題型二 物體平衡問題二-2023屆高考物理高頻題型專項訓(xùn)練

題型二物體平衡問題（2）——2023屆高考物理高頻題型專項訓(xùn)練

1.如圖所示是維修汽車所用的簡式千斤頂。當(dāng)搖動把手時，螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)?/p>

兩臂靠攏，從而將汽車頂起。當(dāng)車輪剛被頂起時汽車對千斤頂?shù)膲毫?.0x105N,

此時千斤頂兩臂間的夾角為120。，則下列判斷正確的是（）

A.此時兩臂受到的壓力大小均為2.0x105N

B.此時千斤頂對汽車的支持力為1.0xl（）5N

C.若搖動把手繼續(xù)頂起汽車，兩臂受到的壓力將減小

D.若搖動把手繼續(xù)頂起汽車，兩臂受到的壓力將增大

2.在各種慶典現(xiàn)場，我們往往會看到空中飄浮著的大氫氣球通過一條繩索系著一個重

物，重物靜置于地面，而氫氣球飄浮在空中保持靜止，繩索豎直。受水平風(fēng)力影響，

氫氣球緩緩偏離原來的位置，繩索與豎直方向的夾角逐漸增大如圖所示。則在這一過

程中，下列說法正確的是（）

A.系氫氣球的繩索所受的拉力逐漸增大

B.地面對重物的支持力逐漸減小

C.氫氣球所受的風(fēng)力逐漸增大

D.重物所受地面的摩擦力保持不變

3.如圖所示，在一固定斜面體頂端有一固定的定滑輪，物塊A通過一細(xì)繩繞過定滑輪

與一小盒8相連，小盒上端敞口且盒內(nèi)裝有沙子，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，連接B的

細(xì)線與斜面平行?，F(xiàn)通過沙漏C向8中緩慢加入沙子，整個系統(tǒng)始終保持靜止，則在

加入沙子的過程中（）

A.斜面對8的摩擦力可能變大B.斜面對3的摩擦力可能變小，也可能不變

C.斜面對B的摩擦力可能先變大后變小D.斜面對B的摩擦力可能先變小后變大

4.如圖所示，質(zhì)量均為M的48兩滑塊放在粗糙水平面上，兩輕桿等長，桿與滑塊、

桿與桿間均用光滑較鏈連接，在兩桿錢合處懸掛一質(zhì)量為〃？的重物C,整個裝置始終

處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)桿與水平面間的夾角為仇下列說法正確的是（）

A.當(dāng)機(jī)一定時，8越大，滑塊與地面間的摩擦力越大

B.當(dāng)機(jī)一定時，。越小，滑塊與地面間的摩擦力越大

C.當(dāng)相和M一定時，滑塊與地面間的壓力與。無關(guān)

D.若最大靜摩擦力可視為等于滑動摩擦力，則不管。取何值，只要增大〃?，滑塊一定

會滑動

5.工程師研究出一種可以用于人形機(jī)器人的合成肌肉，可模仿人體肌肉做出推、拉、

彎曲和扭曲等動作。如圖所示，連接質(zhì)量為加的物體的足夠長細(xì)繩必一端固定于墻

壁，另一端連接重物，用合成肌肉做成的“手臂”ced的d端固定一滑輪，c端固定于

墻壁，細(xì)繩繞過滑輪，c和e類似于人手臂的關(guān)節(jié)，由“手臂”合成肌肉控制。設(shè)〃

與豎直墻壁夾角為仇不計滑輪與細(xì)繩的摩擦，下列說法正確的是（）

b

A.若保持。不變，增大cd長度，細(xì)繩〃部分拉力大小不變

B.若保持夕=90。，增大cd長度,細(xì)繩對滑輪的力始終沿A方向

C.若保持“c?等于〃，增大Cd長度，細(xì)繩對滑輪的力始終沿de方向

D.若。從90°逐漸變?yōu)榱?，〃長度不變，且保持則細(xì)繩對滑輪的力先增大

后減小

6.如圖所示，水平地面上固定著兩個光滑的半圓軌道，圓心分別為a、q,兩半圓軌

道的半徑串尺之比為1:2。在兩個半圓軌道圓心的正上方的天花板上固定著兩個等高

的滑輪O；、有兩個小球4B用繞過滑輪的細(xì)線連接。A8兩球的質(zhì)量分別為

叫、色，當(dāng)兩小球靜止時所受支持力大小分別為修、小，小球A到滑輪之間的繩

長為4,小球8到滑輪。；之間的繩長為4,并測得兩繩長之比為44=4:3,（兩小

球及滑輪可視為質(zhì)點(diǎn)）則以下關(guān)系正確的是（）

A.〃q：g=4:3B.町：？=3:4（2.乂：他=3:4口.乂：乂=3:8

7.如圖所示，桿"、這分別固定在水平地面上，其中而豎直，絲與水平地面夾角為ao

兩帶孔小球P和Q分別穿在兩桿上，尸與Q之間用一細(xì)線相連，系統(tǒng)靜止，細(xì)線與

ac的夾角為仇不計一切摩擦，現(xiàn)在把細(xì)線緩慢收短一些，鼻。仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，則

下列說法正確的是（）

A/總是大于aB.細(xì)線上的張力不變C.Q對桿訛的彈力減小D.

桿而對產(chǎn)的彈力增大

8.一位同學(xué)不幸因某次事故造成小腿受傷，在醫(yī)院中用如圖所示的裝置進(jìn)行牽引治療。

不計滑輪和繩子質(zhì)量及摩擦，g=10m/s2,則

（1）這個牽引裝置對他的腳的水平牽引力為多大？

（2）這個牽引裝置作用于腳和腿上的總的向上的力為多大？

9.一臺空調(diào)外機(jī)用兩個三角形支架固定在外墻上（圖），空調(diào)外機(jī)的重心恰好在支架

橫梁和斜梁的連接點(diǎn)。的上方，重力大小為200N。橫梁水平，斜梁8。跟橫梁的

夾角為37°,sin37°=0.6o

（1）橫梁對。點(diǎn)的拉力沿方向，斜梁對。點(diǎn)的壓力沿B。方向，這兩個力各有多

大？

（2）如果把斜梁加長一點(diǎn)，仍保持連接點(diǎn)。的位置不變，橫梁仍然水平，這時橫梁

和斜梁對。點(diǎn)的作用力大小將如何變化？

10.一重為G的圓柱體工件放在V形槽中，槽頂角a=60。，槽的兩側(cè)面與水平方向的

夾角相同，槽與工件接觸處的動摩擦因數(shù)處處相同，大小為〃。

（1）求圓柱體工件對V形槽一個側(cè)面的壓力大??；

（2）若〃=025,要沿圓柱體的軸線方向（如圖甲所示）水平地把工件從槽中拉出來,

人至少要施加多大的拉力；

（3）現(xiàn)把整個裝置傾斜，使圓柱體的軸線與水平方向成37°角，如圖乙所示，且保

證圓柱體對V形槽兩側(cè)面的壓力大小相等，發(fā)現(xiàn)圓柱體恰好能沿槽勻速下滑，求此時

槽與工件接觸處的動摩擦因數(shù)〃。

答案以及解析

1.答案：AC

解析：將汽車對千斤頂?shù)膲毫?分解為沿兩臂方向的分力耳、F2,如圖所示

根據(jù)對稱性可知，兩臂受到的壓力大小相等，則有2F；cos6（r=F,故

F,=E,=F=2.0X105N,A正確；汽車對千斤頂?shù)膲毫?.0x105N,根據(jù)牛頓第三

定律可知，此時千斤頂對汽車的支持力為ZOxlO'N,B錯誤；若搖動把手繼續(xù)頂起

__L_

汽車，兩臂靠攏，兩臂間的夾角。減小，由FI—oe可知片變小，則兩臂受到的壓

2cos

2

力將減小，C正確，D錯誤。

2.答案：AC

解析：受力分析如圖，根據(jù)平衡條件得Tsina=￡Tcosa=/-G；

由于氣球的重力及浮力不變，當(dāng)繩索與豎直方向的夾角逐漸增大時，系氫氣球的繩索

所受的拉力逐漸增大，故A正確；對系統(tǒng)整體分析，地面對重物的支持力與系統(tǒng)的重

力和浮力的合力平衡，所以地面對重物的支持力不變，故B錯誤；因?yàn)槔K索與豎直方

向的夾角增大，拉力增大，所以風(fēng)力是逐漸增大的，故C正確；在水平方向，整體受

到的靜摩擦力與風(fēng)力平衡，因風(fēng)力是逐漸增大的，所以重物所受地面的摩擦力是逐漸

增大的，故D錯誤。

3.答案：AD

解析：小盒由于重力產(chǎn)生沿斜面向下的分力，因而整個系統(tǒng)靜止時，有兩種可能，第一種情況，

當(dāng)6,+7=及下，在向小盒中加入沙子的過程中，弓卜越來越大，則斜面對8的摩擦力越來越大;

第二種情況，當(dāng)G.=%+七下，在向小盒中加入沙子的過程中，外下越來越大，小會變小，隨

著沙子的加入，?？赡茏?yōu)?,然后改變方向沿斜面向上，又逐漸增大，則斜面對3的摩擦力可

能先變小后變大，選項B、C錯誤，選項A、D正確。

4.答案：BC

解析：根據(jù)力的分解可知，桿對滑塊的作用力大小F=滑塊與地面間的摩擦力大小

2sin，

f=Feos0=,當(dāng)機(jī)一定時，。越小，/越大，選項A錯誤，選項B正確；當(dāng)〃z和M一定

2tan。

時，每個滑塊與地面間的壓力大小始終等于整體的重力大小的二分之一，與。無關(guān)，選項C正確;

根據(jù)前面分析可知，每個滑塊對地面的壓力大小"=3（2"+〃?皿=必+3/咫，設(shè)滑塊與地面間

,、1

的動摩擦因數(shù)為〃，使滑塊不滑動的條件為〃NZf,聯(lián)立可得“=上任…6,當(dāng)時，

十1idnu

Im）

有〃所以當(dāng)〃2」：時，無論怎樣增大山，滑塊都不會滑動，選項D錯誤。

tan。tan。

5.答案：ACD

解析：根據(jù)平衡條件可知繩質(zhì)的張力大小等于物體的重力，即繩中張力大小不變，選項A正確；

保持。=90。，增大“長度，繩中張力大小不變，細(xì)繩對滑輪的力沿/“血的角平分線，選項B錯

誤；保持等于4，Z￡icd=/adc=/cdb,即加為Na面的角平分線，繩中張力不變，方向沿

著de,選項C正確；cd長度不變，d點(diǎn)的軌跡如圖虛線所示，為一段圓弧

當(dāng)d的位置滿足ad與圓弧相切時，Nadb最小,此時細(xì)繩對滑輪的力最大，因此6從90。逐漸變

為零，細(xì)繩對滑輪的力先增大后減小，選項D正確。

6.答案：BD

解析：本題利用相似三角形考查平衡問題。對A受力分析，如圖所示，受叫g(shù)、乂和T作用，由

平衡條件可得M與T的合力片=，〃話，設(shè)OQ：的距離為小根據(jù)相似三角形原理可得

等=空=），解得叫=:，M=半,同理對8受力分折，如圖所示，受肛g、M和7作用，

由平衡條件可得M與7'的合力工=eg,由圖可知QO；的距離等于O0：的距離，也為兒根據(jù)

相似三角形原理可得竿=*=9，解得〃4=M=華，聯(lián)立解得色=￡=',

hK2l2gl2l2網(wǎng)&4

解析：本題以斜桿上的小球平衡為情境考查動態(tài)平衡。對小球尸分析，其受到的重力方向豎直向

下，由于系統(tǒng)靜止，細(xì)線對P的拉力一定有豎直向上的分量，則夕總是大于a,選項A正確：對

P和。整體受力分析，其受到豎直向下的重力G、桿必對其水平向左的彈力T和桿"?對其垂直

改斜向右上方的彈力尸，P和。整體在三力作用下平衡，細(xì)線收短后，重力G不變，且尸和T方

向不變，根據(jù)矢量合成可知尸和T都不變，由牛頓第三定律可知，。對桿她的彈力不變，選項C、

D錯誤：對尸分析，其受到的重力不變，桿必對P的彈力方向和大小均不變，根據(jù)平衡條件可知

細(xì)線對尸的拉力不變，則細(xì)線上的張力不變，選項B正確。

8、⑴答案：（50+256）N

解析：繩對他的腳有兩個拉力，且￡=K=mg=50N,

將拉力巴沿水平和豎直方向進(jìn)行正交分解，則=6cos30°=256N,

F2X

g*=Kcos300=25N,

所以這個牽引裝置對他的腳的水平牽引力工=8+F2X=(50+256)N。

(2)答案：75N

解析：這個牽引裝置作用于腳和腿上的