2023年高考物理二輪復習：力與物體的平衡（含解析）

專題01力與物體的平衡

1.圖中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始終處于靜止狀態(tài)，當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，下列說

法錯誤的是（）

A.刀受到的滑動摩擦力向后B.磨刀石受到地面的靜摩擦力向后

C.磨刀石受到四個力的作用D.地面和磨刀石之間有兩對相互作用力

【答案】C

【詳解】A.當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，刀受到的滑動摩擦力向后，故A正確，不符合題意；

B.當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，刀對磨刀石摩擦力向前，根據(jù)平衡條件可知，磨刀石受到地面的

靜摩擦力向后，故B正確，不符合題意；

C.磨刀石受到重力、地面支持力、刀的摩擦力和地面摩擦力以及刀的壓力（否則不會有摩擦力），共5個

力作用，故C錯誤，符合題意；

D.地面和磨刀石之間有兩對相互作用力分別是磨刀石對地面的壓力與地面對磨刀石的支持力，地面對磨

刀石摩擦力與磨刀石對地面的摩擦力，故D正確，不符合題意。

故選C。

2.如圖所示，在水平力尸作用下A、B保持靜止。若A與B的接觸面是水平的，且用0,則（）

A.A的受力個數(shù)可能是3個B.A的受力個數(shù)可能是5個

C.B的受力個數(shù)可能是3個D.B的受力個數(shù)可能是5個

【答案】D

【詳解】對系統(tǒng)受力分析可知，斜面對B摩擦力可能為零

AB.對A受力分析，由平衡條件得：A受重力，B對A的支持力，水平力尸，以及B對A的摩擦力四個

力的作用，故AB錯誤；

CD.對B受力分析：B至少受重力、A對B的壓力、A對B的靜摩擦力、斜面對B的支持力，還可能受

到斜面對B的摩擦力，故D正確，C錯誤。

故選D。

3.如圖所示，水平放置的電子秤上有一磁性玩具，玩具由啞鈴狀物件P和左端有玻璃擋板的凹形底座。

構(gòu)成，其重量分別為Gp和GQ。用手使尸的左端與玻璃擋板靠近時，感受到尸對手有靠向玻璃擋板的力，

P與擋板接觸后放開手，尸處于“磁懸浮”狀態(tài)（即尸和。的其余部分均不接觸），P與0間的磁力大小為凡

下列說法正確的是（）

A.0對尸的磁力大小等于Gp

B.尸對0的磁力方向豎直向下

C.。對電子秤的壓力大小等于GQ+F

D.電子秤對Q的支持力大小等于Gp+GQ

【答案】D

【詳解】AB.由題意可知，因手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到尸對手有靠向玻璃擋板的力，即

。對P有水平向左的磁力；尸與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)，則說明。對尸有豎直向上的磁

力，則0對尸的磁力方向斜向左上方向，其磁力廠大小大于Gp,選項AB錯誤；

CD.對的整體受力分析，豎直方向電子秤對。的支持力大小等于Gp+Gq,即。對電子秤的壓力大

小等于GP+GQ,選項c錯誤，D正確。

故選D。

4.某同學課間幫助老師抬水。如圖所示為某時刻該同學同時抬兩桶相同的水，并保持靜止狀態(tài)，下列說

法正確的是（）

B

A

A.A桶受到的摩擦力大于自身重力，所以沒有掉下來

B.增加對A桶的握力，可以增加摩擦力

C.A桶和B桶的受到人給的作用力相同

D.B桶位置更高，所以人給B桶作用力更大

【答案】C

【詳解】AB.依題意，可知A桶處于豎直狀態(tài)且靜止，由平衡條件可知A桶受到的摩擦力等于自身的重

力；增加對A桶的握力，并不能增加A桶受到的摩擦力，故AB錯誤；

CD.A、B兩桶均處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知，A桶和B桶受到人給的作用力相同，大小等于桶的重

力，且方向豎直向上，人給桶的作用力與桶所處的位置高低無關(guān)，故C正確，D錯誤。

故選C。

5.如圖所示為影視攝影區(qū)的特技演員高空速滑的圖片，鋼索與水平方向的夾角牝30。，質(zhì)量為機的特技演

員（輕繩、輕環(huán)質(zhì)量忽略不計），利用輕繩通過輕質(zhì)滑環(huán)懸吊在滑索下。在勻速下滑過程中，下列說法正

確的是（）

A.演員處于完全失重狀態(tài)B.繩子對演員的作用力為0

C.鋼索對滑環(huán)的摩擦力為0.5〃?gD.鋼索與滑環(huán)間的動摩擦因數(shù)為0.5

【答案】C

【詳解】A.特技演員勻速下滑，加速度為0,即不超重，亦不失重，A錯誤；

B.特技演員勻速下滑，加速度為0,即繩子對人的作用力與演員重力大小相等，B錯誤;

CD.對演員、輕繩、輕環(huán)整體進行受力分析如圖所示

特技

演員

/////////\

則有

N=mgcos0,mgsin3=f=JLIN

解得

/=0.5mg,pi=—

3

C正確，D錯誤。

故選C。

6.某同學在家衛(wèi)生大掃除中用拖把拖地，沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏如圖所示，此時推力與水平方向

的夾角為凡且拖把剛好做勻速直線運動，則（）

A.拖把所受地面的摩擦力為尸sin。

B.地面對拖把的作用力方向與水平向左的夾角小于e

c.從某時刻開始保持力尸的大小不變，減小廠與水平方向的夾角凡地面對拖把的支持力既變小

D.同學對推桿的作用力與推桿對拖把的作用力是一對平衡力

【答案】c

【詳解】A.對拖把進行受力分析如圖所示

mg

可得摩擦力為尸cos。，故A錯誤；

B.地面對拖把的作用力為支持力和摩擦力的合力，該合力應該與加g和廠的合力等大反向，該合力方向與

水平向左的夾角大于凡故B錯誤；

C.豎直方向有

F^=mg+FsinO

則e減小，然減小，故c正確;

D.同學對推桿的作用力與推桿對拖把的作用力方向相同，受力對象不同，不是一對平衡力，故D錯誤;

故選Co

7.2022年北京冬奧會跳臺滑雪空中技巧比賽場地邊，有一根系有飄帶的風力指示桿，教練員根據(jù)飄帶的

形態(tài)提示運動員現(xiàn)場風力的情況。若飄帶可視為粗細一致的勻質(zhì)長繩，其所處范圍內(nèi)風速水平向右、大小

恒定且不隨高度改變。當飄帶穩(wěn)定時，飄帶實際形態(tài)最接近的是（

【詳解】設風速度為V,取飄帶上任意長度為x（x趨近于0）的質(zhì)量為加，飄帶寬度為d,與水平方向夾

角為巴則該部分飄帶的重力和所受風力分別為

G=mg,F=kxdv2sinQ

則重力與風力的的合力與豎直方向的夾角為

八Fkdxv2sin3

tan0=—=--------------

Gmg

整理可得

1kv2dL

cos6mg

任意長度為尤的飄帶重力相等，所受風力的大小相等，貝Ijcosd恒定，則飄帶為一條傾斜的直線，故A正確,

BCD錯誤。

故選Ao

8.如圖所示是戶外露營中使用的一種便攜式三腳架，它由三根完全相同的輕桿通過較鏈組合在一起，每

根桿均可繞較鏈自由轉(zhuǎn)動。將三腳架靜止放在水平地面上，吊鍋通過細鐵鏈掛在三腳架正中央。三根桿與

豎直方向的夾角均為6=37。，吊鍋和細鐵鏈的總質(zhì)量為加，支架與錢鏈之間的摩擦忽略不計，則（）

每根桿對地面的摩擦力大小為:

A.每根桿中的彈力大小為B."g

C.減小0時桿對地面壓力增大D.減小。時桿對地面摩擦力增大

【答案】B

【詳解】A.以吊鍋和細鐵鏈為研究對象，設每根桿中的彈力為外,在豎直方向上，根據(jù)平衡條件可得

3FNCOS37°=mg

解得

L5

故A錯誤；

B.每根桿對地面的摩擦力大小為

f=FNsin37°=^mg

故B正確；

C.以整個裝置為研究對象，設地面對每根桿的支持力為心,由平衡條件可知

3%=mg

可得

、

%r=~1mg

因此無論增加。還是減小仇N地大小不變，因此根據(jù)牛頓第三定律可知，每根桿對地面壓力不變，大小為

；〃?g,三根桿對地面的總壓力也不變，大小為mg,故C錯誤；

D.由前面分析可知每根桿對地面摩擦力大小為

f=FNSm0=^^.sind=H!^n6

N3cos6>3

因此當6減小時，每根桿對地面摩擦力減小。另外由于三根桿對地面摩擦力大小相等，方向在水平面上互

成60。，根據(jù)力的合成可知，三根桿對地面的合摩擦力為零，且不隨0變化而變化，故D錯誤。

故選Bo

9.半圓形光滑絕緣細桿固定在豎直面內(nèi)，。為圓心。可視為質(zhì)點的甲、乙兩個帶電小球穿在細桿上，其

靜止時的位置如圖所示，甲、乙兩球的質(zhì)量分別為"“、加2,則回：巧等于（

37。上心53°

0

A.4：3B.3：4C.3：5D.5：3

【答案】B

【詳解】ABCD.假設甲乙兩球之間的靜電力為尸，對甲乙受力分析結(jié)合數(shù)學正弦定理有

Fm2g

sin53°sin45°sin37°sin451

嗎_3

m24

故B正確，ACD錯誤。

故選Bo

io.如圖所示，一絕緣細線豎直懸掛一小球在水平地面上固定一根勁度系數(shù)為〃的絕緣輕質(zhì)彈簧，彈

簧上端與小球C相連，在小球4和。之間懸停一小球5,當系統(tǒng)處于靜止時，小球5處在4S兩小球的中

間位置。已知三小球質(zhì)量均為冽，電荷量均為9，電性未知。則下列判斷正確的是（）

相鄰兩小球之間的間距為q\~彈簧的形變量為粵

C.細線對小球N的拉力大小為竽D.小球C受到的庫侖力大小為等

oO

【答案】B

【詳解】A.如圖甲所示，以小球8為研究對象，小球4和小球C分別對小球3的庫侖力大小相等，且小

球/和小球C對小球3的合力與小球3的重力等大反向，所以小球/和小球8帶異種電荷，小球3和小

球C帶同種電荷，即小球/和小球C對小球8的庫侖力大小均為

由庫侖定律可得

彷21

了=丁g

解得小球A和小球B之間距離為

故A錯誤;

C.如圖乙所示，以小球/為研究對象，受到小球3向下的庫侖力為

受到小球C向下的庫侖力是受到小球2的;‘即為

所以小球/受到的拉力為

"T=mg+FB+及=

故C錯誤;

BD.如圖丙所示，以小球C為研究對象，小球C受到小球5向下的庫侖力為

受到N向上的庫侖力為

則小球C對彈簧的壓力為

/=工-刊+mg=?

O

小球。受到向上的彈力為

與=%=粵

由胡克定律得

解得彈簧的形變量為

1img

X=

8k'

故B正確；D錯誤。

故選B。

AQ

BQ、下

1cVO

、瑞

y

mgnigmg

甲乙丙

11.如圖所示，將一鋁質(zhì)薄圓管豎直放在表面絕緣的臺秤上，圓管的電阻率為夕，高度為4，半徑為尺，厚

度為d（d遠小于R）。整個裝置處于方向豎直向下、磁感應強度大小8=〃（左＞0）均勻磁場中。則從f=0

時刻開始，下列說法正確的是（）

A.從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向

B.圓管中的感應電動勢大小為2兀筋R

kR'hd

c.圓管中的感應電流大小為一廠

2P

D.臺秤的讀數(shù)會隨時間推移而增大

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向，故A錯誤;

B.根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，圓管中的感應電動勢大小為

E=—=S—=nR2k

Nt△t

故B錯誤;

C.根據(jù)電阻定律可知，圓管在沿感應電動勢方向的電阻為

R-

dh

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圓管中的感應電流大小為

EkRdh

T1=—=--

R2p

故C正確;

D.根據(jù)對稱性以及左手定則可知，圓管所受合安培力為零，臺秤的讀數(shù)始終不變，故D錯誤。

故選C。

12.如圖所示，間距為上的足夠長平行光滑導軌所在平面與水平面之間的夾角為凡勻強磁場的方向是豎

直方向，磁感應強度大小為瓦將一根長為公質(zhì)量為〃?的導體棒垂直放置在導軌上，導體棒中通以方向

從。向6的電流，此時金屬棒靜止在軌道上，則下列說法正確的是（）

A.勻強磁場的方向豎直向下

B.導體棒所受安培力方向豎直向上

C.導體棒中電流大小為就熱

D.其他條件不變，僅電流方向突然反向，則金屬棒可能繼續(xù)保持靜止

【答案】A

【詳解】AB.如果磁場方向豎直向上，由左手定則可知，安培力水平向右，導體棒所受合力不可能為零,

導體棒不可能靜止，則磁場方向豎直向下，故A正確，B錯誤:

C.磁場的方向為豎直向下時，導體棒受到水平向左的安培力作用，同時還受豎直向下的重力和垂直于導

軌向上的支持力作用，三力合力可以為零，由力的平衡有

F=BIL=mgtan0

解得

mgland

1-----------

BL

故C錯誤;

D.其他條件不變，僅電流方向突然反向，則安培力水平向右，導體棒所受合力不可能為零，導體棒不可

能靜止，故D錯誤。

故選Ao

13.如圖所示，豎直平面內(nèi)有三根輕質(zhì)細繩，繩1水平，繩2與水平方向成60。角，。為結(jié)點，繩3的下

端拴接一質(zhì)量為小、長度為/的導體棒，棒垂直于紙面靜止，整個空間存在豎直向上、磁感應強度大小為

3的勻強磁場。現(xiàn)向?qū)w棒通入方向向里、大小由零緩慢增大到4的電流，可觀察到導體棒緩慢上升到與

繩1所處的水平面成30。角時保持靜止。已知重力加速度為g。在此過程中，下列說法正確的是（）

////////.

A.繩1受到的拉力先增大后減小

B.繩2受到的拉力先增大后減小

C.繩3受到的拉力最大值為百,咫

D.導體棒中電流的值為曲唱

【答案】D

【詳解】AB.對整體分析，重力大小和方向不變，繩1、2彈力方向不變，根據(jù)左手定則，安培力水平向

右逐漸增大，有平衡條件得

水平方向

=F2cos600+BII

豎直方向

F2sin60°=mg

電流逐漸變大，則大增大、工不變，故AB錯誤；

C.當電流增大到時，安培力與重力的合力最大，即繩3的拉力最大

最大值為

故C錯誤;

D.對導體棒受力分析得

tan30°=^

故D正確。

故選Do

14.（多選）如圖甲所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁向上攀爬，繩的一端固定在較高處的4點，另

一端拴在人的腰間。點（重心處）。在人向上攀爬的過程中可以把人簡化為乙圖所示的物理模型：腳與崖

壁接觸點為。點，人的重力G全部集中在C點，。到C點可簡化為輕桿，NC為輕繩。己知。。長度不變,

人向上攀爬過程中的某時刻/OC構(gòu)成等邊三角形，則（）

甲乙

A.輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對平衡力

B.在此時刻，輕繩對人的拉力大小等于G

C.在虛線位置時，輕繩NC承受的拉力更小

D.在虛線位置時，OC段承受的壓力不變

【答案】BD

【詳解】A.輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力