2024届高中寒假物理专项练专项练习：物体的平衡（含答案）

2024届第一中学寒假物理专项练1

物体的平衡

1.如图所示，水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架，每

根支架与水平面均成45。角且任意两支架之间夹角相等。一个质

量为机的均匀光滑球体放在三脚架里，重力加速度为g,则每根Q

支架受球体的压力大小是（）

1B%g

A.gmg

C叫gD.2mg

解析：光滑球体受重力和三个支持力，三个支持力与竖直方向的夹角均为45。，

根据平衡条件可得3Ncos45。=机g,解得由牛顿第三定律

知每根支架受球体的压力故B正确,A、C、D错误。

答案：B

2.如图所示，挂钩连接三根长度均为L的轻绳，三根轻绳的另A

一端与一个质量为m、直径为1.2L的水平圆环相连，连接点将

圆环三等分，在挂钩拉力作用下圆环处于静止状态。已知重力加U一）

速度为g，则每根轻绳上的拉力大小为（）

5Q

AA.适mgB.^rng

「5-5

C.gmgD.-^mg

4

解析：设绳中拉力为T,绳与竖直方向夹角为。，由几何关系可知cos。=予由

平衡条件知37bos6=mg,得出，=3^^0=8mg，故A正确。

答案：A

3.实际生活中常常利用如图所示的装置将重物吊到高处。现有—一z1

质量为般的同学欲将一质量也为M的重物吊起，已知绳子在水平

天花板上的悬点与定滑轮固定点之间的距离为L,不计滑轮的大______£

^777~77777~7~7~77~7~7^7~,

小、滑轮与绳的重力及滑轮受到的摩擦力。当该同学把重物缓慢拉升到最高点时,

动滑轮与天花板间的距离为（）

解析：当该同学把重物缓慢拉升到最高点时，绳子的拉力等于人的重力，即为

Mg,而重物的重力也为四，则设绳子与竖直方向的夹角为可得2"gcos6=

L

2、行

Mg,则。=60。，此时动滑轮与天花板的距离为d=;—S，故A正确，B、

【an（Jo

C、D错误。

答案：A

4.如图所示是一竖直固定的光滑圆环，中央有孔的小球P和。套在

环上，由伸直的细绳连接，它们恰好能保持静止状态。已知。的质量（

为机，。。连线水平，PQ细绳连线与水平线夹角为30。，则（）k07

A.细绳对Q球的拉力大小为mg

B.环对Q球的支持力大小为为“eg

C.P球的质量为2机

D.环对尸球的支持力大小为小机g

解析：对。受力分析,并合成三角形如图甲所示，可得绳子拉力T=^^=2mg,

A错误；环对。的支持力Ni=Teos30°=y[3mg,B错误；对P受力分析，并合

成三角形如图乙所示，根据几何关系可知/wg=T=2mg,解得机尸=2瓶，C正确；

环对P的支持力N2=yf3mpg=2\[3mg,D错误。

甲乙

答案：C

5.如图所示，通过细绳拴在一重物上的氢气球，在水平向右

的风力作用下处于静止状态，细绳与竖直方向的夹角为6。已

知风力大小正比于风速，则当风速改变时，始终保持不变的

是()

A.细绳与竖直方向的夹角

B.细绳对重物的拉力

C.地面对重物的摩擦力

D.地面对重物的支持力

解析：对气球受力分析，受重力、浮力、细线的拉力和水平风力，如图所示，根

据平衡条件，有Tsine=£F浮一TeosO—mg=。,解得T=y/F?+(F浮-mg?,tan

0=„F—,可知拉力随着风力的增加而增加，而细绳对物体的拉力等于细线对

F浮一mg

气球的拉力，细绳与竖直方向的夹角随着风力的增加而增加，故A、B错误；对

气球和重物整体受力分析，受重力(M+/n)g、浮力F浮、支持力N、风力R和摩

擦力力根据平衡条件，有N=(M+ni)g—F译，f=F,可知地面对重物的支持力

不变，地面对重物的摩擦力随着风力的变化而变化，故C错误，D正确。

答案：D

////,

6.如图所示，橡皮筋的一端固定在。点，另一端拴在一个可以看作。

质点的物体上，。点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆。现《•一

用水平拉力R使物体在粗糙的水平面上从3点沿水平方向匀速向右

运动至C点，已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，运动过程中橡皮筋处于弹性

限度内且物体对水平地面有压力。下列说法正确的是()

A.如果橡皮筋的自然长度等于物体所受地面的摩擦力变大

B.如果橡皮筋的自然长度等于物体所受地面的支持力变小

C.如果橡皮筋的自然长度小于物体所受地面的摩擦力变大

D.如果橡皮筋的自然长度小于物体所受地面的支持力变小

解析：设开始时A离地面的高度为"设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为e,

kr

则橡皮筋的弹力为T=黄总/，其向上分力3=7bos（9=红，物体对地面的压力为

N=mg-kL,保持不变，由/=〃N可知摩擦力也保持不变，故A、B错误；设开

始时A离地面的高度为"橡皮筋的自然长度比。4小x,某一时刻橡皮筋与竖

直方向的夹角为0,则橡皮筋的弹力为T'=k（%+鼠£）,其向上分力Fy'=

T'cos0=kxcos0+kL,物体对地面的压力为N'=mg—kL—kxcos0,由于。变

大，则物体对地面的压力变大，因尸〃N,故摩擦力变大，故C正确，D错误。

答案：C

7.（多选）如图所示，一长方体放置于粗糙水平地面上，物块A由跨过定滑轮的

轻质细绳与物块3连接，系统处于静止状态。现对5施加一水平力R使3缓慢

地升起，使绳子偏离竖直方向一个角度，在此过程中物块A和长方体始终处于

静止状态，则（）

考前精准训练II高考专题复习•物理A.长方体对物块A的摩擦力一直减小

B.地面对长方体的支持力保持不变

C.地面对长方体的支持力一直增大

D.地面对长方体的摩擦力一直增大

解析：以物体3为研究对象，分析其受力情况，设细绳与竖直方向夹角为a,则

有R=/ngtana,T=、署，对物体A,=则随a角增大，小变大，故

A错误；对A、3和长方体组成的整体分析，竖直方向，地面对长方体的支持力

等于整体的重力，保持不变，水平方向，拉力R等于地面对长方体的摩擦力，

则/=R=机gtana,随a角增大，/变大，故B、D正确，C错误。

答案：BD

8.如图所示，质量为M的半球形物体3静止在粗糙的水平面上，3的半球面光

滑，下表面粗糙，在半球面顶端固定一轻质细杆，在细杆顶端固定光滑小滑轮C,

质量为如可看作质点的小球A,通过细线绕过滑轮，在水平外力R作用下沿半

球表面缓慢上升，物体B始终静止在水平面上。在此过程中，下列说法中正确

的是()

A.半球面对小球A的支持力逐渐增大

B.细线对小球A的拉力R逐渐增大

C.水平面对3的支持力先减小后增大

D.水平面对3的摩擦力逐渐减小

解析：在小球A沿半球面缓慢上升过程中，小球A受重力G=mg、球面对小球

A的支持力品、细线对A的拉力R三个力共同作用而处于动态平衡状态，设4

AOC各边长度分别为A0=&OC=H,AC=L,由相似三角形性质可知誉=今

=7,在小球A上升过程中，H、R不变,而L逐渐减小，可见0不变，拉力R

减小，故A、B错误；将A、3看作整体，由受力可知，水平面对3的支持力EB

不变，水平面对3的摩擦力苏=口逐渐减小，故C错误，D正确。

答案：D

9.图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑

块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。

光电门2光电门1一映条

定滑轮气卓导轨

与—

TT।Ji、

—连气源

钩码调节旋钮尸调节旋钮Q

甲

o1234cm

01020

乙

(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为mmo

⑵在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初

速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门

2的时间。为使气垫导轨水平，可采取的措施是.o

A.调节P使轨道左端升高一些

B.调节尸使轨道左端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些

D.滑块的质量增大一些

(3)正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m,遮光条的

宽度用d表示，已知重力加速度为g。现将滑块从图示位置由静止释放。

①若滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距L由数字计时器

读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为勿、t2,则验证机械能守恒定律的表达

式是O

②若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始

位置离地的高度心还需测量的一个物理量是。

解析：(1)游标卡尺的分度值为0.05mm,读数为13mm+0.05X10mm=

13.50mm。

(2)因为发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明左低右高，

因此可以调节P使轨道左端升高一些，故选A。

(3)滑块经过两个光电门的速度分别为号和*因此可得mgL=^(m+M)^—^(m+

日，即加且£=:("2+”)心('一；)。因为滑块经过光电门2时钩码已着地，所以

L1乙12,11

为验证机械能守恒定律，还需知道钩码着地瞬间的速度，因此需要