2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题2.6叠加体平衡问题(提高篇)(解析版)

1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第二部分相互作用六.叠加体平衡问题（提高篇）一.选择题1. （2019湖南湘潭三模） 如图所示，四个球 A、B、C、D大小完全相同，A、B、C的重力皆为G, D的重 力为3G. A、B、C放置在水平面上，两两接触并用轻质细线捆扎，D球置于A、B、C三球之上，则下列说法正确的是（）A. A、B、C三球与地面之间一定没有摩擦力B. A、B、C三球两两之间的弹力一定不为零C .地面对A球的支持力为2GD. A球对D球的支持力为G【参考答案】C【名师解析】对 A球竖直面内受力分析，受重力、地面的支持力、D球的压力、绳的弹力 F,四个力作用下可能平衡，也可能

2、不平衡，若不平衡则需要地面提供摩擦力保持平衡，故A错误；细线捆扎，细线对球作用有弹力，若此弹力适当，则水平方向 A、B、C三球之间弹力就有可能为零，选项 B错误；把四个球作 为整体受力分析，设地面对每个球（或 A球）的支持力为 N,则3N=6G,故N = 2G,选项C正确；隔离D球受力分析，ABC三球对D球支持力的矢量和等于 3G, A球又D球的支持力一定大于 G ,选项D错误。F7尸 。G2. （2018福建质检）课堂上，老师准备了 k”型光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木,要将三个积木按图示（截面图）方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角。的最大值为（）A. 30°

3、B. 45°C. 60°D. 90°【参考答案】 A【考查内容】本题是以三个圆柱形积木在“匚型光滑木板上处于平衡状态为情境，主要考查共点力的平衡等知识。侧重考查推理能力，要求考生深刻理解共点力的平衡条件，运用特殊值法解决实际问题。体现相互 作用观念与科学推理等物理核心素养的考查。【试题分析】若 。取任意角结合各圆柱的受力情况进行计算，数学运算过程繁琐不易得到结果，而考虑临界情况，取特殊值进行分析，可简化过程。取0。时，下面两圆柱之间将会分开，无法稳定，应适当增大 0以保持系统稳定，此时下面两圆柱之间有弹力；当下面两圆柱之间的弹力恰好为0时，对应的。为最小值；继续增

4、大 为右圆柱和上圆柱之间弹力减小，若 。太大，此两圆柱将分开，临界情况为。取30。时，左边两圆柱的圆心连线在竖直方向上，保证上圆柱只受到两个力的作用恰好处于平衡状态，此时与右圆柱间相互 接触且无弹力，故 A正确。本题的解题关键是应用共点力的平衡条件，灵活选取研究对象，运用特殊值法 解决问题。3. （2018全国联考）如图所示，水平地面粗糙，竖直墙面光滑，A是一个光滑圆球，B是与A半径相等的半圆球，A、B均保持静止。将 B向左移动稍许，A、B仍处于静止状态。下列说法正确的是（A .墙壁对A的弹力变大B. B对地面的压力变小C. A对B的压力变大D. B受到地面的摩擦力变小【参考答案】D【名师解析

5、】设墙壁对 A的弹力为Fi, B对A的弹力为F2, A和B圆心的连线与竖直方向的夹角为 日，根据共点力的平衡条件，对A得F2cosB =mg , F2sinH = F1 ,解得 F2 = , Fi =mgtan° ,因为 6 变cos?小，所以Fi和F2都变小，选项 AC错误；B受到地面的摩擦力等于 Fi,也是变小的，选项 D正确；B对地面的压力等于 A、B的总重力，是不变的，选项 B错误。4.如图所示，叠放在一起的 A、B两物体放置在光滑水平地面上，A、B之间的水平接触面是粗糙的，细线一端固定在A物体上，另一端固定于 N点，水平恒力F始终不变，A、B两物体均处于静止状态，若将细线的

6、固定点由N点缓慢下移至 M点（线长可变），A、B两物体仍处于静止状态，则 （）A .细线的拉力将减小B. A物体所受的支持力将增大C. A物体所受摩擦力将增大D.水平地面所受压力将减小【参考答案】AB【名师解析】以 A、B两物体组成的系统作为研究对象，受力分析如图甲所示。水平方向：Ft cos a= F,竖直方向：Fn+FtS a=（mA+mB）g,因为细线与水平地面的夹角a减小，COS a增大，sin a减小，Ft将减小，Fn将增大，所以细线所受拉力减小，地面受到的压力增大，A正确，D错误；以物体A为研究对象，受力分析如图乙所示， 竖直方向：Fna+ FTsin a= mAg, Ft减小，s

7、in a减小，所以Fna 增大，B正确；以B为研究对象，在水平方向上由力的平衡可得Ff=F, B物体所受摩擦力不变，故 A物体所受摩擦力不变，C错误。5. （2018洛阳名校月考）如图所示，将三个形状不规则的石块叠放在水平桌面上，处于静止状态.下列说法中正确的是（）A.石块b对a的支持力与a受到的重力是一对平衡力B.石块a 一定受到三个力的作用C.石块c受到水平桌面向左的摩擦力D.桌面对石块c的作用力一定竖直向上【参考答案】D【名师解析】 石块可能受b对a的支持力、摩擦力及 a受到的重力而平衡，故A错误;石块a可能受石块b 对a的支持力与a受到的重力平衡，故B错误;对整体由平衡条件可知石块 c

8、没有受到水平桌面的摩擦力作用 ， 但桌面对石块c的作用力与重力平衡，故C错误,D正确.6. （2018河南名校联考）如图所示，三个粗细均匀完全相同的圆木A、B、C堆放在水平地面上，处于静止状态，每个圆木的质量为 m,截面的半径为R,三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角/Oi = 120 °.若在地面上的两个圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为g,则（）A.圆木间的弹力为mgB.下面两个圆木对地面的压力均为1.5mgC.地面上的每个圆木受到地面的作用力为1.5mg-3D.地面与圆木间的动摩擦因数为2【参考答案】.ABD【名师解析】A圆木受到

9、重力与 B、C对它的弹力，三个力之间的夹角为 120。,所以圆木间的弹力为 mg,故选项A正确；对ABC整体有3mg=2Fn,解得下面两个圆木对地面的压力均为FN=1.5mg,故选项B正确 对B球3.3有所受摩擦力f=1.5mgcos 30 = mg,地面上的每个圆木受到地面的作用力为摩擦力和压力的合力，一定4大于1.5=mg,故选项C错误；由f=科氏,解得 鱼，故选项D正确.27. （2016上海十三校调研） 如图所示，两梯形木块 A、B叠放在水平地面上， A、B之间的接触面倾斜。 A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是（）(A) A、B之间一定存在摩擦力作用(B)

10、木块A可能受三个力作用(C)木块A一定受四个力作用(D)木块B受到地面的摩擦力作用方向向右【参考答案】.B【名师解析】A、B之间可能不存在摩擦力作用，木块 A可能受重力、B对A的支持力和竖直墙面向右的弹力三个力作用，选项AC错误B正确。木块B也可能不受地面的摩擦力作用，选项 D错误。8. (2016河北唐山五校联考)如图所示，两个光滑金属球 a、b置于一个桶形容器中，两球的质量ma>mb,对于图中的两种放置方式，下列说法正确的是()A .两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B.两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C.两种情况对于容器底部的弹力大小相同D .两种情况两球之间的弹力大小相同【参考

11、答案】.C【名师解析】由几何知识可知，两种情况下两球球心的连线互相平行，也就是说，下面小球对上面小球弹力的方向相同。上面小球受到的弹力的竖直方向上的分力大小等于重力，水平方向上的分力等于对左壁的弹力，显然a球在上面时对左壁的弹力大，两球之间的弹力也大，A、D错误；将两球看做整体分析可知，在同一容器里对左壁的弹力大小等于对右壁的弹力，所以是b球在下面时对右壁作用力大，而对底部的作用力大小相同，B错误、C正确。9. (2016云南名校联考)如图所示，质量为 m的木块A放在质量为 M的三角形斜劈B上，现同时用大小为Fi和F2、方向相反的水平力分别推木块 A和斜劈B,它们均静止不动，则（）A. Fi、

12、F2 一定等大反向B .木块A、斜劈B间一定存在摩擦力C.斜劈B与地面间一定存在摩擦力D.地面对斜劈B的支持力的大小一定等于（M+m）g【参考答案】.D【名师解析】木块A、斜劈B均静止不动，则木块 A、斜劈B整体受力平衡，在水平方向上，若 Fi、F2等大反向，则斜 劈B与地面间无摩擦力作用，若Fi、F2大小不相等，则斜劈 B与地面间一定存在摩擦力，故选项A、C错误；在竖直方向上，地面对斜劈B的支持力与木块 A、斜劈B组成的系统的重力平衡，选项D正确；木块A、斜劈B间有无摩擦力以及摩擦力的方向取决于木块A的重力沿斜面方向的分力和Fi沿斜面方向的分力的大小关系，木块 A、斜劈B间可能不存在摩擦力，

13、选项 B错误。10.（单选）将一横截面为扇形的物体 B放在水平面上，一小滑块 A放在物体B上，如图除了物体 B与水 平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦均可忽略不计，已知物体 B的质量为M、滑块A的质量为m , 当整个装置静止时，A、B接触面的切线与竖直的挡板之间的夹角为。则下列选项正确的是（）A .物体B对水平面的压力大小为MgB .物体B受到水平面的摩擦力大小为mgtan 0C.滑块A与竖直挡板之间的弹力大小为m-tan 1D.滑块A对物体B的压力大小为【参考答案】C【名师解析】以滑块A为研究对象，受力分析，并运用合成法如图：由几何知识得，挡板对滑块A的弹力大小为N1 =mL, C正确；物

14、体B对滑块A的弹力大小为N2 =Jmg ,根据牛顿第三定律则滑块 A对物体B tansin ?的压力为mgL, D错误；以滑块A和物体B组成的系统为研究对象， 竖直方向受力平衡，地面对物体B的 sin 二支持力：N =（M +m）g ,水平方向受力平衡，则水平面所受的压力大小为 N =（M +m）g , A错误；水平面对物体B的摩擦力大小为f =N1 = mg ,B错误。tan r12mg11 . （2016昆明七校联考）如图2所示，三角形物体 a静置于水平地面上，其倾角0 =30,上底面水平的 b物体在a物体上恰能匀速下滑。现对 b施加沿斜面向上的推力 F,使b总能极其缓慢地向上匀速运动，某

15、时 刻在b上轻轻地放上一个质量为 m的小物体c （图中未画出），a始终静止，b保持运动状态不变。 关于放上 小物体c之后，下列说法正确的是（）图2A . b受到a的支持力增加了 mgB . b受到a的摩擦力增加了 mgC.推力F的大小增加了 mgD . a受地面的摩擦力增加了 mg【参考答案】.C【名师解析】本题考查叠加体、隔离法整体法受力分析、平衡条件及其相关的知识点。题述b物体在a物体上恰能匀速下滑，说明mgsin30 =mcos30°, ktan30°=1。对b施加沿斜面向上的推力F,使b总能极其缓慢地向3上匀速运动，b保持运动状态不变，b所受滑动摩擦力沿斜面向下。在

16、 b上轻轻地放上一个质量为 m的小物体c,则bc可视为一个整体，分析受力，由平衡条件可得,b受到a的支持力增加了 mgcos300= mg, b受到a的摩擦力增加了 wmgos30°=1mg,选项ab错误。放小物体 c之前，推力F的大小为2F=mgsin30 +mgos30 =mg ,放小物体 c 之后，推力 F 的大小为 F' =2mgsin30 偃mgcos30 =2mg,增加了F'-F=mg ,选项C正确。把三角形物体 a和物体b、c看作整体，分析受力，放小物体 c之前，由平衡条件3可得，a受地面的摩擦力为f=Fcos30 =mg；放小物体c之后，由平衡条件可得

17、，a受地面的摩擦力为f' =F' cos30/3mg;增加了 f -f=mg,选项 D 错误。 212 .如图所示，三角形物体 a静置于水平地面上，其倾角 0 =30,上底面水平的b物体在a物体上恰能匀 速下滑。现对b施加沿斜面向上的推力 F,使b总能极其缓慢地向上匀速运动， 某时刻在b上轻轻地放上一 个质量为m的小物体c （图中未画出），a始终静止，b保持运动状态不变。关于放上小物体 c之后，下列说 法正确的是（）A . b受到a的支持力增加了 mgB . b受到a的摩擦力增加了 mgC.推力F的大小增加了 mgD . a受地面的摩擦力增加了 mg【参考答案】.C【名师解析】

18、本题考查叠加体、隔离法整体法受力分析、平衡条件及其相关的知识点。题述b物体在a物体上恰能匀速 下滑，说明mgsin30 =科mgos30°, =tan30 = 2L3 。对b施加沿斜面向上的推力 F,使b总能极其缓慢地向3上匀速运动，b保持运动状态不变，b所受滑动摩擦力沿斜面向下。在 b上轻轻地放上一个质量为 m的小物 体c,则bc可视为一个整体，分析受力，由平衡条件可得，b受到a的支持力增加了 mgcos30°=哼 mg, b受到a的摩擦力增加了 mgos30o=1mg,选项ab错误。放小物体 c之前，推力F的大小为2F=mgsin30 +mgos30 =mg ,放小物体

19、 c 之后，推力 F 的大小为 F' =2mgsin30 偃mgcos30 =2mg,增力口了F'-F=mg ,选项C正确。把三角形物体 a和物体b、c看作整体，分析受力，放小物体 c之前，由平衡条件3可得，a受地面的摩擦力为f=Fcos30 =mg；放小物体c之后，由平衡条件可得，a受地面的摩擦力为f' =F' cos30/3mg;增加了 f -f= mg,选项 D 错误。 213 . (2016上海闸北模拟) 如图，质量为 mB的滑块B置于水平地面上，质量为mA的滑块A在一水平力F作用下紧靠滑块 B (A、B接触面竖直)。此时A、B均处于静止状态。已知 A与

20、B间的动摩擦因数为 阳 B与地面间的动摩擦因数为必假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g。则下列说法正确的是( )F 丁* A B(A) f4 因(B) F垓(mA + mB)g(C) mAmB 1 (J2(D) mAmB 1 一 口 区【参考答案】.C【名师解析】对AB整体，由平衡条件可得 FW坦(mA+mB)g,选项B错误。对A, miF对Ag,解得F罂刈，选项A错1误。联立解得mA0禺国,选项C正确D错误。 mB 1 (,1(J214.截面为直角三角形的木块A质量为M,放在倾角为。的斜面上，当0= 37。时，木块恰能静止在斜面上，如图甲.现将。改为30°,在A与斜面间放

21、一质量为 m的光滑圆柱体 B,如图乙，已知sin 37 = 06 cos 37= 0.8,则（）A. A、B仍一定静止于斜面上._.5B.若M=4m,则A受到斜面的摩擦力为 2mg3C.右M=2m,则A受到的摩擦力为 2mgD.以上说法都不对【参考答案】.B【名师解析】由题意可知，当 0= 37°时，木块恰能静止在斜面上，则有：Mg）os 37 = Mgsin 37 °代入数据解得：尸0.75现将。改为30°,在A与斜面间放一质量为 m的光滑圆柱体B,对A受力分析；则有：f，= n'N '= Mgcos 30 °而：F = mgsin 3

22、0 °当：f'vmgsin 30 : Mgsin 30 °则A相对斜面向下滑动，当：f'>mgsin 30 : Mgsin 30 °则A相对斜面不滑动，因此 A、B是否静止在斜面上，由B对A弹力决定，故 A错误;Nr= 8Mg若：M = 4m,则：mgsin 30 4 Mg sin 30而：f'= pN'= 0.75 >Mgcos 30 = 33Mg8 口因：f'> mgsin 30 4 Mgsin 30 ° A 不滑动,A受到斜面的静摩擦力， 大小为：mgsin 30 : Mgsin 30 =M

23、g5mg故B正确，D错误;若：M = 2m,则:3 一mgsin 30 + Mgsin 30 = 4Mg3 3而:f =(i N = 0.75 >Mgcos 30 = -8-Mg因:f'vmgsin 30 : Mgsin 30 ° A 滑动,A受到斜面的滑动摩擦力，大小为:平行于斜劈侧面的恒力甲A对地向右运动A.斜劈30乙B.斜劈A受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈A对地面的压力大小等于（M + 2m）gD.斜劈A对地面的压力大于（M + 2m）gf'=pN'=0.75 Mgcos 30 = 3pMg = 3Jpmg,故 C 错误. 84A,其质量为 M,两个底角均为15.如图甲所示，在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈两个完全相同的、质量均为 m的小物块p和q恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个Fi、F2,且Fi>F2,如图乙所示，则在p和q下滑的过程中，下列说法正确的是 （【名师解析】甲图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持