2020高考物理二轮复习 第一部分 专题一 力与物体的平衡练习（含解析）

力与物体的平衡1.如图所示，一件重为g的衣服悬挂在等腰衣架上，已知衣架顶角106，底边水平，不计摩擦。则衣架一侧对衣服的作用力大小为()a.g bgc. dg解析以衣服为研究对象，进行受力分析如图，衣架两侧对衣服的作用力的合力与重力等大反向，所以fg，选项b正确。答案b2日本石头平衡大师kokei mikuni能不可思议地将石头堆叠在一起保持静止，下列说法正确的是()ab石头对a石头的支持力大于a石头对b石头的压力bb石头对a石头的作用力就是a石头的重力cb石头对a石头的作用力一定经过a石头的重心db石头与a石头之间一定没有摩擦力解析b石头对a石头的支持力与a石头对b石头的压力是相互作用力，根据牛顿第三定律，一定是大小相等的，选项a错误；b石头对a石头的作用力的施力物体是b石头，而a石头的重力的施力物体是地球，故b石头对a石头的作用力不是a石头的重力，选项b错误；a石头受重力和b石头对a石头的作用力，根据平衡条件，两个力作用在同一条直线上，故b石头对a石头的作用力一定经过a石头的重心，选项c正确；b石头与a石头的接触面可能是斜面，故b石头与a石头间可能有静摩擦力，选项d错误。答案c3.(2019江苏苏州一模)如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为r的半圆柱体m，挡板pq固定在半圆柱体m上，pq的延长线过半圆柱横截面圆心o，且与水平面成30角。在m和pq之间有一个质量为m的光滑均匀球体n，其半径也为r。整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是()an对pq的压力大小为mgbn对pq的压力大小为mgcn对m的压力大小为mgdn对m的压力大小为mg解析对球n受力分析，设m对n的支持力为f1，pq对n的支持力为f2，由几何关系可知，f1和f2与g的夹角相等，均为30，则f1f2mg，又根据牛顿第三定律，可知选项d正确。答案d4(2019河南平顶山模拟)粗糙水平地面上的圆柱体将光滑斜劈压在竖直墙壁上，其截面如图所示。现用水平向左的推力f缓慢推动圆柱体，使斜劈缓慢向上移动一小段距离，则()a斜劈对墙壁的压力不变b水平推力f逐渐减小c水平地面对圆柱体的支持力逐渐变大d水平地面对圆柱体的摩擦力逐渐增大解析斜劈受三个力，重力、墙的水平弹力f1、圆柱体给它的弹力f2，其中重力大小方向均不变，f1、f2的方向不变，所以f1、f2的大小也不变，故a正确；考虑斜劈和圆柱体整体，地面对圆柱体的支持力等于两者重力之和，保持不变，那么地面对圆柱体的摩擦力f也保持不变，故c、d错误；又ff1f，所以f大小也不变，故b错误。答案a5(2019河北邯郸模拟)如图所示，滑块放在水平地面上，左边受一个弹簧拉力作用，弹簧原长小于h，水平向右的拉力f拉动滑块，使滑块向右缓慢移动，并且滑块始终没有离开地面，则在上述过程中，下列说法正确的是()a弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力不变b弹簧弹力在竖直方向的分量不变，滑块受到的摩擦力变小c弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力变小d弹簧弹力在竖直方向的分量增大，滑块受到的摩擦力不变解析设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，弹簧弹力在竖直方向的分量fyksin，故fykhkl0sin，当滑块向右移动时夹角减小，可知弹簧弹力的竖直分量在增大，故滑块与地面间的弹力减小，滑块与地面间的摩擦力减小，c正确。答案c6.(2019上海浦东调研)如图所示，倾角30的固定斜面上放一木箱，木箱与斜面间的动摩擦因数。现对木箱施加一拉力f，使木箱沿斜面向上做匀速直线运动。设f的方向与斜面的夹角为，在从0逐渐增大到60的过程中，保持木箱的速度恒定不变，则()af先减小后增大 bf先增大后减小cf一直增大 df一直减小解析如图所示，木箱在四个力(g、f、n、f)作用下平衡，因为fn，所以滑动摩擦力f与斜面支持力n的合力方向不变，可以将四力平衡转化为三力(f合、f、g)平衡。n与f的合力f合与n的夹角设为，则tan，即30。因为木箱的速度恒定不变，即木箱所受的合外力为零，则g与f的合力f合与f合等大反向，所以当f垂直于f合反向延长线时f最小，此时30，所以从0逐渐增大到60的过程中，f先减小后增大，故a正确。答案a7(2019河北宜昌调研)可视为球形的雨滴在空中下落过程可视为先加速后匀速的直线运动，已知雨滴下落中所受空气阻力的大小与其下落速度的平方及其横截面积(雨滴上垂直速度方向的最大面积)的乘积成正比关系。若空中两个正在匀速下落的雨滴直径之比为23，则此时的速度之比为()a. bc. d解析匀速下落的雨滴所受重力大小与空气阻力大小相等，即mgkv2s，而雨滴质量mvd3，sd2，由以上三式可知，为定值，所以速度之比等于直径的平方根之比，即雨滴直径之比为23时，速度之比为，a正确。答案a8.(多选)(2019辽宁大连模拟)如图所示，间距为0.3 m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨向上，大小随时间变化的规律为b(22t)t。将一根长为0.3 m、质量为0.2 kg的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1 a、方向从a向b的电流。t0和t2 s时刻，导体棒刚好都能处于静止状态。取g10 m/s2。则()a平行导轨倾角30b导体棒对平行导轨的压力为1 nc导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力为0.6 nd在t1 s时，导体棒所受的摩擦力为0解析据题意t0和t2 s时刻，导体棒恰好能处于静止状态，可知t0时，导体棒受到的摩擦力刚好达到最大值，方向沿导轨向上，t2 s时最大静摩擦力沿导轨向下，即t0时，mgsinfmb1il，t2 s时，mgsinfmb2il，联立得37，fm0.6 n，故a错误，c正确；导体棒对导轨的压力为fnmgcos371.6 n，故b错误；t1 s时，bilmgsin，导体棒所受摩擦力为零，故d正确。答案cd9.(2019河北唐山调研)如图所示，木板p下端通过光滑铰链固定于水平地面上的o点，物体a、b叠放在木板上且处于静止状态，此时物体b的上表面水平。现使木板p绕o点缓慢旋转到虚线所示位置，物体a、b仍保持静止，与原位置的情况相比()aa对b的作用力减小bb对a的支持力减小c木板对b的支持力减小d木板对b的摩擦力增大解析开始和转到虚线位置时，a对b的作用力都等于a的重力，大小不变，a项错误；木板转到虚线位置后倾角减小，b受到的摩擦力ff(mamb)gsin减小，即木板对b的摩擦力减小，b对木板的压力fn(mamb)gcos增大，木板对b的支持力也增大，c、d两项错误；转到虚线位置时物体b的上表面倾斜，对a受力分析，易知，b对a的支持力减小，b项正确。答案b10.(2019江西南昌等五地市联考)如图所示，光滑的圆环固定在竖直平面内，圆心为o，三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上，小环c上穿过一根轻质细绳，绳子的两端分别固定着小环a、b，通过不断调整三个小环的位置，最终三小环恰好处于平衡位置，平衡时a、b的距离等于绳子长度的一半。已知小环的质量为m，重力加速度为g，轻绳与c的摩擦不计。则()aa与大环间的弹力大小为mgb绳子的拉力大小为mgcc受到绳子的拉力大小为3mgdc与大环间的弹力大小为3mg解析三个小圆环能静止在光滑的圆环上，由几何知识知：a、b、c恰好能组成一个等边三角形，对a受力分析如图所示：在水平方向上：ftsin30fnsin60在竖直方向上：ftcos30mgfncos60解得：fnmg；ftmg，故a、b错误；c受到绳子拉力的大小为ft，则2ftcos303mg，故c正确；以c为研究对象，受力分析得：在竖直方向上：fn1mg2ftcos30又ftft解得：fn1mg2mg4mg，故d错误。答案c0011.(2019安徽合肥二模)如图所示，不可伸长的轻质细线ab、bc、cd相互连接在一起，物体p、q分别悬挂于b、c两点，整个系统处于静止状态。已知物体q的质量m2.4 kg，细线ab与竖直方向的夹角、细线bc及cd与水平方向的夹角均为37，重力加速度g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8。(1)求细线bc上的拉力大小和物体p的质量；(2)已知所有细线能承受的最大拉力均为400 n，现增大两物体的质量，且保持细线的位置均不变，则哪根细线先断？并求此时两物体的总质量。解析(1)系统静止时，结点c受三个力的作用，因细线bc、cd与水平面间的夹角相同，由对称性知两细线上的拉力大小相等由2ftsinmg，代入数据解得ft20 n系统静止时结点b也受三个力的作用，由平衡条件知fabsinftcos，fabcosmpgftsin代入数据解得mp kg0.93 kg(2)由fabcosmpgftsin知细线ab最先达到最大拉力，因此细线ab先断以物体p、q整体为研究对象，由平衡条件知fmsinftcos，fmcosftsinm总g将fm400 n代入解得m总50 kg答案(1)20 n0.93 kg(2)细线ab先断50 kg12(2019湖北黄岗中学调研)如图所示，放在粗糙固定斜面上的物块a和悬挂的物块b均处于静止状态。轻绳ao绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳bo的上端连接于o点，轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的oc段与竖直方向的夹角53，斜面倾角37，物块a和b的质量分别为ma5 kg、mb1.5 kg，弹簧的劲度系数k500 n/m，sin370.6，cos370.8，重力加速度g10 m