（高考物理高分突破试题）专题2力的平衡问题（原卷版）

（高考物理高分突破试题）专题2力的平衡问题（原卷版）（高考物理高分突破试题）专题2力的平衡问题（原卷版）/（高考物理高分突破试题）专题2力的平衡问题（原卷版）专题2力的平衡问题一、绳上的张力一定沿着绳指向绳收缩的方向,且同一条绳上拉力大小处处相等．二、两个力的合力的大小范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.如图所示,穿过小动滑轮的轻绳两端分别固定在a、b两点,质量为m的小物块通过轻绳拴接在小动滑轮的轴上.现给小物块施加一个水平向右的拉力F,系统静止时,滑轮到固定点a、b的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为30°和60°,滑轮质量、大小忽略不计,重力加速度为g.下列判断正确的是()A．小物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角为37°B．作用在小物块上的水平拉力大小为2C．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为(D．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为(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、乙两物体质量分别为m1、m2,系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α＝45°,β＝60°,则m1m2等于A．6+326B．3+32C如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直.杆的下端有一个轻滑轮O.一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角为θ＝30°.系统保持静止,不计一切摩擦.下列说法中正确的是()A．细线BO对天花板的拉力大小是GB．a杆对滑轮的作用力大小是GC．a杆对滑轮的作用力方向沿着OA竖直向上D．a杆对滑轮的作用力大小是G三、静摩擦力会随外力而改变;滑动摩擦力f=μFN,特别注意FN不一定等于mg或mgcosθ.在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定的范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0).f=(F2-F1)/2.如图所示,在一静止升降机内,物体A在位置B处,被一根伸长的弹簧拉住,现让升降机加速上升,达到一定速度后保持匀速一段时间,最后减速上升直到停止,则在升降机上升的过程中()A．加速上升阶段物体A所受的摩擦力一定增大B．匀速上升阶段物体A的所受的支持力一定增大C．减速上升阶段物体A所受的摩擦力一定减小D．整个过过程中物体A所受的摩擦力可能保持不变如图所示为研究平衡摩擦力的一个实验.把一个木块A放在倾角为θ＝45°的斜面体B上,斜面体固定在小车上.水平外力作用在小车上,使木块A和斜面体B一起水平向左随小车以加速度a匀加速运动.木块A和斜面体B在运动过程中始终相对静止.在某一次实验中,调整小车的加速度大小为a＝g(g为重力加速度),则关于斜面B对物体A的摩擦力方向,下列说法正确的是()A．斜面B对物体A没有摩擦力B．斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向上C．斜面B对物体A的摩擦力方向沿斜面向下D．斜面B对物体A的摩擦力方向可能沿斜面向上、也可能沿斜面向下如图1所示,质量均为m、表面粗糙程度不同的三个物块a、b、c,放在三个完全相同的斜面体上,斜面体质量为M、底部倾角为θ.物块a、b、c以相同初速度下滑,斜面体始终保持静止,其vt图像如图2所示.a、b、c与斜面之间的动摩擦因数分别为μa、μb、μc,斜面体对地面的压力分别为FNa、FNb、FNc,斜面体对地面的摩擦力分别为fa、fb、fc.下列判断正确的是()A．μa＞μb＞μcB．FNb＝(M+m)g,fb＝0C．FNa＜(M+m)g,fa=mD．FNc＞(M+m)g,fc=m四、整体法与隔离法的灵活运用能够简化问题.水平方向分析N物体受力情况时可用隔离法,分析地面与斜面体之间的作用力时可以将M和斜面体看作一个整体,绳上的拉力为外力.如图甲所示,倾角为θ的斜面体C置于水平地面上,物块B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块A连接,连接B的一段细绳与斜面平行,整个装置处于静止状态.现在B上再轻放一小物块D,整个系统仍处于静止状态,如图乙所示.则放上D之后与没放D时相比()A．B受到C的摩擦力方向可能会发生改变,地面对C的摩擦力大小和方向都没改变B．B受到C的摩擦力方向可能会发生改变,地面对C的摩擦力大小一定变大C．B对C的摩擦力大小一定发生改变,地面对C的摩擦力大小和方向都没改变D．B对C的摩擦力大小一定发生改变,地面对C的摩擦力大小一定变大如图所示,整个装置处于静止状态,球Q光滑,若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动,在Q落到地面以前发现P始终保持静止,在此过程中下列说法正确的是()A．MN对Q的弹力逐渐减小B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．地面对P的弹力变小D．PQ之间的弹力逐渐减小如图所示,A、B两物块叠放在一起,在竖直向上外力F的作用下,恰能一起沿粗糙的竖直墙面匀速向下运动,则物块A的受力个数为()A．3个B．4个C．5个D．6个如图,一质量m＝2kg的小球通过轻绳连接在质量M＝10kg的小车上,现给小球施加一个水平方向的恒力F,使小球和小车一起在光滑水平地面上向右做匀加速运动,已知轻绳和竖直方向的夹角为37°,则小车的加速度的大小为(sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,g取10m/s2)()A．1m/s2B．1.5m/s2C．2m/s2D．2.5m/s2挂灯笼的习俗起源于西汉,过年期间,家家户户都挂起了各式各样的灯笼．如图所示,由五根等长的轻质细绳悬挂起质量均为m的灯笼A、B、C、D,中间细绳是水平的,上面两细绳与水平方向夹角为θ1,中间两细绳与竖直方向夹角为θ2,AB间和BC间的绳中张力分别是FAB和FBC,重力加速度为g.下列关系式正确的是()A．θ1＝θ2B．tanC．FBC＝mgtanθ2D．F五、两个分力F1和F2的合力为F,若已知合力(或一个分力)的大小和方向,又知另一个分力(或合力)的方向,则第三个力与已知方向不知大小的那个力垂直时有最小值．将两个质量为m和M的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示,用力F拉小球b.使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角θ＝30°,则F的最小值为()A．33(m+M)gB．(m+M)gC．32(m+M)gD．(多选)如图所示,两个足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接,平板AP与水平面成53°角固定不动,平板BP可绕P点的水平轴在竖直面内自由转动,将一重为G的均匀圆柱体O放在两板间.在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中,已知sin53°＝0.8,cos53°＝0.6,下列说法正确的是()A．当BP沿水平方向时,圆柱体受两个力的作用B．当BP沿竖直方向时,AP板受到的压力最大为5C．当BP板与AP板垂直时,AP板受到的压力最小为5D．当BP板与AP板垂直时,BP板受到的压力最小为4(多选)如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,其外侧一光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态,P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ,将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°,期间框架与小球始终保持静止状态.在此过程中下列说法正确的是()A．地面对框架的摩擦力始终为零B．框架对小球的支持力先减小后增大C．拉力F的最小值为mgcosθD．框架对地面的压力一直减小如图所示,足够长的斜面倾角为θ,一质量为m的物块恰好能自行沿斜面匀速下滑.物块在沿斜面匀速下滑过程中,在竖直平面内给物块一任意方向(α角任意)的外力F,斜面始终处于静止状态.已知重力加速度为g,下列说法正确的是()A．物块沿斜面下滑过程中,地面给斜面的摩擦力为零B．物块与斜面间的动摩擦因数μ＝2tanθC．若外力F拉着物块沿斜面匀速上滑,则F的最小值为mgcosθD．若外力F拉着物块沿斜面匀速上滑,则F的最小值为mgsinθ六、晾衣服问题设绳与竖直方向夹角为θ,两杆距离为d,绳长为L,则有sinθ=d/L.若只将端点上下移动,则θ不变,绳的拉力不变;若端点(杆)左右移动,则θ会相应变化.如图,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是()A．绳的右端上移到b',绳子拉力变小B．将杆M向左移一些,绳子拉力变小C．换用稍长一些的轻质晾衣绳,绳子拉力变小D．绳的两端高度差越小,绳子拉力变小工地上甲、乙两人用如图所示的方法将带挂钩的重物抬起.不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的A、B两点,轻绳长度大于A、B两点间的距离.现将挂钩挂在轻绳上,乙站直后将杆的一端搭在肩上并保持不动,甲蹲下后将杆的另一端搭在肩上,此时物体刚要离开地面,然后甲缓慢站起至站直.已知甲的身高比乙高,不计挂钩与绳之间的摩擦.在甲缓慢站起至站直的过程中,下列说法正确的是()A．轻绳的张力大小一直不变B．轻绳的张力先变大后变小C．轻绳的张力先变小后变大D．轻绳对挂钩的作用力先变大后变小如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计,现衣服处于静止状态.如果保持绳子A端、B端在杆上的位置不变,将右侧杆缓慢平移到图中虚线位置的过程中,则()A．绳子的弹力变大B．绳子的弹力不变C．绳子对挂钩弹力不变D．绳子对挂钩弹力变大如图所示,圆心为O,水平直径为AB的圆环位于竖直面内,一轻绳两端分别固定在圆环的M、N两点,轻质滑轮连接一重物,放置在轻绳上,MN连线过圆心O且与AB间的夹角为θ,不计滑轮与轻绳之间的摩擦.圆环顺时针缓慢转过角度2θ的过程,轻绳的张力()A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大再减小D．先减小再增大七、动态平衡问题解析法一般把力进行正交分解,两个方向上列平衡方程,写出所要分析的力与变化角度的关系式,然后进行数学分析如图所示,质量为km(k大小未知)的物体A和质量为m的物体B用跨过光滑定滑轮的细线连接,物体A放置在粗糙的水平面上,细线OB段沿竖直方向,细线OA段与水平方向的夹角为θ＝30°．现用水平外力F将物体B缓慢拉至细线与竖直方向的夹角θ＝30°,该过程物体A始终静止不动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体A与水平面间的动摩擦因数0＜μ＜1.则k的取值可能是()A．3B．1C．233D如图甲所示,用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一.铺设瓦片时,屋顶结构可简化为图乙所示,建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间,若瓦片能静止在檩条上.已知檩条间距离为d,以下说法正确的是()A．减小檩条间的距离d时,瓦片可能会下滑B．减小檩条的倾斜角度θ时,瓦片与檩条间的弹力变小C．增大檩条间的距离d时,瓦片与檩条间的摩擦力变大D．增大檩条间的距离d时,瓦片与檩条间的弹力变小如图所示,半圆形凹槽的半径为R,固定在水平面上.一只小蚂蚁A由凹槽的底部向上爬,蚂蚁所能上升到相对圆槽底面的最大高度为h(h＜R),认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则蚂蚁与槽面间的动摩擦因数是()A．μ=2RC．μ=2R图解法筷子是中华饮食文化的标志之一.如图所示,用筷子夹质量为m的小球处于静止,筷子均在竖直平面内,且筷子与竖直方向的夹角均为θ.忽略小球与筷子之间的摩擦,重力加速度为g.下列说法正确的是()A．筷子对小球的合力大于重力B．筷子的弹力大小均为NC．保持左侧筷子固定不动,右侧筷子缓慢变为竖直,左、右筷子的弹力均逐渐变大D．保持左侧筷子固定不动,右侧筷子缓慢变为竖直,左、右筷子的弹力均逐渐变小如图所示,用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间.开始时OB绳处于水平状态.现保持O点位置不变,只通过改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B'点,此时OB′与OA之间的夹角θ＜90°.设此过程中OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是()A．FOB先增大后减小B．FOB先减小后增大C．FOA先增大后减小D．FOA先减小后增大如图,将橡皮筋的结点拉至O点并保持不动.水平移动滑轮C,并保持OB与竖直方向夹角α保持不变.要使OD绳下悬挂物质量最小,则OC与竖直方向的夹角β与α之间满足()A．α＝βB．α+β＝90°C．α＝2βD．2α＝β相似三角形法如图所示,光滑半圆环竖直固定放置,最高点B处有一光滑小滑轮,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由图示位置缓慢向上移动,圆环对A的弹力为FN,则()A．力F逐渐变大B．弹力FN逐渐变小C．弹力FN大小不变D．弹力FN的方向先背离圆心O后指向圆心O如图所示,带电金属小球A用绝缘细线悬挂于O点,O点正下方带电小球B固定在绝缘支座上,两小球可视为质点,平衡时其间距离为L.现将与小球A完全相同的三个不带电的金属小球依次并充分与A接触后移开,则再次平衡后A、B间距离为()A．18LB．14LC．12如图所示,光滑的半圆环沿竖直方向固定,M点为半圆环的最高点,N点为半圆环上与半圆环的圆心等高的点,直径MH沿竖直方向,光滑的定滑轮固定在M处,另一小圆环穿过半圆环用质量不计的轻绳拴接并跨过定滑轮.开始小圆环处在半圆环的最低点H点,第一次拉小圆环使其缓慢地运动到N点,第二次以恒定的速率将小圆环拉到N点.滑轮大小可以忽略,则下列说法正确的是()A．第一次轻绳的拉力逐渐减小B．第一次半圆环受到的压力逐渐增大C．小圆环第一次在N点与第二次在N点时,第二次轻绳的拉力大一些D．小圆环第一次在N点与第二次在N点时,半圆环受到的压力大小一定相同拉密定理或辅助圆(正弦定理列比例式进行求解.右图满足：《大国工匠》节目中讲述了王进利用"秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程,如图所示,绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点,另一端固定在兜篮D上,另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮,一端连接兜篮,另一端由工人控制,身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里,缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处,绳OD一直处于伸直状态.兜篮、王进及携带的设备总质量为m,可看作质点,不计一切阻力,重力加速度大小为g.从C点运动到E点的过程中,下列说法正确的是()A．绳OD的拉力一直变小B．绳CD的拉力一直变大C．绳OD、CD拉力的合力大于mgD．绳CD与竖直方向的夹角为30°时,绳CD的拉力为33如图所示,质量为M的物体用轻绳悬挂于O点,开始时轻绳OA水平,OA、