2021年高考物理二輪復(fù)習(xí)：力與物體的平衡

一單項(xiàng)選擇題

1.如圖所示，在固定斜面上的一物塊受到一外力尸的作用，尸平行于斜面向上.若要物塊

在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為居和

F2（F2>0）.由此可求出（）

A.物塊的質(zhì)量

B.斜面的傾角

C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力

D.物塊對(duì)斜面的正壓力

【答案】C

【解析】設(shè)斜面傾角為仇斜面對(duì)物塊的最大靜摩擦力為Ff,當(dāng)F取最大值Q時(shí)，最大

靜摩擦力桿沿斜面向下，由平衡條件得Q=mgsin9+R；當(dāng)/取最小值B時(shí)，F(xiàn)f沿斜

面向上，由平衡條件得F2=，"gsin。一代,聯(lián)立兩式可求出最大靜摩擦力選項(xiàng)C

正確.FN=mgcosO,F}+F2=2mgsin6,所以不能求出物塊的質(zhì)量、斜面的傾角和物塊對(duì)斜

面的正壓力.

2.如圖，兩個(gè)輕環(huán)。和6套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上：一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端

各系一質(zhì)量為，〃的小球.在。和。之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時(shí)，內(nèi)人間的距離恰

好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為（）

A.fB.當(dāng)“

C.mD.2m

【答案】C

【解析】由于輕環(huán)不計(jì)重力，故細(xì)線對(duì)輕環(huán)的拉力的合力與圓弧對(duì)輕環(huán)的支持力等大反向，

即沿半徑方向；又兩側(cè)細(xì)線對(duì)輕環(huán)拉力相等，故輕環(huán)所在位置對(duì)應(yīng)的圓弧半徑為兩細(xì)線的角

平分線，因?yàn)閮奢p環(huán)間的距離等于圓弧的半徑，故兩輕環(huán)與圓弧圓心構(gòu)成等邊三角形；又小

球?qū)?xì)線的拉力方向豎直向下，由幾何知識(shí)可知，兩輕環(huán)間的細(xì)線夾角為120。，對(duì)小物塊

進(jìn)行受力分析，由三力平衡知識(shí)可知，小物塊質(zhì)量與小球質(zhì)量相等，均為"，，C項(xiàng)正確.

3.如圖所示，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度方向與水平方向夾角為30。且斜向右上方，勻強(qiáng)磁場的方

向垂直于紙面（圖中未畫出）.一質(zhì)量為〃八電荷量為q的帶電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）以與水平方

向成30。角斜向左上方的速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g,貝U（）

A.勻強(qiáng)磁場的方向可能垂直于紙面向外

B.小球一定帶正電荷

C.電場強(qiáng)度大小嘴

D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為骨

【答案】C

【解析】小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的合力為零，假設(shè)小球帶正電，則小球的受力情況如圖

甲所示，小球受到的洛倫茲力沿虛線但方向未知，小球受到的重力與電場力的合力與洛倫茲

力不可能平衡，故小球不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)不成立，小球一定帶負(fù)電，選項(xiàng)B錯(cuò)

誤；小球的受力情況如圖乙所示，小球受到的洛倫茲力一定斜向右上方，根據(jù)左手定則，勻

強(qiáng)磁場的方向一定垂直于紙面向里，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)幾何關(guān)系，電場力大小"E="?g,洛

倫茲力大小解得E=臂,,選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.

qvB

4.如圖所示，一小球放置在木板與豎直墻面之間.設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N1,球?qū)δ景宓?/p>

壓力大小為電.以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)

到水平位置.不計(jì)摩擦，在此過程中（）

A.M始終減小，M始終增大

B.M始終減小，心始終減小

C.N1先增大后減小，M始終減小

D.M先增大后減小，M先減小后增大

【答案】B

【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析，如圖所示，設(shè)板與墻夾角為仇轉(zhuǎn)到水平位置過程中。逐漸

增大，M=mgcot優(yōu)N2'=N2,M=弟）,而在第一象限內(nèi)Sin。為增函數(shù)，cot。為減函數(shù),

可知隨著6增大，M和M都減小，則只有B正確.

5.如圖甲、乙、丙是生活中三種不同的背包方式.為了研究方便，假設(shè)背包者身體均呈豎直,

因而可認(rèn)為每條背包帶均在豎直面內(nèi).甲中背包帶對(duì)人的肩部的作用力設(shè)為招；乙中的背包

帶與豎直方向的夾角為仇如圖），其背包帶對(duì)人肩部的作用力設(shè)為丙中的兩根背包帶與

豎直方向的夾角均為仇如圖），其每根背包帶對(duì)人肩部的作用力均為尸3.若三種情況所背的包

完全相同，不考慮背包跟人體間的摩擦，則關(guān)于凡、B、B大小的下列關(guān)系正確的是（）

甲乙丙

A.尸1>尸2B.F2>F3C.F|>F3D.F3=F2

【答案】B

【解析】由圖可知，題圖甲中背包帶沿豎直方向，所以每一根背包帶的作用力都等于05〃g,

則背包帶對(duì)肩部的作用力等于兩根背包帶的作用力的和，即等于*=“?；乙圖中，背包受

到重力、腿部的支持力和肩膀的作用力如圖a：

題圖丙中，背包受到兩邊肩膀的作用力，如圖b所示，則：=2Acos。

所以:3恐

由以上的分析可得：F|<F2.尸3<尸2，由于夾角6是未知的，所以不能判變大B與重力犯？

的大小關(guān)系，因此不能判斷出入與Q的大小關(guān)系,所以只有選項(xiàng)B正確.

6.如圖，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場，兩個(gè)帶電小球P和。用相同的絕緣細(xì)繩懸

掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則（）

A.P和。都帶正電荷

B.P和Q都帶負(fù)電荷

C.P帶正電荷，°帶負(fù)電荷

D.P帶負(fù)電荷，。帶正電荷

【答案】D

【解析】對(duì)P、。整體進(jìn)行受力分析可知，在水平方向上整體所受電場力為零，所以尸、Q

必帶等量異種電荷，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)尸進(jìn)行受力分析可知，勻強(qiáng)電場對(duì)它的電場力應(yīng)水

平向左，與Q對(duì)它的庫侖力平衡，所以尸帶負(fù)電荷，。帶正電荷，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤.

7.質(zhì)量為m的四只完全相同的足球疊成兩層放在水平面上，底層三只足球剛好接觸成三角形,

上層一只足球放在底層三只足球的正上面，系統(tǒng)保持靜止.若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，

貝女)

A.底層每個(gè)足球?qū)Φ孛娴膲毫椤?g

B.底層每個(gè)足球之間的彈力為零

C.下層每個(gè)足球?qū)ι蠈幼闱虻闹С至Υ笮橥?/p>

D.足球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)至少為小

【答案】B

4

【解析】根據(jù)整體法，設(shè)下面每個(gè)球?qū)Φ孛娴膲毫鶠槭琋，則3入=4但，故樂=爭砥，A

錯(cuò)誤；四個(gè)球的球心連線構(gòu)成了正四面體，下層每個(gè)足球之間的彈力為零，B正確；上層足

球受到重力、下層足球?qū)ι蠈幼闱虻娜齻€(gè)支持力，由于三個(gè)支持力的方向不是豎宜向上，所

以三個(gè)支持力在豎直方向的分量之和等于重力，則下層每個(gè)足球?qū)ι蠈幼闱虻闹С至Υ笮〈?/p>

于弩，C錯(cuò)誤；根據(jù)正四面體幾何關(guān)系可求，尸與“吆夾角的余弦值cos6=半，正弦值

sin9=乎，則有F--^+mg=FN=^mg,坐尸=斤，解得尺=乎"?g,尸=乎，"g,貝(I-----

產(chǎn)g

=孚，所以足球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)至少為半，故D錯(cuò)誤.

OO

8三段細(xì)繩OA、08、0C結(jié)于。點(diǎn)，另一端分別系于豎直墻壁、水平頂壁和懸掛小球，穩(wěn)

定后0A呈水平狀態(tài).現(xiàn)保持。點(diǎn)位置不變，緩慢上移A點(diǎn)至。點(diǎn)的過程中，關(guān)于0A繩

上的拉力變化情況的判斷正確的是（）

A.一直增大B.一直減小

C.先增大后減小D.先減小后增大

【答案】D

【解析】可運(yùn)用動(dòng)態(tài)圖解法，由圖可知，當(dāng)0A與0B垂直時(shí)，0A上的拉力最小，故D

正確.

F=mg

9.如圖在傾斜的直桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)通過輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體,

在圓環(huán)沿桿向下滑動(dòng)的過程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向，則（）

A.圓環(huán)只受三個(gè)力作用

B.圓環(huán)一定受四個(gè)力作用

C.物體做勻加速運(yùn)動(dòng)

D.輕繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力

【答案】B

【解析】懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向，則圓環(huán)和物體均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò);

對(duì)圓環(huán)受力分析，圓環(huán)要保持平衡狀態(tài)必受到重力、繩的拉力、桿的支持力、桿對(duì)圓環(huán)的摩

擦力四個(gè)力作用，A錯(cuò)，B對(duì).

10.如圖所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A（A、8接觸面

豎直），此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，8剛好不下滑.已知A與8間的動(dòng)摩擦因數(shù)為加，A與地面間

的動(dòng)摩擦因數(shù)為山，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.A與B的質(zhì)量之比為（）

—?BA

._J_D1-〃W2c1+41〃2c2+

A.o.V.D.

〃l"2"1"2〃32

【答案】B

【解析】對(duì)滑塊A、8整體在水平方向上有尸=〃2（"以+”"應(yīng)；對(duì)滑塊8在豎直方向上有〃

=〃?蟠；聯(lián)立解得：意詈，選項(xiàng)B正確.

二不定項(xiàng)選擇題

1.如圖所示，一根輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)重力為G的小球，開始時(shí)輕繩處于垂

直狀態(tài)，輕繩所能承受的最大拉力為2G,現(xiàn)對(duì)小球施加一個(gè)方向始終水平向右的力F,使

球緩慢地移動(dòng)，則在小球緩慢地移動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）

A.力F逐漸增大

B.力尸的最大值為小G

C.力尸的最大值為2G

D.輕繩與豎直方向夾角最大值9=30。

【答案】AB

【解析】對(duì)小球受力分析，如圖中:

由平衡條件得：F=Gtan0,8逐漸增大，則尸逐漸增大，故A正確；如圖乙，小球緩慢地

移動(dòng)過程中，。逐漸增大，f的最大值為2G,則可得cos0=^=3,0=60。，此時(shí)尸達(dá)到

最大值為小G,故B正確，C、D錯(cuò)誤；故選A、B.

2.如圖所示，兩個(gè)帶電小球4、8分別處于光滑絕緣的豎直墻面和斜面上，且在同一豎直平

面內(nèi).用水平向左的推力尸作用于B球，兩球在圖示位置靜止.現(xiàn)將8球沿斜面向上移動(dòng)一小

段距離，發(fā)現(xiàn)A球隨之向上移動(dòng)少許，兩球在虛線位置重新平衡.重新平衡后與移動(dòng)前相比，

下列說法正確的是（）

I、

r

A.墻面對(duì)A的彈力變小B.斜面對(duì)B的彈力不變

C.推力尸變大D.兩球之間的距離變大

【答案】ABD

【解析】利用整體法可知，斜面對(duì)B球支持力的豎直分量等于A、B兩帶電小球的重力之和，

斜面傾角不變，斜面對(duì)8球支持力不變，故斜面對(duì)8的彈力不變，B選項(xiàng)正確；庫侖力與

豎直方向的夾角變小，而豎直分量不變，故庫侖力變小，A、8間的距離變大，故D正確;

因庫侖力水平分量減小，故A正確，C錯(cuò)誤.

3.如圖所示，一根通電的導(dǎo)體棒放在傾斜的粗糙斜面上，置于圖示方向的勻強(qiáng)磁場中，處于

靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)增大電流，導(dǎo)體棒仍靜止，則在增大電流過程中，導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小

變化情況可能是（）

B

人a____________

A.一直增大B.先減小后增大

C.先增大后減小D.始終為零

【答案】AB

【解析】若尸交＜〃?gsina,因安培力方向向上，則摩擦力方向向上，當(dāng)尸戈增大時(shí)，F(xiàn)咪減小

到零，再向下增大，B項(xiàng)對(duì)，C^D項(xiàng)錯(cuò)；若尸Q"?gsina,摩擦力方向向下，隨?增大而

一直增大，A項(xiàng)對(duì).

4.如圖所示，一輛小車靜止在水平地面上，車內(nèi)固定著一個(gè)傾角為60。的光滑斜面。4,光滑

擋板OB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m的圓球放在斜面與擋板之間，擋

板與水平面的夾角0=60。，下列說法正確的是（）

A.若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60。，則球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大

B.若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60。，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小

C.若保持擋板不動(dòng)，則球?qū)π泵娴膲毫Υ笮椤?g

D.若保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則球?qū)醢宓膲毫赡転榱?/p>

【答案】CD

【解析】若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60。，根據(jù)圖象可知，見先減小后增大，根

據(jù)牛頓第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο葴p小后增大，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；球處于靜止?fàn)顟B(tài)，

受力平衡，對(duì)球進(jìn)行受力分析，如圖所示，0、/以及G構(gòu)成的三角形為等邊三角形，根

據(jù)幾何關(guān)系可知，a=a="吆，故選項(xiàng)C正確；若保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加

速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)總和重力G的合力正好提供加速度時(shí)，球?qū)醢宓膲毫榱?，故選項(xiàng)D正

確.

5.如圖所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上，三條細(xì)繩結(jié)于。點(diǎn).一

條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q,P、。兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，

另一條繩0A在外力F的作用下使夾角6V90。.現(xiàn)緩慢改變繩0A的方向至。>90。，且保持

結(jié)點(diǎn)。位置不變，整個(gè)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是（）

A.繩0A的拉力先減小后增大

B.斜面對(duì)物塊P的摩擦力的大小可能先減小后增大

C.地面對(duì)斜面體有向右的摩擦力

D.地面對(duì)斜面體的支持力大于物塊P和斜面體的重力之和

【答案】ABD

【解析】緩慢改變繩的方向至6>90。的過程，04拉力的方向變化如圖2,從1位置到

2位置到3位置所示，可見0A的拉力先減小后增大，。尸的拉力一直增大；故A正確；若

開始時(shí)尸受繩子的拉力比較小，則斜面對(duì)P的摩擦力沿斜面向上，。尸拉力一直增大，則摩

擦力先變小后反向增大,故B正確；以斜面和PQ整體為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件：

斜面受地面的摩擦力與0A繩子水平方向的拉力等大反向，故摩擦力方向向左，C錯(cuò)誤；以

斜面體和P為研究對(duì)象，在豎直方向上有：M^g+MPg=N+F'cosa,故符g+Mpg,

故D正確.

6.如圖所示，水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面，斜面與水平面的夾角為。一根輕質(zhì)絕緣細(xì)

線的一端固定在斜面頂端，另一端系有一個(gè)帶電小球A,細(xì)線與斜面平行.小球A的質(zhì)量為

加、電量為/小球4的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球8,兩球心的高度相同、間距為

d靜電力常量為4,重力加速度為g，兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷.小球A靜止在斜面上，則（）

A.小球A與B之間庫侖力的大小為民

B.當(dāng)）=心嗓』,細(xì)線上的拉力為零

c.當(dāng)。=心嗯時(shí),細(xì)線上的拉力為零

D.當(dāng)號(hào)=、居霖時(shí)，斜面對(duì)小球A的支持力為零

Cl\1KldllC/

【答案】AC

【解析】根據(jù)庫侖定律可知小球A與8之間的庫侖力大小為吊，A正確；小球A受重力、

■?

庫侖力和支持力作用，若細(xì)線上的拉力為零，由平衡條件可得妗=/?gtan。解得。=

心嚶2,B錯(cuò)誤，C正確；因?yàn)閮尚∏驇N電荷，所以斜面對(duì)小球A的支持力不可能

為零，D錯(cuò)誤.

7.如圖所示，一只貓?jiān)谧肋吤偷貙⒆啦紡聂~缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面.若魚缸、桌

布、桌面兩兩之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中（）

A.桌布對(duì)魚缸摩擦力的方向向左

B.魚缸在桌布上的滑動(dòng)時(shí)間和在桌面上的相等

C.若貓?jiān)龃罄?，魚缸受到的摩擦力將增大

D.若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面

【答案】BD

【解析】當(dāng)桌布被拉出時(shí)，魚缸由靜止到向右運(yùn)動(dòng)，但它相對(duì)于桌布來說，仍向左運(yùn)動(dòng)，由

于滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，因此桌布對(duì)魚缸的摩擦力的方向應(yīng)向右，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤；因?yàn)轸~缸、桌布、桌面兩兩之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等，魚缸受到桌布向右的摩擦力與

它受到桌面向左的摩擦力大小相等，所以魚缸向右加速的加速度大小與向右減速的加速度大

小相等，方向相反，魚缸的初速度為零，末速度也為零，根據(jù)對(duì)稱性可知，魚缸做加速運(yùn)動(dòng)

的時(shí)間與做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，選項(xiàng)B正確：若貓?jiān)龃罄?，桌布的加速度更大，但?/p>

由