2021届高考物理二轮备考题型专练：-力与物体平衡(解析版)

力与物体平衡【原卷】1．如图所示，一根轻绳一端固定于天花板的A点，另一端悬挂于天花板的B点，绳上挂一质量为m的光滑圆环。在细绳右端悬挂点由B点向A点慢慢移动的过程中，绳中的张力（）A．变小 B．变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小2．如图，悬挂物体甲的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；轻绳的一端固定在墙上，另一端跨过光滑的定滑轮后悬挂乙物体。甲、乙质量相等，系统平衡时O点两侧的绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2。若θ1=65°，则θ2等于（）A．30° B．50° C．60° D．65°3．如图所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻杆的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态。现用力F推动小球b，使之缓缓到达位置，则（）A．推力F变大 B．小球a对OP的压力变大C．小球b对OQ的压力变大 D．杆上的弹力减小4．如图所示，、、三个物块重量均为，物块重，作用在物块的水平力，整个系统静止，则（）A．和之间的摩擦力是B．和之间的摩擦力是C．物块受5个力作用D．与桌面间摩擦力为5．如图所示，固定斜面顶端的正上方有一光滑小定滑轮，绕过滑轮的轻绳左端与小球相连，用水平力作用在轻绳的右端，使小球从端沿斜面缓慢上滑到处。斜面对小球的支持力大小用表示，不计一切摩擦。在该过程中（）A．逐渐增大，逐渐减小B．逐渐增大，逐渐增大C．逐渐减小，逐渐增大D．逐渐减小，逐渐减小6．如图所示，两个物体A、B中间用一轻弹簧相连。A、B的质量分别为、，A、B与固定斜面间的动摩擦因数不相同。稳定时，A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，则下列说法正确的是（）A．地面对斜面体可能有水平向左的摩擦力B．弹簧可能处于原长状态C．如果只增大A或B的质量，稳定时A、B一定不能一起匀速下滑D．若A、B与斜面间的动摩擦因数相等，且A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，当适当增大斜面倾角，一起沿斜面下滑时，则弹簧可能处于压缩状态7．操场跳远沙坑内有沙子，把沙粒堆起时沙粒下滑逐渐形成沙堆，若沙粒是干燥的，这些沙堆有几乎相等的顶角。学校沙坑中某一沙堆锥底周长约为63cm，母线长（沙堆顶点到锥底的斜边长）为12.5cm，则可推测沙粒之间的摩擦因数约为（）A．0.2 B．0.6 C．0.75 D．0.88．某同学要调换座位，用斜向上的拉力F拖动桌子，已知桌子的总质量为，重力加速度大小为，桌子与地面间的动摩擦因数为，不计空气阻力，F的最小值是（）A．100N B．100N C．50N D．50N9．如图所示，A、B两个物体的质量分别是mA、mB，且mA>mB，整个系统处于静止状态，此时动滑轮与定滑轮之间的轻绳与水平方向夹角为，滑轮的质量和一切摩擦均不计，绳为轻质绳，如果将绳一端的固定点P缓慢向上移动到Q点，整个系统重新平衡后（）A．物体B的高度增大，不变B．物体B的高度增大，变大C．物体B的高度不变，不变D．物体B的高度降低，变小10．如图所示，用与竖直方向成θ角（θ＜）的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1，现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b的拉力为F2，再逆时针转过θ角固定，绳b的拉力为F3，则（）A．F1<F2<F3B．F1=F3>F2C．绳a的拉力先减小后增大D．绳a的拉力一直增大11．如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）A．支持力竖直向上B．支持力小于手机所受的重力C．摩擦力沿斜面向下D．摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力12．某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A．实验中必须让木板保持匀速运动B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数13．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． B． C． D．14．矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（）A． B．C． D．15．如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（）A．受到的重力大小为B．受到的合力大小为C．对球面的压力大小为D．对球面的作用力大小为16．如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（）A．45° B．55° C．60° D．70°17．如图所示，在倾角为的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M，，，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则（）

A．B．弹簧伸长量为C．A球受到的库仑力大小为2MgD．相邻两小球间距为18．如图所示，在水平面上固定一个半径为R的半圆柱体A。可移动的挡板MN一端始终垂直于半圆柱A，初始时，挡板的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角。在A和挡板MN之间放有一个质量为m的光滑均匀球体B，其半径也为R。初始时，整个装置处于静止状态。现将挡板MN沿顺时针方向缓缓向下移动直至水平。则对从初始到挡板MN水平的过程，下列说法正确的是（）A．初始时，A对B的支持力为B．全过程中挡板对B的支持力大于A对B的支持力C．全过程中挡板对B的支持力逐渐变大，A对B的支持力逐渐变小D．挡板MN水平时，A对B的支持力为19．如图所示，质量为m、电荷量为q的带异种电荷的小球a、b，a放置在倾角为45°的光滑斜面上，b固定在与a在同水平面的另一位置，此时a恰好静止。下列说法正确的是（）A．b在a处产生的电场强度的大小为B．a在b处产生的电场强度的大小为C．若将b竖直下移一点，a仍可能保持静止D．若将b竖直上移一点，a仍可能保持静止20．如图所示，用绝缘丝线将质量为m电荷量为qA的带负电小球A系在O点。在距O点的正下方H处用绝缘柄固定一带电小球B（两球均可看成点电荷）。当丝线与竖直方向夹角为30°时，球A静止，此时A、B两球连线与丝线AO垂直。已知静电力常量为k，重力加速度为g。(1)画出A球受力示意图，判断B球的电性；(2)求A球所在处的电场强度E；(3)求B球的电荷量qB；(4)若支持B球的绝缘柄漏电，A球在竖直平面内缓慢运动至0°处，B的电荷尚未漏完。在整个漏电过程中，丝线的拉力大小如何变化？请说明原因。力与物体平衡1．如图所示，一根轻绳一端固定于天花板的A点，另一端悬挂于天花板的B点，绳上挂一质量为m的光滑圆环。在细绳右端悬挂点由B点向A点慢慢移动的过程中，绳中的张力（）A．变小 B．变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小【答案】A【详解】ABCD．光滑圆环始终处于绳子的中点处，设绳子形成的夹角为，绳中的张力为F，则解得当右端悬挂点由B点向A点慢慢移动时，夹角逐渐变小，F逐渐变小，故A正确，BCD错误。故选A。2．如图，悬挂物体甲的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；轻绳的一端固定在墙上，另一端跨过光滑的定滑轮后悬挂乙物体。甲、乙质量相等，系统平衡时O点两侧的绳与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2。若θ1=65°，则θ2等于（）A．30° B．50° C．60° D．65°【答案】B【详解】由于T2和mg相等，故两者的合力沿这两个力夹角的角平分线，又T2和mg合力和T1大小相等方向相反，故T2和mg的夹角为，故故选B。3．如图所示，两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ，OP竖直放置，OQ水平，小球a、b固定在轻杆的两端，现有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b紧靠挡板处于静止状态。现用力F推动小球b，使之缓缓到达位置，则（）A．推力F变大 B．小球a对OP的压力变大C．小球b对OQ的压力变大 D．杆上的弹力减小【答案】D【详解】BD．隔离a分析受力，设此时ab间作用力与水平方向上的夹角为θ，如图所示由力的平衡条件可得，将小球稍微向左水平移动一小段距离，当a、b重新处于静止状态时，由几何关系可知，θ增大，则sinθ、tanθ增大，mg不变，则F'减小，N减小。根据牛顿第三定律，小球a对OP的压力减小，故B错误，D正确；AC．对ab的整体受力分析如下图所示：由共点力的平衡条件可知，a、b重新处于静止状态前后，OQ面板对b的支持力始终和a、b的重力相等保持不变，推力F=N在减小，故AC错误。故选D。4．如图所示，、、三个物块重量均为，物块重，作用在物块的水平力，整个系统静止，则（）A．和之间的摩擦力是B．和之间的摩擦力是C．物块受5个力作用D．与桌面间摩擦力为【答案】D【详解】A．对A受力分析可知，A受到B的摩擦力为零，则A和B之间的摩擦力是0，选项A错误；B．对B受力分析可知，C对B的摩擦力等于F，即B和C之间的摩擦力是50N，选项B错误；CD．因C右边的细绳的拉力为而B对C有向左的50N摩擦力，则桌面对C有100N向左的摩擦力；物块C受重力、B对C的压力和摩擦力、桌面对C的支持力和摩擦力以及右边绳子的向右的拉力，共6个力作用，选项C错误，D正确。故选D。5．如图所示，固定斜面顶端的正上方有一光滑小定滑轮，绕过滑轮的轻绳左端与小球相连，用水平力作用在轻绳的右端，使小球从端沿斜面缓慢上滑到处。斜面对小球的支持力大小用表示，不计一切摩擦。在该过程中（）A．逐渐增大，逐渐减小B．逐渐增大，逐渐增大C．逐渐减小，逐渐增大D．逐渐减小，逐渐减小【答案】A【详解】设斜面的倾角为θ，绳子的拉力与斜面的夹角为α，则由平衡知识可知当小球从B端沿斜面缓慢上滑到C处时，α角变大，则F变大，N减小。故选A。6．如图所示，两个物体A、B中间用一轻弹簧相连。A、B的质量分别为、，A、B与固定斜面间的动摩擦因数不相同。稳定时，A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，则下列说法正确的是（）A．地面对斜面体可能有水平向左的摩擦力B．弹簧可能处于原长状态C．如果只增大A或B的质量，稳定时A、B一定不能一起匀速下滑D．若A、B与斜面间的动摩擦因数相等，且A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，当适当增大斜面倾角，一起沿斜面下滑时，则弹簧可能处于压缩状态【答案】C【详解】A．把物体A、B、弹簧和斜面体看成一个系统，系统处于平衡状态，地面与斜面体之间没有摩擦力，A项错误；B．因为A、B与斜面的动摩擦因数不相等，但A、B两物体一起在斜面上匀速下滑，由整体法和隔离法可得，弹簧一定不是原长，B项错误；C．把物体A、B与弹簧看成一个系统，由受力分析可知，如果只增大A或B的质量，系统的合外力不为零，稳定时A、B一定不能一起匀速下滑，C正确；D．若A、B与斜面的动摩擦因数相等，匀速下滑时，重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力大小相等，，是斜面的倾角。如果适当增大斜面倾角，A、B必加速下滑，再根据整体法和隔离法，应用牛顿第二定律可知，弹簧仍处于原长，D错。故选C。7．操场跳远沙坑内有沙子，把沙粒堆起时沙粒下滑逐渐形成沙堆，若沙粒是干燥的，这些沙堆有几乎相等的顶角。学校沙坑中某一沙堆锥底周长约为63cm，母线长（沙堆顶点到锥底的斜边长）为12.5cm，则可推测沙粒之间的摩擦因数约为（）A．0.2 B．0.6 C．0.75 D．0.8【答案】C【详解】设圆锥的高为、底面半径为，母线长为，周长为，母线与水平面的夹角为，则联立解得对沙粒由平衡条件得又联立解得故ABD错，C对。故选C。8．某同学要调换座位，用斜向上的拉力F拖动桌子，已知桌子的总质量为，重力加速度大小为，桌子与地面间的动摩擦因数为，不计空气阻力，F的最小值是（）A．100N B．100N C．50N D．50N【答案】C【详解】对桌子受力分析如图根据平衡条件可知，竖直方向得水平方向又联立得当时，F取到最小值是。故选C。9．如图所示，A、B两个物体的质量分别是mA、mB，且mA>mB，整个系统处于静止状态，此时动滑轮与定滑轮之间的轻绳与水平方向夹角为，滑轮的质量和一切摩擦均不计，绳为轻质绳，如果将绳一端的固定点P缓慢向上移动到Q点，整个系统重新平衡后（）A．物体B的高度增大，不变B．物体B的高度增大，变大C．物体B的高度不变，不变D．物体B的高度降低，变小【答案】C【详解】系统静止时，与动滑轮接触的那一小段绳子受力情况如图所示，同一根绳子上的拉力F1、F2总是相等的，它们的合力F与F3是一对平衡力，以F1、F2为邻边所作的平行四边形是菱形，故mAg=2mBgsin绳的端点由P点移向Q点时，由于mA、mB的大小不变，故不变，滑轮左侧的绳子总长度不变，所以B高度不变；故ABD错误，C正确。故选C。10．如图所示，用与竖直方向成θ角（θ＜）的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1，现保持小球在原位置不动，使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角，绳b的拉力为F2，再逆时针转过θ角固定，绳b的拉力为F3，则（）A．F1<F2<F3B．F1=F3>F2C．绳a的拉力先减小后增大D．绳a的拉力一直增大【答案】B【详解】对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，如图通过几何关系可知，力F2垂直与细线，故由图可知，绳a的拉力逐渐减小故选B。11．如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（）A．支持力竖直向上B．支持力小于手机所受的重力C．摩擦力沿斜面向下D．摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力【答案】B【详解】设手机的质量为m，斜面倾角为θ。对手机进行受力分析，如图所示由图可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件则有，因，故，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力故选B。12．某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A．实验中必须让木板保持匀速运动B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数【答案】C【详解】AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误；C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确；D．根据，可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。故选C。13．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． B． C． D．【答案】C【详解】当木板与水平面的夹角为时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知对B物块受力分析如图沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力根据平衡条件可知两式相加，可得解得故选C。14．矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】由题意可知所受重力G竖直向下，空气阻力Ff与速度方向相反，升力F2与速度方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有A选项符合题意。故选A。15．如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（）A．受到的重力大小为B．受到的合力大小为C．对球面的压力大小为D．对球面的作用力大小为【答案】D【详解】A．工作人员的质量为，则工作人员受到的重力A错误；B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B错误；C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于，C错误；D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为D正确。故选D。16．如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（）A．45° B．55° C．60° D．70°【答案】B【详解】甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示

根据几何关系有解得。故选B。17．如图所示，在倾角为的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M，，，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则（）

A．B．弹簧伸长量为C．A球受到的库仑力大小为2MgD．相邻两小球间距为【答案】A【详解】AD．三小球间距均相等，对C球受力分析可知C球带正电，根据平衡条件：对B小球受力分析，根据平衡条件：两式联立解得：，，故A正确，D错误；B．对A、B、C三小球整体受力分析，根据平衡条件：弹簧伸长量：，故B错误；C．对A球受力分析，根据平衡条件：解得A球受到的库仑力为：故选A．18．如图所示，在水平面上固定一个半径为R的半圆柱体A。可移动的挡板MN一端始终垂直于半圆柱A，初始时，挡板的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角。在A和挡板MN之间放有一个质量为m的光滑均匀球体B，其半径也为R。初始时，整个装置处于静止状态。现将挡板MN沿顺时针方向缓缓向下移动直至水平。则对从初始到挡板MN水平的过程，下列说法正确的是（）A．初始时，A对B的支持力为B．全过程中挡板对B的支持力大于A对B的支持力C．全过程中挡板对B的支持力逐渐变大，A对B的支持力逐渐变小D．挡板MN水平时，A对B的支持力为【答案】BC【详解】A．以B为研究对象进行受力分析如图所示，根据图中几何关系可得α=30°，β=30°所以F1=F2，竖直方向根据平衡条件可得F1cos30°+F2cos30°=mg解得BC．将挡板MN沿顺时针方向缓缓向下移动直至水平的过程中，α角从30°减小到0，而α+β不变，则β角由30°变大到60°，根据平衡条件可得F1cosα+F2cosβ=mgF1sinα=F2sinβ解得可