2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 物體的平衡-專項(xiàng)訓(xùn)練 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題一力與運(yùn)動(dòng)第1講物體的平衡-專項(xiàng)訓(xùn)練1.如圖所示,輕質(zhì)網(wǎng)兜兜住重力為G的足球,用輕繩掛于光滑豎直墻壁上的A點(diǎn),輕繩的拉力為FT,墻壁對(duì)足球的支持力為FN,則()A.FT<FNB.FT=FNC.FT>GD.FT=G2.2024年某熱門(mén)電影講述了一個(gè)女孩通過(guò)學(xué)習(xí)拳擊實(shí)現(xiàn)自我蛻變的勵(lì)志故事.沙袋用繩豎直懸掛,運(yùn)動(dòng)員對(duì)沙袋施加300N的作用力,通過(guò)調(diào)整施力方向使沙袋緩慢移動(dòng),嘗試了各種施力方向后發(fā)現(xiàn)繩偏離豎直方向的最大夾角為30°,則沙袋的重力為()A.150N B.1503NC.300N D.600N3.為便于提拎,用一根細(xì)繩按如圖所示方法綁住一個(gè)立方體盒子.已知盒子質(zhì)量為m,邊長(zhǎng)為a,細(xì)繩總長(zhǎng)為12a,打結(jié)用去2a.用手拎住結(jié)點(diǎn)O把盒子提在空中,不計(jì)細(xì)繩與盒子間的阻力,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是 ()A.打結(jié)用去的繩越多,則繩中張力越小B.打結(jié)用去的繩的多少對(duì)繩中張力沒(méi)有影響C.繩中張力大小為36D.繩中力大小為234.如圖甲所示,質(zhì)量為M、傾角為θ的斜面體放在粗糙水平地面上,質(zhì)量為m的物塊恰好能靜止在斜面上.如圖乙所示,現(xiàn)作用在物塊上一平行于斜面向上的力F,使物塊沿斜面勻速上滑,斜面體始終不動(dòng),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度大小為g,則()A.物塊受到的支持力大小為mgsinθB.物塊受到的摩擦力大小為mgcosθC.地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為mgsin2θD.地面對(duì)斜面體的支持力大小為mgcos2θ5.如圖所示,水平面上固定兩排平行的半圓柱體,重為G的光滑圓柱體靜置其上,a、b為相切點(diǎn),∠aOb=90°,半徑Ob與重力的夾角為37°.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,則圓柱體受到的支持力Fa、Fb大小為 ()A.Fa=0.6G,Fb=0.4GB.Fa=0.4G,Fb=0.6GC.Fa=0.8G,Fb=0.6GD.Fa=0.6G,Fb=0.8G6.如圖所示,帶有等量異種電荷的兩個(gè)小球A、B分別套在絕緣桿MN、NP上,兩桿固定在一起,其中NP部分粗糙,MN部分光滑,NP水平且與MN處于同一豎直面內(nèi),∠MNP為鈍角.A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)A、B兩球間距為L(zhǎng)1.現(xiàn)緩慢推動(dòng)B球向左移動(dòng)一小段距離,A球也緩慢移動(dòng),當(dāng)B球到達(dá)C點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)時(shí),撤去水平推力,A、B依然均處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)A、B兩球間距為L(zhǎng)2,則 ()A.L1=L2B.L1>L2C.小球B在C點(diǎn)靜止時(shí)受到的摩擦一定比初始時(shí)受到的摩擦力小D.小球B在C點(diǎn)靜止時(shí)受到的摩擦一定比初始時(shí)受到的摩擦力大7.如圖所示為長(zhǎng)度相同、平行放置的硬質(zhì)通電直導(dǎo)線a、b的截面圖.a導(dǎo)線放置在O點(diǎn)正下方的粗糙水平地面上,b導(dǎo)線通過(guò)絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),且Oa=Ob.開(kāi)始時(shí),a導(dǎo)線通以垂直于紙面向里的恒定電流,b導(dǎo)線靜止于實(shí)線位置.現(xiàn)將b導(dǎo)線中的電流緩慢增大,b導(dǎo)線緩慢移動(dòng)到虛線位置再次靜止.通電直導(dǎo)線的粗細(xì)可忽略不計(jì),b導(dǎo)線移動(dòng)過(guò)程中a導(dǎo)線始終保持靜止且兩導(dǎo)線保持平行.下列說(shuō)法正確的是()A.b導(dǎo)線中的電流方向垂直于紙面向里B.b導(dǎo)線在實(shí)線位置時(shí)所受安培力的方向與Ob垂直C.a導(dǎo)線對(duì)地面的壓力逐漸增大D.b導(dǎo)線緩慢移動(dòng)的過(guò)程中,細(xì)線對(duì)b導(dǎo)線的拉力逐漸變大8.如圖所示,A、B兩小球帶等量異種電荷,電荷量為q,A球被一根絕緣輕繩系于O點(diǎn),B球固定在絕緣輕桿上,兩球穩(wěn)定時(shí)位于同一高度,輕繩與豎直方向的夾角為60°.已知兩球質(zhì)量均為m,重力加速度為g,靜電力常量為k.下列說(shuō)法正確的是 ()A.A、B兩球間的距離為kB.輕繩的拉力大小為3mgC.B球?qū)p桿的作用力大小為2mgD.若B球的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則穩(wěn)定后,A、B間的庫(kù)侖力大小變?yōu)樵瓉?lái)的2倍9.如圖所示,輕質(zhì)細(xì)線一端拴接一質(zhì)量為m的小球,另一端懸掛于天花板上的O點(diǎn),在外力F、重力G和細(xì)線拉力FT的作用下處于平衡狀態(tài).初始時(shí),F水平,細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,細(xì)線與F的夾角為α.下列說(shuō)法中正確的是 ()A.保持小球位置及θ角不變,緩慢減小α角直至α=θ,則F先增大后減小B.保持F水平,緩慢增大θ角,則F逐漸減小,FT逐漸增大C.保持F大小不變,方向沿逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到豎直,則θ角逐漸增大D.保持α角不變,緩慢增大θ角,直至懸線水平,則F一直增大10.如圖所示,在光滑定滑輪C正下方與C相距為h的A處固定一電荷量為Q(Q>0)的點(diǎn)電荷,電荷量為q的帶正電小球B用絕緣細(xì)線拴著,細(xì)線跨過(guò)定滑輪,另一端用適當(dāng)大小的力F拉住,使B處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)B與A點(diǎn)的距離為R,B和C之間的細(xì)線與AB垂直.若B所受的重力為G,緩慢拉動(dòng)細(xì)線(始終保持B平衡)直到B接近定滑輪,靜電力常量為k,環(huán)境可視為真空,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.F保持不變 B.F逐漸增大C.B受到的庫(kù)侖力大小不變 D.B受到的庫(kù)侖力逐漸減小11.一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、粗細(xì)可忽略的導(dǎo)體棒A緊靠在一個(gè)足夠長(zhǎng)的絕緣半圓柱體底端靜止,半圓柱體固定在水平面上,導(dǎo)體棒A與半圓柱體表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,其截面如圖所示.整個(gè)空間中加有沿半圓柱體半徑向內(nèi)的輻向磁場(chǎng),半圓柱體表面處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,在導(dǎo)體棒A中通入方向垂直于紙面向外的變化電流,使導(dǎo)體棒A沿半圓柱體從底端緩慢向上滑動(dòng),導(dǎo)體棒A跟圓心的連線與水平方向的夾角用θ表示.在導(dǎo)體棒A從底端運(yùn)動(dòng)到頂端的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.當(dāng)tanθ=μ時(shí),導(dǎo)體棒A所受的安培力最大B.導(dǎo)體棒A所受的摩擦力先增大后減小C.導(dǎo)體棒A所受重力與支持力的合力大小不變D.導(dǎo)體棒A所受重力和安培力的合力與安培力方向的夾角變大12.如圖所示,金屬棒ab置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架cdef上,ab棒與框架接觸良好.從某一時(shí)刻開(kāi)始,給這個(gè)空間施加一個(gè)斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),并且磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,ab棒仍靜止.在磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大的過(guò)程中,關(guān)于ab棒受到的摩擦力,下列說(shuō)法正確的是 ()A.摩擦力大小不變,方向向右B.摩擦力變大,方向向右C.摩擦力變大,方向向左D.摩擦力變小,方向向左13.沿邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體的四條水平棱上分別放置無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線,其豎直截面如圖所示,導(dǎo)線中電流方向均垂直于紙面向外,A、B中電流大小均為I0,C、D中電流大小均為2I0,在截面中心處水平放置的一長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài),電流方向垂直于紙面向里,電流大小為I0.已知無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線在其周圍空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=kIr,其中I為通電導(dǎo)線中的電流,r為該點(diǎn)與導(dǎo)線間的距離,k為比例系數(shù),則 (A.導(dǎo)體棒的重力為kIB.導(dǎo)體棒的重力為2kIC.導(dǎo)體棒中的電流加倍后,導(dǎo)體棒仍能靜止D.導(dǎo)線A、B、C、D中的電流同時(shí)加倍后,導(dǎo)體棒仍能靜止參考答案與詳細(xì)解析1.C[解析]關(guān)于足球的受力分析如圖所示,設(shè)拉力與豎直方向夾角為θ,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知FN=Gtanθ,FT=Gcosθ,因此FT>G,FT>FN,故C2.D[解析]沙袋受到重力G、繩的拉力FT和運(yùn)動(dòng)員施加的作用力F,如圖所示為三個(gè)力構(gòu)成的矢量三角形,根據(jù)力的三角形中G的大小和方向都不變,F的大小不變而方向可變,FT的大小和方向都可變,可知當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的施力方向與繩子垂直時(shí),繩偏離豎直方向的夾角最大,由于最大夾角為30°,所以沙袋的重力為G=Fsin30°=600N,故D正確3.C[解析]化立體圖為平面圖,可得主視圖如圖所示,由平衡條件可知,四段細(xì)繩中張力沿水平方向的分力兩兩抵消,沿豎直方向的分力之和與盒子重力平衡,有4Fcosθ=mg,斜向的細(xì)繩長(zhǎng)度為L(zhǎng)=12a-6a-2a4=a,由幾何關(guān)系知12a=Lsinθ,解得θ=30°,則F=36mg,C正確,D錯(cuò)誤;打結(jié)用去的繩越多,則L越小,θ越大,4.C[解析]物塊恰好能靜止在斜面上時(shí),對(duì)物塊受力分析,可得Ffm=mgsinθ=μmgcosθ,物塊沿斜面勻速上滑時(shí),對(duì)物塊受力分析,可得物塊受到的支持力大小為FN=mgcosθ,物塊受到的摩擦力大小為Ff=μmgcosθ=mgsinθ,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)物塊受力分析,可得F=μmgcosθ+mgsinθ=2mgsinθ,對(duì)物塊和斜面體整體分析,可得地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Ff1=Fcosθ=mgsin2θ,地面對(duì)斜面體的支持力大小為FN1=(m+M)g-Fsinθ=(m+M)g-2mgsin2θ,故C正確,D錯(cuò)誤.5.D[解析]根據(jù)題意,圓柱體的受力分析如圖甲所示,并得到力的矢量三角形如圖乙所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知Fa=Gsin37°=0.6G,Fb=Gcos37°=0.8G,選項(xiàng)D正確.6.C[解析]對(duì)A球進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡的分析方法,A球受到的重力大小和方向均不變,支持力的方向不變,庫(kù)侖力的方向在改變,由于B球向左移動(dòng),假若A球不動(dòng),則庫(kù)侖力與豎直方向的夾角減小,由矢量三角形可知A受到的庫(kù)侖力和支持力都要減小,根據(jù)庫(kù)侖定律的表達(dá)式可得A、B之間的距離應(yīng)變大,A球應(yīng)下移,最終A球再次達(dá)到受力平衡,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)A、B整體受力分析,如圖乙所示,根據(jù)平衡條件可得B所受的摩擦力Ff=F支sinθ,由于F支變小,所以Ff變小,故C正確,D錯(cuò)誤.7.C[解析]對(duì)b導(dǎo)線受力分析,只有a、b導(dǎo)線間的安培力為斥力時(shí)b導(dǎo)線才能平衡,根據(jù)“同向電流吸引,反向電流排斥”,可知b導(dǎo)線中的電流方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲?故A錯(cuò)誤;對(duì)b導(dǎo)線受力分析如圖所示,△Oab與力的矢量三角形相似,有mgOa=FTOb=F安ab,由于mgOa不變,Ob長(zhǎng)度也不變,所以拉力FT的大小也不變,同時(shí)F安與Ob方向不會(huì)垂直,故B、D錯(cuò)誤;將a、b導(dǎo)線看作一個(gè)整體,在豎直方向上,整體所受的重力不變,細(xì)線的拉力大小不變,但拉力與豎直方向的夾角變大,則拉力的豎直分力變小,所以地面的支持力變大,由牛頓第三定律可得,a8.C[解析]對(duì)A球受力分析,受到重力mg、輕繩的拉力FT和庫(kù)侖力F庫(kù),由平衡條件得FTsin60°=F庫(kù)=kq2r2,FTcos60°=mg,解得F庫(kù)=3mg,FT=2mg,r=kq23mg,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)B球受力分析,受到重力mg、庫(kù)侖力F庫(kù)和輕桿的作用力F,由平衡條件得F=F庫(kù)2+mg2=3mg2+mg2=2mg,根據(jù)牛頓第三定律可知,B球?qū)p桿的作用力大小為2mg,故C正確;若B球的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則穩(wěn)定后,A球會(huì)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使得輕繩與豎直方向的夾角變大9.D[解析]小球受到重力G、細(xì)線的拉力FT和外力F,根據(jù)三角形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,如圖甲所示,保持小球位置及θ角不變,緩慢減小α角直至α=θ,則F先減小后增大,A錯(cuò)誤;如圖乙所示,保持F水平,緩慢增大θ角,則F逐漸增大,FT逐漸增大,B錯(cuò)誤;如圖丙所示,保持F大小不變,方向沿逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到豎直,則θ角先增大后減小,C錯(cuò)誤;如圖丁所示,保持α角不變,緩慢增大θ角,直至懸線水平,則F一直增大,D正確.甲乙丙丁10.C[解析]對(duì)B進(jìn)行受力分析,如圖所示,由幾何關(guān)系可知,幾何三角形ABC和力的三角形GDB相似,由對(duì)應(yīng)邊成比例可得G?=F'L,由于同一根細(xì)線上的拉力相等,故F=F',則F=F'=GL?,由于在緩慢拉線的過(guò)程中,G、h不變,L逐漸減小,所以F逐漸減小,A、B錯(cuò)誤;庫(kù)侖力F1=kQqR2,在B球緩慢移動(dòng)過(guò)程中,始終滿足G?=F1R=kQqR3,可知R的大小不變,即小球B與11.A[解析]導(dǎo)體棒在上升至某位置時(shí)的受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可知FN=mgsinθ,F安=mgcosθ+Ff,其中導(dǎo)體棒A所受摩擦力Ff=μFN,解得導(dǎo)體棒A所受的安培力F安=mg1+μ2sin(θ+φ),其中sinφ=11+μ2,θ在0~90°范圍內(nèi)增大,可知安培力先增大后減小,當(dāng)θ+φ=90°時(shí),導(dǎo)體棒A所受的安培力最大,此時(shí)sinφ=cosθ,解得tanθ=μ,故A正確;在到達(dá)頂端前的過(guò)程中,θ一直增大,根據(jù)前面的表達(dá)式可知FN一直增大,Ff一直增大,故B錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件可知,重力與支持力的合力F合=F安-Ff=mgcosθ,其大小隨θ增大而減小,故C錯(cuò)誤;令支持力和滑動(dòng)摩擦力的合力方向與摩擦力方向的夾角為β,則有tanβ=FNFf=FNμFN=1μ,即支持力和摩擦力的合力方向與摩擦力方向的夾角始終不變12.B[解析]由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小恒定,方向由b到a,由左手定則可判斷,ab棒受到的安培力F方向向左