2021物理二轮复习专题限时集训1力与物体的平衡含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021新高考物理（山东专用）二轮复习专题限时集训1力与物体的平衡含解析专题限时集训(一）(建议用时：40分钟)1．如图所示，质量为M的“铁书立”上放置一本书，整体放在水平桌面上,在静止状态下(）A．桌面对书有向上的弹力B．书受到的合外力为零C．书与“铁书立"之间可以无摩擦D．“铁书立”对桌面的压力为MgB［由图知桌面与书没有接触,不会对书有向上的弹力,故A错误；书处于平衡状态，根据平衡条件知合力为0，故B正确；对书受力分析知“铁书立”对书有向上的弹力和向右的弹力，水平方向“铁书立”对书有向左的摩擦力,否则不能保持平衡状态，故C错误；选整体为研究对象知“铁书立”对桌面的压力大于Mg，故D错误。]2．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．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B[由于A、B间接触面情况未知，若A、B接触面光滑，则A、B间没有摩擦力，故A错误；对A受力分析可知，A一定受重力和B对A的支持力，另外受向右的弹力,因为A、B间可能没有摩擦力，故A可能只受三个力,故B正确，C错误；木块B受重力、支持力、A对B的垂直于接触面的压力以及推力F作用，若压力水平向右的分力等于F，则B不受摩擦力,故D错误.]3．（易错题）如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下处于静止状态，则下列说法正确的是（)A．天花板与木块间的弹力可能为零B．天花板对木块的摩擦力可能为零C．推力F逐渐增大的过程中,木块将始终保持静止D．木块受天花板的摩擦力随推力F的增大而变化C［木块在重力作用下,有沿天花板下滑的趋势，故一定受到静摩擦力,则天花板对木块一定有弹力，故A、B项错误;设天花板与水平方向夹角为α，木块受到的静摩擦力为f，天花板对木块的支持力为N，木块的重力为G,木块受力如图所示，根据平衡条件得F＝N＋Gcosα①，f＝Gsinα②，由②式可知，静摩擦力大小为一个定值,与推力F无关,D项错误；由①式可知，逐渐增大F的过程中，N逐渐增大，则最大静摩擦力逐渐增大，而木块受到的静摩擦力f不变，木块将始终保持静止，C项正确。]［易错点评]在受力分析过程中要注意:(1)“防止多力”,寻找施力物体时,若无施力物体则此力不存在。(2)“防止漏力”，按顺序进行受力分析.(3）分清“内力”与“外力”，内力不会改变物体的运动状态,外力才会改变物体的运动状态.4．（2020·宁夏银川一中阶段检测）如图甲、乙所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，用平行于斜面的推力F1作用于物体上,使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑,则两力的比值eq\f（F1,F2)为()甲乙A．cosθ＋μsinθ B．cosθ－μsinθC．1＋μtanθ D．1－μtanθB［F1作用时,根据平衡条件得F1＝mgsinθ＋μFN，FN＝mgcosθ,解得F1＝mgsinθ＋μmgcosθ;F2作用时,根据平衡条件得F2cosθ＝mgsinθ＋μF′N，F′N＝mgcosθ＋F2sinθ，解得F2＝eq\f(mgsinθ＋μmgcosθ,cosθ－μsinθ），所以eq\f（F1,F2)＝cosθ－μsinθ，选项B正确。］5．(多选)如图所示，用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置，最高点B处固定一小滑轮,质量为m的小球A穿在环上。现用细绳一端拴在A上，另一端跨过滑轮用力F拉动，使A缓慢向上移动。在移动过程中关于铁丝对A的支持力N，说法正确的是（)A．N的方向始终背离圆心OB．N的方向始终指向圆心OC．N逐渐变小D．N大小不变AD[以小球A为研究对象,受重力mg、绳拉力F和支持力N三个力的作用处于平衡状态，三力构成力的三角形，如图所示.力三角形与几何△ABO相似，有eq\f(mg，OB）＝eq\f(N，OA）＝eq\f(F,AB），小球A缓慢向上移动过程中OA、OB都不变，则支持力N大小不变，方向始终背离圆心O，选项A、D正确、选项B、C错误。］6．如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m，通入的电流大小相等，其中C中的电流方向与A、B中的电流方向相反，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止,重力加速度为g,则A导线受到B导线的作用力大小和方向为（）A．eq\f(\r(3)，3)mg，方向由A指向BB．eq\f(\r(3)，3)mg，方向由B指向AC．eq\r(3)mg，方向由A指向BD．eq\r(3)mg，方向由B指向AA［三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，通入的电流大小相等，则FBC＝FAC＝FAB，又反向电流相互排斥，对导线C受力分析如图所示。由平衡条件可得2FACcos30°＝mg，解得FAC＝eq\f(\r（3),3）mg,则FAB＝eq\f(\r(3），3）mg同向电流相互吸引，A导线受到B导线的作用力方向由A指向B。选项A正确。］7．（易错题）（多选)如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行,已知A、B、C都处于静止状态，则(）A．B受到C的摩擦力一定不为零B．C受到地面的摩擦力一定为零C．C有沿地面向右滑动的趋势,一定受到地面向左的摩擦力D．将细绳剪断,若物块B依然静止在斜面上,此时地面对C的摩擦力为0CD[若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡,则B与C间的摩擦力为零，A项错误；将B和C看成一个整体，则B和C受到细绳向右上方的拉力作用，故C有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力,B项错误，C项正确;将细绳剪断，若物块B依然静止在斜面上，利用整体法判断，B、C系统在水平方向不受其他外力作用，处于平衡状态,则地面对C的摩擦力为0，D项正确.］［易错点评］本题易错选B项,原因是认为A、B、C整体处于静止状态，在水平方向上不受其他外力作用，所以地面对C的摩擦力为零。其实在本题中，不能将A、B、C作为整体来分析,而要把B、C作为整体来研究，这是因为上面的滑轮还要受到其他外力的作用.因此整体法和隔离法的选用要依据题目的具体情境合理选择.8．（一题多法)如图所示，物体甲放置在水平地面上,通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连,整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止,甲受到地面的摩擦力为Ff,则该过程中(）A．Ff变小，F变大B．Ff变小,F变小C．Ff变大，F变小D．Ff变大，F变大D［法一解析法以小球乙为研究对象,受力分析，如图甲所示，设绳与竖直方向的夹角为α，小球乙的质量为m乙，根据平衡条件可得,水平拉力F＝m乙gtanα，乙球缓慢上升一小段距离的过程中，α增大，可知水平拉力F逐渐增大，绳子的拉力FT＝eq\f（m乙g,cosα），故绳子的拉力也是逐渐增大;以物体甲为研究对象,受力分析如图乙所示，根据平衡条件可得，物体甲受到的地面的摩擦力Ff与绳子的拉力沿水平方向的分力FTx＝FTcosθ等大反向，故摩擦力方向向左，Ff＝eq\f（m乙gcosθ，cosα)逐渐增大，故D正确。甲乙法二图解法丙对乙球受力分析并把各力平移到一个矢量三角形内,画出如图丙所示的动态分析，可知F、FT都增大。]9．(多选）（2020·江西南昌部分学校检测)如图所示,水平地面上有一倾角为θ的光滑斜面，一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上的O点,另一端连接一质量为m的木块。开始时，把木块放在斜面上某位置，木块和斜面均静止不动,此时弹簧水平且处于压缩状态。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．开始时，弹簧弹力大小等于mgtanθB．开始时，斜面受到三个力的作用C．若将O点稍微下移一点，木块仍可能在原位置静止D．若将O点稍微上移一点,木块仍可能在原位置静止AC[对木块进行受力分析，根据平衡知识可知，开始时,弹簧弹力大小等于F＝mgtanθ，选项A正确；开始时，斜面受到自身的重力、地面的支持力、地面对其的摩擦力和木块对其的压力共四个力的作用,选项B错误；如图所示，若将O点稍微下移一点，则弹簧长度增加，可知弹簧弹力减小，木块仍可能在原位置静止,选项C正确；若将O点稍微上移一点，弹簧弹力仍减小，但使木块平衡需要的弹力F要增加,可知木块不可能在原位置静止，选项D错误。］10．(2020·哈尔滨四校联考）如图，轻绳l1一端固定在O点，另一端与质量为m的物体相连.轻绳l2跨过固定在B点的定滑轮，一端连接物体，另一端由力F控制。在力F的作用下，物体从处于O点正下方的A点沿eq\f(1,4)圆弧缓慢地运动到接近B点的过程中,l1一直处于伸直状态。O、B两点在同一水平线上，不计一切阻力，物体可视为质点，滑轮大小不计，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（)A．物体从A点运动到接近B点的过程中，拉力F一直变小B．物体从A点运动到接近B点的过程中，轻绳l1的拉力一直变大C．物体从A点运动到接近B点的过程中，轻绳l2对物体的拉力可能大于mgD．当轻绳l1与竖直方向的夹角为30°时,拉力F的大小为eq\f（\r（3），3)mgD[物体移动过程中受力始终平衡，对物体受力分析并构建力的矢量三角形如图所示，绳l1的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ；绳l2的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。根据几何知识知θ＋2α＝90°，由正弦定理可得eq\f（F1,sinα）＝eq\f（F2,sinθ）＝eq\f(mg，sin\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（π,2)＋α）)），物体移动过程中，α减小，θ增大，则F1减小，F2增大，又F＝F2,故A、B错误;当物体被拉到无限接近B点时，θ趋近于90°,α趋近于0°，此时轻绳l2对物体的拉力最大，趋近于mg，故C错误;θ＝30°时，α＝30°，此时可求得F2＝eq\f(\r（3）,3)mg，D正确。]11．(多选）（2020·安徽示范性名校联考）如图所示，两根轻杆OA、OB与小球O及一小滑块通过铰链连接，杆OA的A端与固定在竖直光滑杆上的铰链相连.小球与小滑块的质量均为m，轻杆OA、OB长均为l，原长为l的轻质弹簧与滑块都套在该竖直杆上，弹簧连接在A点与小滑块之间。装置静止时，弹簧长为1。6l，重力加速度为g,sin53°＝0.8,cos53°＝0.6，以下说法正确的是（)A．轻杆OA对小球的作用力方向与竖直方向的夹角为53°B．轻杆OB对小滑块的作用力方向沿OB杆向下，大小为eq\f（5mg，8）C．轻杆OA与OB对小球的作用力大小之比是5∶8D．弹簧的劲度系数k＝eq\f（5mg,2l)BD［对小球进行受力分析可知，小球受重力、杆OA的拉力FA、杆OB对球的支持力FB,如图所示,由几何关系可知，cosθ＝eq\f（\f(1.6l,2），l)＝0。8,解得OA与竖直方向的夹角θ＝37°，易知FA＝FB,轻杆OA与OB对小球的作用力大小之比是1∶1,故A、C错误;对小球，由平衡条件有2FBcosθ＝mg，解得FB＝eq\f（5mg,8)，易知轻杆OB对小滑块的作用力方向沿OB杆向下，大小为eq\f(5mg，8)，故B正确;对小滑块，根据平衡条件有F弹＝mg＋eq\f(5mg,8）cos37°，解得F弹＝eq\f(3mg，2)，由胡克定律有k＝eq\f（F弹,1。6l－l)＝eq\f（5mg,2l)，故D正确.］12．(2020·重庆巴蜀一中阶段检测）如图，光滑绝缘圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球(小球均可视为质点），已知小球c位于圆环最高点，a、c连线与竖直方向成60°角，b、c连线与竖直方向成30°角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是(）A．a、b、c小球带同种电荷B．a、b小球带异种电荷C．a、b小球电荷量的比值为eq\f(\r(3)，6)D．a、b小球电荷量的比值为eq\f（\r(3），9）D［对c进行受力分析，其受到重力、环的支持力以及a、b对其的库仑力，其中重力与支持力的方向在竖直方向上，水平方向有a对c的库仑力的分力与b对c的库仑力的分力,由共点力平衡条件可知，a与b对c的作用力都是吸引力或都是排斥力，则a与b的电性必定是相同的。a与b带同种电荷，它们之间的库仑力是斥力，对a进行受力分析,a受到重力、环的支持力以及b、c对a的库仑力，重力的方向在竖直方向上，水平方向有支持力向左的分力、b对a的库仑力向左的分力、c对a的库仑力的分力，若a要静止，c对a的作用力必须是吸引力，所以c与a的电性一定相反，故选项A、B错误；设环的半径为R，a、b、c三个小球的带电荷量分别为q1、q2和q3,由几何关系可得lac＝R，lbc＝eq\r(3)R，a、b对c的作用力都是吸引力,它们对c的作用力在水平方向的分力大小相等,则有eq\f(kq1q3，l\o\al(2，ac）)·sin60°＝eq\f（kq2q3，l\o\al（2，bc）)·sin30°，解得eq\f(q1，q2)＝eq\f(\r（3），9),故选项D正确，C错误。]13．(2020·山东学业水平等级考试·T8）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（)A．eq\f(1,3）B．eq\f（1，4)C．eq\f(1,5)D．eq\f（1，6)C[根据题述，物块A、B刚要滑动，可知A、B之间的摩擦力fAB＝μmgcos45°，B与木板之间的摩擦力f＝μ·3mgcos45°.隔离A分析受力，由平衡条件可得轻绳中拉力F＝fAB＋mgsin45°。对AB整体,由平衡条件：2F＝3mgsin45°－f，联立解得:μ＝eq\f(1，5），选项C正确。］14．（2019·全国卷Ⅱ·T16）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为eq\f(\r（3），3）,