2025屆高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題分層突破練1力與物體的平衡習(xí)題

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.(2024廣西卷)工人卸貨時(shí)常利用斜面將重物從高處滑下。如圖所示,三個(gè)完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長(zhǎng)直木板下滑,貨箱各表面材質(zhì)和粗糙程度均相同。若1、2、3號(hào)貨箱與直木板間摩擦力的大小分別為Ff1、Ff2和Ff3,則()A.Ff1<Ff2<Ff3 B.Ff1=Ff2<Ff3C.Ff1=Ff3<Ff2 D.Ff1=Ff2=Ff3答案D解析設(shè)斜面與水平面的夾角為θ,滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN=μmgcosθ,滑動(dòng)摩擦力與接觸面積無關(guān),三種情況的滑動(dòng)摩擦力大小相等,選項(xiàng)D正確。2.(2024河南濮陽(yáng)期中)如圖所示,a、b兩物體在豎直向上的恒力F作用下,一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動(dòng),a、b兩物體的質(zhì)量分別為ma、mb,重力加速度為g,空氣阻力不計(jì),則()A.a物體與墻壁間存在彈力和摩擦力作用B.a物體受4個(gè)力作用C.a物體對(duì)b物體的作用力垂直于接觸面D.恒力F等于mag答案B解析對(duì)物體a、b整體受力分析,受重力、恒力F,水平方向墻壁對(duì)a沒有支持力,否則整體不會(huì)平衡,墻壁對(duì)a沒有支持力,也就沒有摩擦力,由平衡條件得F=(ma+mb)g,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;a對(duì)b的合力與b的重力平衡,a物體對(duì)b物體的作用力豎直向上,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a物體受到重力、b給它的摩擦力和壓力、外力F,共4個(gè)力作用,選項(xiàng)B正確。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°+FT=mg,解得F=FN=334.(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·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°=Ff=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項(xiàng)目,蹺蹺板在幼兒園以及公共娛樂健身場(chǎng)所都可以見到。某實(shí)驗(yàn)小組利用該娛樂設(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端等高的過程中,下列說法正確的是()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Ff=(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')gsinα-μ(m+m')gcosα=0,解得7.(2024湖北名校聯(lián)盟聯(lián)考)中國(guó)古代建筑源遠(yuǎn)流長(zhǎng),門閂就凝結(jié)了勞動(dòng)人民的智慧和汗水。如圖是一種豎直門閂的原理圖,當(dāng)在水平槽內(nèi)向右推動(dòng)下方木塊A時(shí),木塊B沿豎直槽向上運(yùn)動(dòng),方可啟動(dòng)門閂。A、B間的接觸面與水平方向成45°角,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,木塊B質(zhì)量為m,重力加速度大小為g。假設(shè)水平槽、豎直槽表面均光滑,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。為了使門閂啟動(dòng),施加在木塊A上的水平力F至少為()A.713mg B.1013C.107mg D.13答案D解析對(duì)A、B受力分析如圖所示,門閂剛好啟動(dòng)時(shí),對(duì)A在水平方向上有F=FNsin45°+μFNcos45°,對(duì)B在豎直方向上有FN'cos45°=mg+μFN'sin45°,又FN=FN',解得F=137mg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Ff=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=9.(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=10.(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r11.(多選)(2024湖南長(zhǎng)沙模擬)如圖所示,三根等長(zhǎng)的光滑桿構(gòu)成三角架,OA桿豎直放置。兩小球用細(xì)繩相連后,分別套在OA、OB兩桿上,套在OA桿上的小球質(zhì)量為m,在圖示中位線位置恰能保持靜止?，F(xiàn)將三角架繞A端在豎直平面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),直到AB桿水平。重力加速度大小為g。下列說法正確的是()A.套在OB桿上的小球質(zhì)量為2mB.OA桿對(duì)小球的彈力一直增大C.OB桿對(duì)小球的彈力先增大后減小D.轉(zhuǎn)至AB桿水平時(shí)繩上的拉力為7mg答案ABD解析設(shè)保持靜止時(shí)細(xì)繩上的拉力為F,對(duì)OA桿上的小球有Fcos60°=mg,對(duì)OB桿上的小球有Fcos