2025屆高考物理二輪專題復習與測試專題強化練一力與物體的平衡

專題強化練（一）力與物體的平衡1.(2024·惠州市期末)目前很多教室里的黑板都采用鐵質(zhì)材料制成，用磁性材料做的黑板擦可以吸附在黑板上，如圖所示。下列關(guān)于黑板擦受力說法正確的是(A)A．黑板擦與黑板間存在三對作用力與反作用力B．黑板擦一共受到3個力的作用C．黑板擦受到的磁吸引力大于黑板對它的彈力D．黑板對黑板擦的作用力為零解析：黑板擦受到的磁吸引力與黑板對它的彈力，大小相等、方向相反，故C錯誤；黑板擦受到重力、支持力、摩擦力和吸引力，黑板擦一共受到4個力的作用，故B錯誤；黑板與黑板擦間存在三對作用力與反作用力，相互作用的彈力、相互作用的磁力，相互作用的靜摩擦力，故A正確；黑板對黑板擦的作用力與其自身重力等大反向，不為零，故D錯誤。2.(2024·潮州市期末)如圖所示，沿豎直方向懸掛著一鐵制棋盤，具有磁性的棋子能被吸附在棋盤上保持靜止狀態(tài)，忽略棋子間的相互作用力。對于被吸附在棋盤上由不同材質(zhì)制成的棋子，下列說法正確的是(A)A．越重的棋子所受摩擦力越大B．磁性越大的棋子所受摩擦力越大C．與棋盤接觸面積越大的棋子所受摩擦力越大D．接觸面越粗糙的棋子所受摩擦力越大解析：根據(jù)棋子受力平衡可知棋子所受到的摩擦力大小始終等于棋子的重力，與磁性強弱無關(guān)，故A正確，B錯誤；根據(jù)前面分析可知棋子所受到的摩擦力大小等于棋子的重力，故棋子與棋盤間接觸面積越大，棋子所受的摩擦力不一定越大，同理接觸面越粗糙的棋子所受摩擦力不一定越大，故C、D錯誤。3．(多選)(2024·佛山市質(zhì)檢)如圖所示的“空氣彈簧”是由多個充氣橡膠圈疊加制成，其“勁度系數(shù)”與圈內(nèi)充氣的多少有關(guān)。橡膠圈內(nèi)充氣越多，則(BC)A．橡皮圈越容易被壓縮B．橡皮圈越不容易被壓縮C．空氣彈簧的“勁度系數(shù)”越大D．空氣彈簧的“勁度系數(shù)”越小解析：橡膠圈內(nèi)充氣越多，橡膠圈內(nèi)氣體的壓強越大，橡皮圈越不容易被壓縮，則空氣彈簧的“勁度系數(shù)”越大。4．(2024·廣東省二模)家用燃氣爐架如圖甲所示，其有四個對稱分布的爪，若將總質(zhì)量一定的鍋放在爐架上，如圖乙所示(側(cè)視圖)，忽略爪與鍋之間的摩擦力，若鍋是半徑為R的球面，正對的兩爪間距為d，則下列說法正確的是(A)A．R越大，爪與鍋之間的彈力越小B．R越大，爪與鍋之間的彈力越大C．d越大，鍋受到的合力越大D．d越大，爪與鍋之間的彈力越小解析：對鍋進行受力分析如圖所示，爐架的四個爪對鍋的彈力的合力與鍋受到的重力大小相等，方向相反，即4Fcosθ＝mg，cosθ＝eq\f(\r(R2－\f(d2,4)),R)，則R越大，爪與鍋之間彈力越小，故A正確，B錯誤；同理d越大，爪與鍋之間彈力越大，鍋受到的合力為零，故C、D錯誤。5．圖甲所示的是一直角斜槽，斜槽的棱MN與水平面的夾角為θ，兩槽面關(guān)于豎直面對稱。圖乙是斜槽的截面圖，一個橫截面為正方形的物塊恰能沿此斜槽勻速下滑。若兩槽面的材料相同，則物塊和槽面之間的動摩擦因數(shù)為(B)A．eq\f(1,2)tanθ B．eq\f(\r(2),2)tanθC．tanθ D．eq\r(2)tanθ解析：物塊恰能沿斜槽勻速下滑，根據(jù)平衡條件有mgsinθ＝2f，eq\r(2)FN＝mgcosθ，f＝μFN，聯(lián)立可得μ＝eq\f(\r(2),2)tanθ。6．(2024·廣東四校期末)筷子夾球游戲深受人們的喜愛，選手用筷子夾起乒乓球從一個容器放到另一個容器，在規(guī)定時間內(nèi)搬運多者勝。某同學水平持筷(兩根筷子及球心在同一水平面內(nèi))夾著乒乓球的俯視圖如圖所示，則下列說法正確的是(C)A．乒乓球受到四個力的作用B．如果乒乓球靜止，則乒乓球受到筷子的摩擦力方向豎直向上C．如果乒乓球靜止，減小筷子間夾角θ，筷子對乒乓球的作用力大小不變D．如果乒乓球加速運動，筷子對乒乓球的彈力大小大于乒乓球?qū)曜拥膹椓Υ笮〗馕觯浩古仪蚴艿街亓?、兩個筷子對它的彈力、兩個筷子對它的摩擦力共五個力的作用，故A錯誤；如圖所示，如果乒乓球靜止，兩個筷子對乒乓球的彈力的合力水平向左，所以兩個摩擦力在水平方向都有分量，分量的合力向右，即FNsinθ＝f水平cosθ，乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是豎直向上，故B錯誤；如果乒乓球靜止，兩筷子夾角θ無論怎么變化，筷子給乒乓球的作用力總是與乒乓球的重力抵消，大小相等，即筷子給乒乓球的作用力保持不變，C正確；筷子對乒乓球的彈力和乒乓球?qū)曜拥膹椓κ且粚ψ饔昧εc反作用力，無論乒乓球是否有加速度，這兩個力的大小總是相等的，故D錯誤。7.如圖所示，質(zhì)量為m的木箱在大小為F的水平外力作用下，沿傾角為θ的斜面勻速向上運動。不計空氣阻力。下列說法正確的是(C)A．木箱所受合力大小為mgsinθ＋FcosθB．斜面對木箱的支持力大小為mgcosθC．斜面對木箱的摩擦力大小為Fcosθ－mgsinθD．斜面對木箱作用力的合力大小為F＋mg解析：由于木箱沿著斜面勻速向上運動，根據(jù)木箱受力平衡得木箱所受合力大小為0，A錯誤；由于垂直于斜面方向木箱受力平衡，可得斜面對木箱的支持力大小FN＝Fsinθ＋mgcosθ，B錯誤；由于沿斜面方向木箱受力平衡，有Fcosθ＝f＋mgsinθ，得斜面對木箱的摩擦力大小f＝Fcosθ－mgsinθ，C正確；斜面對木箱作用力的合力大小與重力和外力F的合力大小相同，即F合＝eq\r(F2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mg))2)，D錯誤。8.(多選)如圖所示，一內(nèi)表面光滑的半圓形凹槽放在粗糙的水平地面上，物塊(可看作質(zhì)點)靜置于槽內(nèi)最底部的A點處。現(xiàn)用一方向不變的斜向上的推力F把物塊從A點沿著凹形槽緩慢推至B點，整個過程中，凹槽始終保持靜止。設(shè)物塊受到凹槽的支持力為FN，則在上述過程中，下列說法正確的是(BC)A．F和FN都一直增大B．F一直增大，F(xiàn)N先減小后增大C．地面對凹槽的支持力一直減小D．地面對凹槽的摩擦力保持不變解析：由題意可知，在力F緩慢推動物塊的過程中，物塊處于動態(tài)平衡，且重力為恒力始終不變，推力的方向始終不變，重力、推力、圓弧面對物塊的彈力三力始終平衡，合力為零，則可做出力的矢量三角形，如圖所示，根據(jù)動態(tài)變化過程中的矢量三角形可知，推力F逐漸增大，圓弧面對物塊的彈力FN先減小后增大，故A錯誤，B正確；將小物塊和凹槽看成一個整體，由整體法分析可知，推力F斜向右上方，方向不變，但大小始終在增大，因此力F在豎直方向和水平方向的分力都在增大，由平衡條件可得，豎直方向有(M＋m)g＝Fsinθ＋FN′，水平方向有f＝Fcosθ，則地面對凹槽的支持力一直減小，地面對凹槽的摩擦力一直增大，故C正確，D錯誤。9.如圖所示，木板B放置在粗糙水平地面上，O為光滑鉸鏈。輕桿一端與鉸鏈O固定連接，另一端固定連接一質(zhì)量為m的小球A?，F(xiàn)將輕繩一端拴在小球A上，另一端通過光滑的定滑輪O′由力F牽引，定滑輪位于O的正上方，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)改變力F的大小使小球A和輕桿從圖示位置緩慢運動到O′正下方，木板始終保持靜止，則在整個過程中(D)A．外力F大小不變B．輕桿對小球的作用力大小變小C．地面對木板的支持力逐漸減小D．地面對木板的摩擦力逐漸減小解析：對小球A進行受力分析，三力構(gòu)成矢量三角形，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知矢量三角形與△O′OA相似，因此eq\f(mg,OO′)＝eq\f(F,O′A)＝eq\f(F′,OA)，緩慢運動過程中O′A越來越小，則F逐漸減小，故A錯誤；由于OA長度不變，桿對小球的作用力大小不變，故B錯誤；對木板，桿對木板的作用力大小不變，方向向右下，但桿的作用力與豎直方向的夾角越來越小，所以地面對木板的支持力逐漸增大，地面對木板的摩擦力逐漸減小，故C錯誤，D正確。10．如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過絕緣細繩跨過光滑的定滑輪與帶正電小球M連接，定滑輪左側(cè)連接物塊b的一段細繩與斜面平行，帶負電的小球N用絕緣細線懸掛于P點。設(shè)兩帶電小球在緩慢漏電的過程中，兩球心始終處于同一水平面上，并且b、c都處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是(B)A．b對c的摩擦力一定減小B．地面對c的支持力一定變大C．c對地面的摩擦力方向一定向左D．地面對c的摩擦力一定變大解析：小球不斷漏電，所以兩小球所受庫侖力逐漸減小，根據(jù)平衡條件可知繩子的拉力不斷減小，所以b所受的拉力也不斷減小，若b相對于斜面有向上運動的趨勢，則b對c的摩擦力減小，若b相對于斜面有向下運動的趨勢，則b對c的摩擦力增大，A錯誤；將b和c看成一個整體，其受重力(方向豎直向下)，支持力(方向豎直向上)，繩子給的拉力(方向沿斜面向上)以及摩擦力，根據(jù)正交分解法可知，豎直方向上有拉力在豎直方向上的分力與支持力的合力等于重力，當拉力減小時，地面對c的支持力一定變大，在水平方向上有拉力在水平方向上的分力等于摩擦力，所以摩擦力一定向左，由牛頓第三定律得c對地面的摩擦力方向一定向右，當拉力不斷減小時，地面對c的摩擦力也不斷減小，B正確，C、D錯誤。11．如圖所示，在勻強磁場中，質(zhì)量為m、長為L的導體棒用兩等長絕緣細線懸掛于同一水平線上的O、O′兩點，兩細線均與導體棒垂直。圖中直角坐標系的x軸與導體棒及OO′平行，z軸豎直向上。若導體棒中通以沿x軸正方向、大小為I的電流，導體棒靜止時細線與豎直方向夾角為θ，則磁感應(yīng)強度可能(D)A．沿x軸正方向，大小為eq\f(mg,IL)B．沿y軸正方向，大小為eq\f(mgcosθ,IL)C．沿z軸正方向，大小為eq\f(mgtanθ,IL)D．沿細線向下，大小為eq\f(mgsinθ,IL)解析：若磁感應(yīng)強度沿x軸正方向，與電流方向同向，導體棒不受安培力，導體棒不可能在題圖所示位置保持靜止，A錯誤；若磁感應(yīng)強度沿y軸正方向，由左手定則可知，導體棒所受安培力方向豎直向上，導體棒不可能在題圖所示位置保持靜止，B錯誤；若磁感應(yīng)強度沿z軸正方向，由左手定則可知，導體棒所受安培力方向沿y軸負方向，導體棒不可能在題圖所示位置保持靜止，C錯誤；若磁感應(yīng)強度沿細線向下，大小為eq\f(mgsinθ,IL)，則安培力大小F安＝mgsinθ，方向與細線垂直斜向右上方，安培力與細線的拉力的合力恰好與重力平衡，且導體棒靜止時細線與豎直方向夾角為θ，D正確。12．如圖所示，兩根間距為l的平行金屬導軌在同一水平面內(nèi)，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直放在導軌上。整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與金屬桿垂直且與導軌平面成θ角斜向上。閉合開關(guān)S，當電路中的電流為I時，金屬桿ab處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g。求：(1)金屬桿ab受到的安培力大小F；(2)導軌對金屬桿ab的支持力大小N；(3)滑動變阻器的滑片P向右移動，金屬桿ab受到的支持力減小，金屬桿ab仍保持靜止。某同學認為：由于金屬桿ab受到的支持力減小，所以它受到的摩擦力減小。你是否同意該同學的說法，請分析說明。解析