2025年高考二輪復習物理專題分層突破練1　力與物體的平衡3

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分基礎鞏固1.(2024廣西卷)工人卸貨時常利用斜面將重物從高處滑下。如圖所示,三個完全相同的貨箱正沿著表面均勻的長直木板下滑,貨箱各表面材質和粗糙程度均相同。若1、2、3號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解析設斜面與水平面的夾角為θ,滑動摩擦力Ff=μFN=μmgcosθ,滑動摩擦力與接觸面積無關,三種情況的滑動摩擦力大小相等,選項D正確。2.(2024河南濮陽期中)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動,a、b兩物體的質量分別為ma、mb,重力加速度為g,空氣阻力不計,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個力作用C.a物體對b物體的作用力垂直于接觸面D.恒力F等于mag答案B解析對物體a、b整體受力分析,受重力、恒力F,水平方向墻壁對a沒有支持力,否則整體不會平衡,墻壁對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A、D錯誤;a對b的合力與b的重力平衡,a物體對b物體的作用力豎直向上,選項C錯誤;a物體受到重力、b給它的摩擦力和壓力、外力F,共4個力作用,選項B正確。3.(2024河北卷)如圖所示,彈簧測力計下端掛有一質量為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°。若彈簧測力計位于豎直方向,示數(shù)為1.0N,g取10m/s2,擋板對球體支持力的大小為()A.33N B.1.0NC.233N D.2答案A解析對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=33N,選項A4.(2024廣東佛山二模)圖甲是一質量分布均勻的長方體藥箱,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ab=30cm,質量m=0.4kg,藥箱上表面到釘子的距離h=10cm,輕繩總長度L=50cm,兩端分別系在O、O'兩點,O是ad的中點,O'是bc的中點,不計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解析根據幾何關系可知lPO=25cm,令OO'的中點為D,則2F·lDPlOP·hlDP=mg,解得5.(2024貴州貴陽二模)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量為30.8kg,板凳與冰面間的動摩擦因數(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動,F應為()A.13N B.20N C.27N D.35N答案B解析板凳做勻速直線運動,根據平衡條件可得Fcos37°=Ff=μFN,FN=mg+Fsin37°,解得F=20N,故選B。6.(多選)(2024寧夏銀川預測)壓蹺蹺板是小朋友們特別喜歡的娛樂項目,蹺蹺板在幼兒園以及公共娛樂健身場所都可以見到。某實驗小組利用該娛樂設施進行物理研究,如圖所示。質量為m的小球B置于光滑半球形凹槽A內,凹槽放置在蹺蹺板上,凹槽的質量為m',當板的傾角為α=30°時,凹槽恰好靜止。令最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,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摩擦因數(shù)為3C.小球對凹槽的壓力大小始終為mgD.蹺蹺板對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,開始時恰好靜止,根據受力平衡知Ff=(m+m')gsinα=m+m'2g,故A錯誤;靜止時,根據平衡條件有(m+m')gsinαμ(m+m')gcosα=0,解得μ=33,故B正確;小球所在處的凹槽切線總是水平的,那么小球對凹槽的壓力大小始終等于小球的重力,故C正確;蹺蹺板對凹槽的作用力與小球和凹槽整體的重力等大反向,由于小球、凹槽整體的重力不變,7.(2024湖北名校聯(lián)盟聯(lián)考)中國古代建筑源遠流長,門閂就凝結了勞動人民的智慧和汗水。如圖是一種豎直門閂的原理圖,當在水平槽內向右推動下方木塊A時,木塊B沿豎直槽向上運動,方可啟動門閂。A、B間的接觸面與水平方向成45°角,A、B間的動摩擦因數(shù)為0.3,木塊B質量為m,重力加速度大小為g。假設水平槽、豎直槽表面均光滑,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。為了使門閂啟動,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A、B受力分析如圖所示,門閂剛好啟動時,對A在水平方向上有F=FNsin45°+μFNcos45°,對B在豎直方向上有FN'cos45°=mg+μFN'sin45°,又FN=FN',解得F=137mg,故選D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°。質量為m的物塊在平行于平板的拉力作用下,沿對角線ac方向斜向下勻速運動,ac與cb邊的夾角為60°,物塊與平板間的動摩擦因數(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動,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=12mg9.(2024浙江溫州預測)用三根細線a、b、c將重力均為G的兩個小球1和2連接并懸掛,如圖所示。兩小球處于靜止狀態(tài),細線a與豎直方向的夾角為30°,細線c水平。設細線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整體,對整體受力分析,如圖所示,根據平衡條件有Facos30°=2G,Fasin30°=Fc,聯(lián)立解得Fa=433G,Fc=233G,FaFc=2,故A、B錯誤,C正確;對兩小球隔離分析,利用平衡條件可得Fb10.(2024湖南衡陽模擬)圖甲為烤腸機,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。假設香腸可視為質量為m的均勻圓柱體,烤制過程中香腸質量不變,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對香腸的支持力大小為12B.香腸烤熟后,金屬桿1對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,兩根金屬桿對香腸的合力不變答案D解析對香腸受力分析如圖所示,根據平衡條件有F1=F2,2F1cosθ=mg,解得香腸烤熟前,金屬桿1對香腸的支持力大小為F1=F2=mg2cosθ,A錯誤;設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,根據幾何關系有sinθ=d2R+r,香腸烤熟后,半徑r變大,則θ變小,F1變小,即金屬桿1對香腸的支持力與豎直方向的夾角比烤熟前小,金屬桿1對香腸的支持力比烤熟前小,B、C錯誤;兩根金屬桿對香腸的合力與香腸的重力平衡,兩力等大反向11.(多選)(2024湖南長沙模擬)如圖所示,三根等長的光滑桿構成三角架,OA桿豎直放置。兩小球用細繩相連后,分別套在OA、OB兩桿上,套在OA桿上的小球質量為m,在圖示中位線位置恰能保持靜止?，F(xiàn)將三角架繞A端在豎直平面內沿順時針方向緩慢轉動,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桿上的小球質量為2mB.OA桿對小球的彈力一直增大C.OB桿對小球的彈力先增大后減小D.轉至AB桿水平時繩上的拉力為7mg答案ABD解析設保持靜止時細繩上的拉力為F,對OA桿上的小球有Fcos60°=mg,對OB桿上的小球有Fcos60°=mBgcos60°,聯(lián)立解得