2025年高考二輪復(fù)習(xí)物理專題分層突破練1　力與物體的平衡

專題分層突破練1力與物體的平衡選擇題:1~7題每小題8分,8~11題每小題11分,共100分基礎(chǔ)鞏固1.(2021廣東卷)唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對(duì)直轅犁的優(yōu)勢(shì)之一是起土省力。設(shè)牛用大小相等的拉力F通過(guò)耕索分別拉兩種犁,F與豎直方向的夾角分別為α和β,α<β,如圖所示。忽略耕索質(zhì)量,耕地過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.耕索對(duì)曲轅犁拉力的水平分力比對(duì)直轅犁的大B.耕索對(duì)曲轅犁拉力的豎直分力比對(duì)直轅犁的大C.曲轅犁勻速前進(jìn)時(shí),耕索對(duì)犁的拉力小于犁對(duì)耕索的拉力D.直轅犁加速前進(jìn)時(shí),耕索對(duì)犁的拉力大于犁對(duì)耕索的拉力答案B解析耕索對(duì)曲轅犁拉力的水平分力為Fsinα,耕索對(duì)直轅犁拉力的水平分力為Fsinβ,耕索對(duì)曲轅犁拉力的豎直分力為Fcosα,耕索對(duì)直轅犁拉力的豎直分力為Fcosβ,因?yàn)棣?lt;β,所以Fsinα<Fsinβ,Fcosα>Fcosβ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)牛頓第三定律,曲轅犁勻速前進(jìn)時(shí),耕索對(duì)犁的拉力等于犁對(duì)耕索的拉力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;同理,直轅犁加速前進(jìn)時(shí),耕索對(duì)犁的拉力等于犁對(duì)耕索的拉力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2022廣東卷)右圖是可用來(lái)制作豆腐的石磨。木柄AB靜止時(shí),連接AB的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點(diǎn)是三根輕繩的結(jié)點(diǎn),F、F1和F2分別表示三根繩的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。下列關(guān)系式正確的是()A.F=F1 B.F=2F1C.F=3F1 D.F=3F1答案D解析對(duì)O點(diǎn)進(jìn)行受力分析,如圖所示,由幾何關(guān)系可知θ=30°。根據(jù)平衡條件得F1cos30°+F2cos30°=F,又F1=F2,解得F=3F1,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。3.(2024河北卷)如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)下端掛有一質(zhì)量為0.2kg的光滑均勻球體,球體靜止于帶有固定擋板的斜面上,斜面傾角為30°,擋板與斜面夾角為60°。若彈簧測(cè)力計(jì)位于豎直方向,示數(shù)為1.0N,g取10m/s2,擋板對(duì)球體支持力的大小為()A.33N B.1.0NC.233N D.2答案A解析對(duì)小球受力分析如圖所示,正交分解可得FNsin30°=Fsin30°,FNcos30°+Fcos30°+T=mg,解得F=FN=33N,選項(xiàng)A4.(2024廣東佛山二模)圖甲是一質(zhì)量分布均勻的長(zhǎng)方體藥箱,按圖乙所示的方式用輕繩懸掛在墻面一光滑的釘子P上,圖丙為右視圖。已知藥箱長(zhǎng)ab=30cm,質(zhì)量m=0.4kg,藥箱上表面到釘子的距離h=10cm,輕繩總長(zhǎng)度L=50cm,兩端分別系在O、O'兩點(diǎn),O是ad的中點(diǎn),O'是bc的中點(diǎn),不計(jì)藥箱與墻壁之間的摩擦力,g取10m/s2,則輕繩上拉力大小為()A.4N B.5N C.8N D.10N答案B解析根據(jù)幾何關(guān)系可知lPO=25cm,令OO'的中點(diǎn)為D,則2F·lDPlOP·hlDP=mg,解得5.(2024貴州貴陽(yáng)二模)兩小孩在庭院里用一板凳倒放在水平冰面上玩耍。其中一人坐在板凳上,另一人用與水平方向成37°角斜向下的恒力F推著板凳向前滑行,如圖所示。已知板凳上的小孩與板凳的總質(zhì)量為30.8kg,板凳與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.05,重力加速度大小取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。為使板凳做勻速直線運(yùn)動(dòng),F應(yīng)為()A.13N B.20N C.27N D.35N答案B解析板凳做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件可得Fcos37°=f=μFN,FN=mg+Fsin37°,解得F=20N,故選B。6.(多選)(2024寧夏銀川預(yù)測(cè))壓蹺蹺板是小朋友們特別喜歡的娛樂(lè)項(xiàng)目,蹺蹺板在幼兒園以及公共娛樂(lè)健身場(chǎng)所都可以見到。某實(shí)驗(yàn)小組利用該娛樂(lè)設(shè)施進(jìn)行物理研究,如圖所示。質(zhì)量為m的小球B置于光滑半球形凹槽A內(nèi),凹槽放置在蹺蹺板上,凹槽的質(zhì)量為m',當(dāng)板的傾角為α=30°時(shí),凹槽恰好靜止。令最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g,則在緩慢壓低蹺蹺板的Q端至跟P端等高的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.開始時(shí)凹槽受到沿蹺蹺板向上的摩擦力大小為mB.凹槽與蹺蹺板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為3C.小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K為mgD.蹺蹺板對(duì)凹槽的作用力逐漸增大答案BC解析將小球跟凹槽視為整體,開始時(shí)恰好靜止,根據(jù)受力平衡知f=(m+m')gsinα=m+m'2g,故A錯(cuò)誤;靜止時(shí),根據(jù)平衡條件有(m+m')gsinαμ(m+m')gcosα=0,解得μ=33,故B正確;小球所在處的凹槽切線總是水平的,那么小球?qū)Π疾鄣膲毫Υ笮∈冀K等于小球的重力,故C正確;蹺蹺板對(duì)凹槽的作用力與小球和凹槽整體的重力等大反向,由于小球、凹槽整體的重力不變,7.(2024廣東三模)如圖為一種簡(jiǎn)易“千斤頂”的示意圖,豎直輕桿被固定套管P限制,只能在豎直方向運(yùn)動(dòng),輕桿上方放置質(zhì)量為m的重物,輕桿下端通過(guò)小滑輪放在水平面上的斜面體上,對(duì)斜面體施加水平方向的推力F即可將重物緩慢頂起,若斜面體的傾角為θ,不計(jì)各處摩擦和阻力,為了頂起重物,下列說(shuō)法正確的是()A.θ越大,需要施加的力F越大B.θ越大,需要施加的力F越小C.θ越大,系統(tǒng)整體對(duì)地面的壓力越大D.θ越大,系統(tǒng)整體對(duì)地面的壓力越小答案A解析對(duì)斜面體受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件有FN'sinθ=F,將重物緩慢頂起,則有FN'cosθ=mg,聯(lián)立可得F=mgtanθ,則θ越大,需要施加的力F越大,故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)系統(tǒng)整體受力分析,系統(tǒng)整體對(duì)地面的壓力大小等于系統(tǒng)的總重力,與θ無(wú)關(guān),故C、D錯(cuò)誤。綜合提升8.(2024安徽馬鞍山一模)如圖所示,矩形平板abcd的cd邊固定在水平面上,平板與水平面的夾角為30°。質(zhì)量為m的物塊在平行于平板的拉力作用下,沿對(duì)角線ac方向斜向下勻速運(yùn)動(dòng),ac與cb邊的夾角為60°,物塊與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=33,重力加速度大小為g,則拉力大小為(A.14mg B.3C.12mg D.3答案C解析依題意,物塊所受摩擦力沿ca方向,大小為f=μmgcos30°=12mg,物塊所受重力平行于平板的下滑分力大小為mgsin30°=12mg,由幾何關(guān)系可知摩擦力與重力平行于平板下滑分力的夾角為120°,兩力的合力F合=12mg,由于物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以物塊在平行于平板的水平面上受力平衡,拉力大小為F拉=F合=12mg9.(2024浙江溫州預(yù)測(cè))用三根細(xì)線a、b、c將重力均為G的兩個(gè)小球1和2連接并懸掛,如圖所示。兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線a與豎直方向的夾角為30°,細(xì)線c水平。設(shè)細(xì)線a、b、c上的拉力分別為Fa、Fb、Fc,則()A.Fa=233G B.Fc=C.FaFc=2 D.答案C解析將兩小球看作一個(gè)整體,對(duì)整體受力分析,如圖所示,根據(jù)平衡條件有Facos30°=2G,Fasin30°=Fc,聯(lián)立解得Fa=433G,Fc=233G,FaFc=2,故A、B錯(cuò)誤,C正確;對(duì)兩小球隔離分析,利用平衡條件可得Fb10.(2024湖南衡陽(yáng)模擬)圖甲為烤腸機(jī),香腸放置在兩根水平的平行金屬桿中間,其截面圖如圖乙所示。假設(shè)香腸可視為質(zhì)量為m的均勻圓柱體,烤制過(guò)程中香腸質(zhì)量不變,半徑變大。忽略摩擦及金屬桿的熱脹冷縮,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()A.香腸烤熟前,金屬桿1對(duì)香腸的支持力大小為12B.香腸烤熟后,金屬桿1對(duì)香腸的支持力與豎直方向的夾角比烤熟前大C.香腸烤熟后,金屬桿1對(duì)香腸的支持力比烤熟前大D.香腸烤熟后與烤熟前相比,兩根金屬桿對(duì)香腸的合力不變答案D解析對(duì)香腸受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件有F1=F2,2F1cosθ=mg,解得香腸烤熟前,金屬桿1對(duì)香腸的支持力大小為F1=F2=mg2cosθ,A錯(cuò)誤;設(shè)金屬桿之間的距離為d,金屬桿的半徑為R,香腸的半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系有sinθ=d2R+r,香腸烤熟后,半徑r變大,則θ變小,F1變小,即金屬桿1對(duì)香腸的支持力與豎直方向的夾角比烤熟前小,金屬桿1對(duì)香腸的支持力比烤熟前小,B、C錯(cuò)誤;兩根金屬桿對(duì)香腸的合力與香腸的重力平衡,兩力等大反向11.(多選)(2024廣東揭陽(yáng)二模)如圖所示,一輕桿通過(guò)鉸鏈固定在豎直墻上的O點(diǎn),輕桿的另一端C用輕繩連接,輕繩的另一端固定在豎直墻上的A點(diǎn)。某人用豎直向下、大小為F的拉力作用于C點(diǎn),靜止時(shí)AOC構(gòu)成等邊三角形。下列說(shuō)法正確的是()A.此時(shí)輕繩的拉力大小為FB.此時(shí)輕繩的拉力大小為2FC.若緩慢增大豎直向下的拉力,同時(shí)緩慢延長(zhǎng)輕繩AC,則在OC到達(dá)水平位置之前,輕繩AC的拉力增大D.若緩慢增大豎直向下的拉力,同時(shí)緩慢延長(zhǎng)輕繩AC,則在OC到達(dá)水平位置之前,輕桿OC對(duì)C點(diǎn)的作用力減小答案AC解析輕桿通過(guò)鉸鏈固定在