兜籃里,緩慢地從C點(diǎn)運(yùn)動到處于O點(diǎn)正下方E點(diǎn)的電纜處。繩OD一直處于伸直狀態(tài),兜籃、王進(jìn)及攜帶的設(shè)備總質(zhì)量為m,不計(jì)一切阻力,重力加速度大小為g。關(guān)

10、于王進(jìn)從C點(diǎn)運(yùn)動到E點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是(　　) A.工人對繩的拉力一直變大 B.繩OD的拉力一直變小 C.OD、CD兩繩拉力的合力大小等于mg D.當(dāng)繩CD與豎直方向的夾角為30°時(shí),工人對繩的拉力為33mg 專題分層突破練1　力與物體平衡 1.D　解析 因ab的接觸面不水平,則b對a的摩擦力不可能沿水平方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;b對a的支持力方向斜向上,不可能與向下的重力成為平衡力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對abc整體來說,水平方向不受力,則c不受水平桌面的摩擦力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對ab整體來說,受到向下的重力作用,則c對b的作用力與重力等大反向,即豎直向上,選項(xiàng)D正確;故選D。 2

11、.C　解析 以床單和小木棍整體為研究對象,整體受到重力G和晾衣竿的支持力F,由平衡條件知F=G,與θ取何值無關(guān),故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確。 3.B　解析 正六邊形外接圓半徑為R,則彈簧的長度為R,彈簧的伸長量為:Δx=R-l,由胡克定律可知,每根彈簧的彈力為:F'=kΔx=k(R-l),兩相鄰彈簧夾角為120°,兩相鄰彈簧彈力的合力為:F合=F'=k(R-l),彈簧靜止處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知,每個(gè)拉力大小為:F=F合=k(R-l),故B正確。 4.C　解析 在未施加力之前,三個(gè)物體都處于平衡狀態(tài),故可以對三個(gè)物體的整體受力分析,受重力和支持力,故支持力為(M+m1+m2)g,沒有

12、摩擦力;施加力之后,兩個(gè)物體對斜劈的壓力和摩擦力不變,故斜劈受力情況不變,故斜劈仍保持靜止,斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g,與地面間沒有摩擦力,C正確。 5.B　解析 以兩個(gè)小球組成的整體為研究對象,分析受力,如圖。根據(jù)平衡條件得知:F與FT的合力與重力mg總是大小相等、方向相反。由力的合成圖可知,當(dāng)F與繩子Oa垂直時(shí),F有最小值,即圖中F2位置,F的最小值為:F=kx=2mgsinθ=mg,則彈簧的最短伸長量為x=mgk,故B正確。 6.D　解析 小球受到重力G、斜面的支持力FN、擋板對球的彈力FT,在擋板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過程中,小球重力的大小方向都不變,支持力的大

13、小發(fā)生變化,方向不變,因此可以用矢量三角形進(jìn)行求解。如圖,在矢量三角形中,三角形邊長的大小代表了力的大小,因此通過圖可知,在擋板旋轉(zhuǎn)過程中斜面的支持力FN變小,擋板對球的彈力FT先變小后變大,因此A、B、C錯(cuò)誤,D正確。 7.C　解析 小球沿圓環(huán)緩慢上移可看做勻速運(yùn)動,對小球進(jìn)行受力分析,小球受重力G、拉力F和彈力FN三個(gè)力,滿足受力平衡。作出受力分析圖如右 由圖可知△OAB∽△GFA,即GR=FAB=FNR,當(dāng)A點(diǎn)上移時(shí),半徑不變,AB長度減小,故F減小,FN不變,故A、B、D錯(cuò)誤;C正確。 8.C　解析 先對BC整體分析,受重力、墻壁支持力和A的支持力,根據(jù)平衡條件,

14、三個(gè)力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形,如圖所示:加上C物體,相當(dāng)于整體的重力增加了,故墻對B的作用力F1增加,A對B的支持力也增加,根據(jù)牛頓第三定律,B對A的作用力為F2增加;再對ABC整體分析,受重力、地面支持力、地面的靜摩擦力、墻壁的支持力,根據(jù)平衡條件,地面的支持力等于整體的重力,故加上C物體后,地面的支持力F3變大,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。 9.B　解析 以滑輪為研究對象,受a、b、OO'繩子的拉力而平衡,a、b繩子拉力大小等于a的重力,其合力與OO'繩子的拉力等大反向。將物塊c輕輕放在a上,a、b繩子拉力增大,其合力增大,合力方向不變,繩OO'與豎直方向的夾角不變,繩OO'的張力一

15、定變大,A、C錯(cuò)誤、B正確;以b為研究對象,b繩拉力沿水平方向的分力等于b與桌面間的摩擦力,變大,D錯(cuò)誤。 10.AC　解析 以小圓柱體Q為研究對象,分析受力情況,作出受力示意力圖,如圖甲所示。F1與F2方向垂直,則F1sinβ=F2sinα=mg,分析可知,α增大,β減小,MN對Q的彈力F1減小,P對Q的彈力F2增大,故A正確,B錯(cuò)誤。若剛開始,擋板在最低點(diǎn),處于水平位置,對整體受力分析可知,整體水平方向不受力,桌面對P的摩擦力為零,當(dāng)Q運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí),對整體受力分析可知,整體水平方向不受力,桌面對P的摩擦力仍為零,則整個(gè)過程中,桌面對P的摩擦力先增大后減小,故C正確。對P研究,作出受力如

16、圖乙,地面對P的彈力FN=Mg+F2sinα,F2增大,α增大,所以FN增大,故D錯(cuò)誤。故選AC。 甲　　　　　　　乙 11.A　解析對磁鐵受力分析,受重力G、磁力F、支持力FN和摩擦力Ff,如圖所示,故A正確;開始瞬間,重力與摩擦力二力平衡,故B錯(cuò)誤;由于始終平衡,故合力為零,鐵板對磁鐵的作用力與磁鐵重力平衡,保持不變,故C錯(cuò)誤;沿鐵板方向,由平衡條件得:Ff=Gsinθ,θ減小,所以Ff減小,故D錯(cuò)誤。 12. CD　解析開始時(shí)甲手中繩子上的拉力大小等于工件的重力,當(dāng)工件向左移動時(shí),甲手中繩子上的拉力等于工件的重力和乙手中繩子上的拉力的合力大小,如圖所示,由此可知甲手中

17、繩子上的拉力和乙手中繩子上的拉力均不斷增大,A錯(cuò)誤,D正確。設(shè)θ為甲手中繩子與豎直方向的夾角,對甲受力分析,有FTsinθ=Ff甲,FTcosθ+FN=m甲g,工件向左移動時(shí),FT增大,工人甲位置不動,即θ角不變,所以樓頂對甲的支持力FN不斷減小,B錯(cuò)誤。對乙受力分析,樓頂對乙的摩擦力Ff乙等于乙手中繩子的拉力FT乙,對工件受力分析,有FTsinφ=FT乙(φ為工件和滑輪間的繩子與豎直方向的夾角),則FTsinφ=Ff乙,由φ<θ,則Ff乙

18、β,受力分析如圖所示。繩子中各部分的張力相等,Fa=Fb=F,則α=β。滿足2Fcosα=mg,d=lasinα+lbsinα=lsinα,即sinα=dl,F=mg2cosα,d和l均不變,則sinα為定值,α為定值,cosα為定值,繩子的拉力保持不變,故A正確,C錯(cuò)誤;將桿N向右移一些,d增大,則sinα增大,cosα減小,繩子的拉力增大,故B正確;換掛質(zhì)量更大的衣服,繩子拉力變大,衣服位置不變,D錯(cuò)誤。 14. CD　解析 選兜籃、王進(jìn)及攜帶的設(shè)備整體為研究對象,受力分析如圖所示,繩OD的拉力為F1,與豎直方向的夾角為θ,繩CD的拉力為F2,與豎直方向的夾角為α。根據(jù)幾何知識知:θ+2α=π2,β=π2+α,由正弦定理可得F1sinα=F2sinθ=mgsinπ2+α,變形得F1tanα=F22cosα-1cosα=mg,運(yùn)動過程中α變大,故F1增大,F2減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件可知兩繩拉力的合力大小等于mg,C正確;α=30°時(shí),θ=30°,可求出F2=33mg,D正確。 10