2022高考物理二轮复习第一部分专题一力与物体的平衡练习含解析.doc

力与物体的平衡
1.如下图，一件重为G的衣服悬挂在等腰衣架上，衣架顶角θ＝106°，底边水平，不计摩擦。那么衣架一侧对衣服的作用力大小为(　　)
A.G B．G
C. D．G
解析　以衣服为研究对象，进行受力分析如图，衣架两侧对衣服的作用力的合力与重力等大反向，所以F＝＝·＝G，选项B正确。
答案　B
2．日本石头平衡大师Kokei Mikuni能不可思议地将石头堆叠在一起保持静止，以下说法正确的选项是(　　)
A．B石头对A石头的支持力大于A石头对B石头的压力
B．B石头对A石头的作用力就是A石头的重力
C．B石头对A石头的作用力一定经过A石头的重心
D．B石头与A石头之间一定没有摩擦力
解析　B石头对A石头的支持力与A石头对B石头的压力是相互作用力，根据牛顿第三定律，一定是大小相等的，选项A错误；B石头对A石头的作用力的施力物体是B石头，而A石头的重力的施力物体是地球，故B石头对A石头的作用力不是A石头的重力，选项B错误；A石头受重力和B石头对A石头的作用力，根据平衡条件，两个力作用在同一条直线上，故B石头对A石头的作用力一定经过A石头的重心，选项C正确；B石头与A石头的接触面可能是斜面，故B石头与A石头间可能有静摩擦力，选项D错误。
答案　C
3.(2022·江苏苏州一模)如下图，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，PQ的延长线过半圆柱横截面圆心O，且与水平面成30°角。在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R。整个装置处于静止状态，那么以下说法正确的选项是(　　)
A．N对PQ的压力大小为mg
B．N对PQ的压力大小为mg
C．N对M的压力大小为mg
D．N对M的压力大小为mg
解析　对球N受力分析，设M对N的支持力为F1，PQ对N的支持力为F2，由几何关系可知，F1和F2与G的夹角相等，均为30°，那么F1＝F2＝＝mg，又根据牛顿第三定律，可知选项D正确。
答案　D
4．(2022·河南平顶山模拟)粗糙水平地面上的圆柱体将光滑斜劈压在竖直墙壁上，其截面如下图。现用水平向左的推力F缓慢推动圆柱体，使斜劈缓慢向上移动一小段距离，那么(　　)
A．斜劈对墙壁的压力不变
B．水平推力F逐渐减小
C．水平地面对圆柱体的支持力逐渐变大
D．水平地面对圆柱体的摩擦力逐渐增大
解析　斜劈受三个力，重力、墙的水平弹力F1、圆柱体给它的弹力F2，其中重力大小方向均不变，F1、F2的方向不变，所以F1、F2的大小也不变，故A正确；考虑斜劈和圆柱体整体，地面对圆柱体的支持力等于两者重力之和，保持不变，那么地面对圆柱体的摩擦力f也保持不变，故C、D错误；又F＝F1＋f，所以F大小也不变，故B错误。
答案　A
5．(2022·河北邯郸模拟)如下图，滑块放在水平地面上，左边受一个弹簧拉力作用，弹簧原长小于h，水平向右的拉力F拉动滑块，使滑块向右缓慢移动，并且滑块始终没有离开地面，那么在上述过程中，以下说法正确的选项是(　　)
A．弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力不变
B．弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力变小
C．弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力变小
D．弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力不变
解析　设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，弹簧弹力在竖直方向的分量Fy＝ksinθ，故Fy＝kh－kl0sinθ，当滑块向右移动时夹角减小，可知弹簧弹力的竖直分量在增大，故滑块与地面间的弹力减小，滑块与地面间的摩擦力减小，C正确。
答案　C
6.(2022·上海浦东调研)如下图，倾角θ＝30°的固定斜面上放一木箱，木箱与斜面间的动摩擦因数μ＝。现对木箱施加一拉力F，使木箱沿斜面向上做匀速直线运动。设F的方向与斜面的夹角为α，在α从0°逐渐增大到60°的过程中，保持木箱的速度恒定不变，那么(　　)
A．F先减小后增大 B．F先增大后减小
C．F一直增大 D．F一直减小
解析　如下图，木箱在四个力(G、F、N、f)作用下平衡，因为f＝μN，所以滑动摩擦力f与斜面支持力N的合力方向不变，可以将四力平衡转化为三力(F合、F、G)平衡。N与f的合力F合与N的夹角设为β，那么tanβ＝＝μ，即β＝30°。因为木箱的速度恒定不变，即木箱所受的合外力为零，那么G与F的合力F合′与F′合等大反向，所以当F垂直于F合反向延长线时F最小，此时α＝30°，所以α从0°逐渐增大到60°的过程中，F先减小后增大，故A正确。
答案　A
7．(2022·河北宜昌调研)可视为球形的雨滴在空中下落过程可视为先加速后匀速的直线运动，雨滴下落中所受空气阻力的大小与其下落速度的平方及其横截面积(雨滴上垂直速度方向的最大面积)的乘积成正比关系。假设空中两个正在匀速下落的雨滴直径之比为2∶3，那么此时的速度之比为(　　)
A. B．
C. D．
解析　匀速下落的雨滴所受重力大小与空气阻力大小相等，即mg＝kv2S，而雨滴质量m＝ρV＝πρd3，S＝πd2，由以上三式可知，为定值，所以速度之比等于直径的平方根之比，即雨滴直径之比为2∶3时，速度之比为，A正确。
答案　A
8.(多项选择)(2022·辽宁大连模拟)如下图，间距为0.3 m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨向上，大小随时间变化的规律为B＝(2＋2t)T。将一根长为0.3 m、质量为0.2 kg的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1 A、方向从a向b的电流。t＝0和t＝2 s时刻，导体棒刚好都能处于静止状态。取g＝10 m/s2。那么(　　)
A．平行导轨倾角θ＝30°
B．导体棒对平行导轨的压力为1 N
C．导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力为0.6 N
D．在t＝1 s时，导体棒所受的摩擦力为0
解析　据题意t＝0和t＝2 s时刻，导体棒恰好能处于静止状态，可知t＝0时，导体棒受到的摩擦力刚好到达最大值，方向沿导轨向上，t＝2 s时最大静摩擦力沿导轨向下，即t＝0时，mgsinθ＝fm＋B1IL，t＝2 s时，mgsinθ＋fm＝B2IL，联立得θ＝37°，fm＝0.6 N，故A错误，C正确；导体棒对导轨的压力为FN＝mgcos37°＝1.6 N，故B错误；t＝1 s 时，BIL＝mgsinθ，导体棒所受摩擦力为零，故D正确。
答案　CD
9.(2022·河北唐山调研)如下图，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上外表水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比(　　)
A．A对B的作用力减小
B．B对A的支持力减小
C．木板对B的支持力减小
D．木板对B的摩擦力增大
解析　开始和转到虚线位置时，A对B的作用力都等于A的重力，大小不变，A项错误；木板转到虚线位置后倾角减小，B受到的摩擦力Ff＝(mA＋mB)gsinθ减小，即木板对B的摩擦力减小，B对木板的压力FN＝(mA＋mB)gcosθ增大，木板对B的支持力也增大，C、D两项错误；转到虚线位置时物体B的上外表倾斜，对A受力分析，易知，B对A的支持力减小，B项正确。
答案　B
10.(2022·江西南昌等五地市联考)如下图，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为O，三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上，小环c上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a、b，通过不断调整三个小环的位置，最终三小环恰好处于平衡位置，平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半。小环的质量为m，重力加速度为g，轻绳与c的摩擦不计。那么(　　)
A．a与大环间的弹力大小为mg
B．绳子的拉力大小为mg
C．c受到绳子的拉力大小为3mg
D．c与大环间的弹力大小为3mg
解析　三个小圆环能静止在光滑的圆环上，由几何知识知：a、b、c恰好能组成一个等边三角形，对a受力分析如下图：
在水平方向上：FTsin30°＝FNsin60°
在竖直方向上：FTcos30°＝mg＋FNcos60°
解得：FN＝mg；FT＝mg，故A、B错误；c受到绳子拉力的大小为FT，那么2FTcos30°＝3mg，故C正确；以c为研究对象，受力分析得：
在竖直方向上：FN1＝mg＋2FT′cos30°
又FT′＝FT
解得：FN1＝mg＋2mg×＝4mg，故D错误。
答案　C
0011.(2022·安徽合肥二模)如下图，不可伸长的轻质细线AB、BC、CD相互连接在一起，物体P、Q分别悬挂于B、C两点，整个系统处于静止状态。物体Q的质量m＝2.4 kg，细线AB与竖直方向的夹角、细线BC及CD与水平方向的夹角均为θ＝37°，重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
(1)求细线BC上的拉力大小和物体P的质量；
(2)所有细线能承受的最大拉力均为400 N，现增大两物体的质量，且保持细线的位置均不变，那么哪根细线先断？并求此时两物体的总质量。
解析　(1)系统静止时，结点C受三个力的作用，因细线BC、CD与水平面间的夹角相同，由对称性知两细线上的拉力大小相等
由2FTsinθ＝mg，代入数据解得FT＝20 N
系统静止时结点B也受三个力的作用，由平衡条件知
FABsinθ＝FTcosθ，FABcosθ＝mPg＋FTsinθ
代入数据解得mP＝ kg＝0.93 kg
(2)由FABcosθ＝mPg＋FTsinθ知细线AB最先到达最大拉力，因此细线AB先断
以物体P、Q整体为研究对象，由平衡条件知
Fmsinθ＝F′Tcosθ，Fmcosθ＋F′Tsinθ＝m总g
将Fm＝400 N代入解得m总＝50 kg
答案　(1)20 N　0.93 kg　(2)细线AB先断　50 kg
12．(2022·湖北黄岗中学调研)如下图，放在粗糙固定斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态。轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点，轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角θ＝53°，斜面倾角α＝37°，物块A和B的质量分别为mA＝5 kg、mB＝1.5 kg，弹簧的劲度系数k＝500 N/m，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)弹簧的伸长量x；
(2)物块A受到的摩擦力。
解析　(1)对结点O受力分析如下图：
根据平衡条件，有：FTcosθ－mBg＝0，FTsinθ－F＝0，
且：F＝kx，解得：x＝4 cm；
(2)设物块A所受摩擦力沿斜面向下，对物块A做受力分析如下图：
根据平衡条件，有：FT′－Ff－mAgsinα＝0，且FT′＝FT，解得：Ff＝－5 N，即物块A所受摩擦力大小为5 N，方向沿斜面向上。
答案　(1)4 cm　(2)5 N　方向沿斜面向上
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