专题01 力与物体的平衡（练习）（原卷版）

专题01力与物体的平衡目录TOC\o"1-1"\h\z\u\t"标题2,3"01受力分析及其应用 2考向一受力分析及相关问题 2考向二正交分解法及其应用 4考向三活结与死结、动杆与定杆的弹力 402单物体、多物体的静态平衡 6考向一整体法与隔离法 6考向二共点力的平衡及其应用 903动态平衡及极值问题 12考向一动态平衡问题 12考向二动态平衡问题中的临界与极值问题 1404力电、力热综合平衡问题 16考向一力电综合静态平衡问题 16考向二力电综合动态平衡问题 18考向三力热综合平衡问题 2001受力分析及其应用考向一受力分析及相关问题1．（2023·重庆·高考真题）矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F，夹角为α（如图），则该牙所受两牵引力的合力大小为（）

A．B．C．D．2．（2022·浙江·高考真题）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（）A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流对桶撞击力的大小D．水桶与水整体的重心高低3．（2021·重庆·高考真题）如图所示，人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F，该力与水平方向的夹角为，则该力在水平方向的分力大小为（）A． B． C．F D．4．（2023·嘉兴·模拟预测）如图所示，一只海豚在表演时跃出水面，此时海豚受到（）A．水的推力B．重力、水的推力C．重力、空气的作用力D．重力、空气的作用力、水的推力5．（2023·莆田·一模）如图所示，有P、N两块质量相同的物块，在物块P上施加一沿水平方向的外力F，使它们叠放在竖直面上且处于静止状态，下列说法正确的是（）A．物块P一定受到4个力的作用 B．物块P一定受到3个力的作用C．物块N一定受到4个力的作用 D．物块N可能受到6个力的作用6．（2023·山东济南·济南市历城第二中学校考模拟预测）孔府是中国传统建筑的杰出代表，采用了瓦片屋顶，屋顶结构可简化为如图，弧形瓦片静止在两根相互平行的倾斜椽子正中间。已知椽子与水平面夹角均为θ，瓦片质量为m，重力加速度为g，则（）A．每根椽子对瓦片的摩擦力大小为B．每根椽子对瓦片的支持力大小为C．椽子对瓦片支持力的合力大小为D．椽子对瓦片作用力的合力大小为考向二正交分解法及其应用7．（2022·重庆•高考真题）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力（）A．大小等于 B．大小等于C．方向竖直向上 D．方向水平向左考向三活结与死结、动杆与定杆的弹力8．（2023·四川成都·棠湖中学校考一模）如图，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水平水管下方，并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向的夹角分别为、，蜘蛛的重力为G。则蛛丝ON的拉力大小为（）A． B． C． D．9．（2024·山东德州·校联考模拟预测）抖空竹是我国传统体育运动之一，在民间流行的历史至少在600年以上。如图所示，若抖空竹者保持一只手不动，另一只手沿图中的四个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计空竹和绳子间的摩擦力，且认为细线不可伸长。下列说法正确的是（）A．沿虚线a向左移动时，细线的拉力将增大B．沿虚线b向上移动时，细线的拉力将减小C．沿虚线c斜向上移动时，细线的拉力将增大D．沿虚线d向右移动时，空竹所受的合力将增大10．（2023·四川宜宾·统考一模）如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间点（重心处）。人攀爬的过程可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为点，人的重力全部集中在点，到点可简化为轻杆，为轻绳。已知长度不变，人在攀爬过程中的某时刻，构成等边三角形。下列说法正确的是（

）A．轻杆对人的支持力与人受到的重力是一对平衡力B．在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于轻杆对人的支持力的大小C．轻绳在虚线位置、实线位置承受的拉力大小相等D．轻杆在虚线位置比实线位置承受的压力小02单物体、多物体的静态平衡考向一整体法与隔离法1．（2023·山东·高考真题）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（

）

A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m2．（2023·江苏·高考真题）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（

）

A． B． C． D．3．（2022·海南·高考真题）我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为，不计石块间的摩擦，则为（

）A． B． C．1 D．24．（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（）A． B． C． D．5．（2022·浙江·高考真题）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）A．Q对P的磁力大小等于B．P对Q的磁力方向竖直向下C．Q对电子秤的压力大小等于＋FD．电子秤对Q的支持力大小等于＋6．（2022·四川南充·四川省南充高级中学校考三模）如图所示，木模A、B质量均为m，通过三根轻质竖直细线对称连接，木模B静止在水平面上。细线a、b、c上的张力大小分别用、、表示，水平面所受的压力大小为，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．FN<2mg B．Fa-Fb-Fc=mgC．Fa+Fb+Fc=2mg D．Fa=Fb+Fc7．（2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模）清明时节，人们有用供果祭祀祖先的传统。如图所示，供桌上摆放果盘中共有4个大致相同的苹果，下层放置3个苹果，下层的每个苹果与盘子的接触面均水平，苹果A放置在最上层。已知每个苹果的质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A．其他苹果对苹果A的作用力的合力方向竖直向上B．其他苹果与苹果A之间的弹力大小均为C．下层的每个苹果受到盘子的支持力大小均为D．下层的每个苹果受到盘子的作用力均竖直向上8．（2023·山东青岛·统考三模）如图是某种双层晾衣篮，用质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成两个完全相同的篮子，上、下两篮通过四根等长轻绳与钢圈的四等分点相连；另有四根等长轻绳，它们一端与穿过轻杆的挂钩系在一起，另一端连接上篮的四等分点。已知不装衣物时，两篮保持水平，晾衣篮的尺寸如图中所示。下列说法正确的是（）

A．挂钩受到绳的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的4倍B．挂钩受到绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的4倍C．上方某一根轻绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的2.5倍D．上方四根轻绳的拉力之和与下方四根轻绳的拉力之和大小相等9．（2023·广东茂名·统考二模）如图所示为户外野炊时的一种便携式三脚架，三根等长的轻杆通过轻质铰链组合在一起。现将三脚架放在水平地面上，吊锅通过细铁链悬挂在三脚架正中间，已知吊锅和细铁链的总重力为G，轻杆与竖直方向夹角均为30°，忽略支架与铰链间的摩擦，则每根轻杆上承受的压力为（）A． B． C． D．考向二共点力的平衡及其应用10．（2023·浙江·高考真题）如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(

)

A.FT<FN B.FT=11．（2023·河北·高考真题）如图，轻质细杆上穿有一个质量为的小球，将杆水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系统恰好处于平衡状态。已知左侧斜面与水平面成角，则左侧斜面对杆支持力的大小为（）A． B． C． D．12．（2022·湖南·高考真题）2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（）A．B．C．D．13．（2023·广东惠州·统考一模）在科学研究中，人们利用风速仪测量风速的大小，其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。若某次受到沿水平方向来的风时，稳定后，金属丝偏离竖直方向夹角为。已知风力F与风速v的大小关系为，k为常量，金属球的质量为m，重力加速度为g，则风速大小为（

）A． B． C． D．14．（2023·辽宁·校联考二模）如图甲为明朝《天工开物》记载测量“号弦”张力的插图，图乙为示意图，弓的质量为m＝5kg，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点。当在弓的中点悬挂质量为的重物，弦的张角为，，则弦的张力为（

）A．50N B．150N C．200N D．15．（2023·辽宁·校联考一模）如图所示，斜拉桥可简化为不对称钢索模型，桥面水平、塔柱竖直，已知AC、AB的拉力大小分别为、，且AC、AB与塔柱的夹角分别为、，且，地面对塔柱的作用力竖直向上。下列说法正确的是（

）A．钢索的拉力会对塔柱产生两个效果，一方面竖直向上拉塔柱，另一方面沿水平方向拉塔柱B．若桥面保持水平稳定，则桥面的重心在D点的右侧C．钢索对塔柱的拉力的合力斜向右下方D．若桥面保持水平稳定，则有16．（2023·福建泉州·福建省德化第一中学校联考一模）港珠澳大桥的人工岛创新围岛填土在世界范围内首次提出深插式钢圆筒快速成岛技术，1600t起重船“振浮8号”吊起巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛，如图甲，每个圆钢筒的直径为22.5m，高度为55m，质量为550t，由若干根特制起吊绳通过液压机械抓手连接钢筒。某次试吊将一个圆钢筒吊在空中，每根绳与竖直方向的夹角为30°，如图乙所示，每根绳所能承受的最大拉力为，图乙中仅画出两根起吊绳，则至少需要多少根绳子才能成功起吊（，）（

）

A．7根 B．8根 C．9根 D．10根03动态平衡及极值问题考向一动态平衡问题1．（2021·湖南·高考真题）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）A．推力先增大后减小B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大C．墙面对凹槽的压力先增大后减小D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大2．（2023·辽宁大连·育明高中校考一模）“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”，春天正是踏青放风筝的好时节。如图所示，在细线拉力的作用下，风筝静止在空中，若气流对风筝的作用力大小不变，下列说法正确的是（）A．地面受到人的作用力方向斜向右上方B．细线由实线位置变为虚线位置，细线的拉力变小C．细线由实线位置变为虚线位置，地面对人的支持力变大D．细线由实线位置变为虚线位置，地面对人的摩擦力变大3．（2023·河南开封·校考模拟预测）如图所示，一直角支架固定在竖直面内，一轻质细绳a的一端A点挂一灯笼，另一端固定于支架水平部分的B点，另一轻质细绳b一端固定于支架水平部分的C点，另一端连接一轻质光滑滑钩，滑钩钩住轻质细绳a中间部分的O点，系统处于平衡状态，细绳b与竖直方向的夹角为。不计空气对灯笼的影响，在细绳a的端点从B点缓慢移动到D点过程中，下列说法正确的是（）A．细绳a上的拉力逐渐变大 B．细绳a上的拉力先变大再变小C．夹角α不变 D．细绳b上的拉力逐渐变大4．（2024·河南信阳·信阳高中校考一模）一个表面光滑的半圆柱体固定于墙壁上，O点为截面圆心，球体上B点有一个可视为质点的小球，通过细线连接在墙壁上的A点，下列说法正确的是（）

A．若细线长度和点位置不变，增加柱体半径，则小球所受支持力增加B．若细线长度和点位置不变，增加柱体半径，则小球所受支持力减小C．若细线长度和点位置不变，减小柱体半径，则线上拉力增加D．若细线长度和点位置不变，减小柱体半径，则线上拉力减小考向二动态平衡问题中的临界与极值问题5．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）如图甲所示是斧子砍进木桩时的情境，其横截面如图乙所示，斧子的剖面可视作顶角为θ的等腰三角形，当施加竖直向下的力F时，则（）

A．同一斧子，若施加的力F越小，越容易劈开木桩B．同一斧子，若施加的力F越大，越不容易劈开木桩C．施加相同的恒力F，θ越大的斧子，越容易壁开木桩D．施加相同的恒力F，θ越小的斧子，越容易劈开木桩6．（2023·陕西汉中·统考一模）图甲是小王同学某次拎购物袋时的情景图，其简化示意图如图乙所示。为了方便携带，小王在购物袋上端的绳上打了一个结，使绳子缩短了一些。则小王拎着竖直静止的购物袋时，下列说法正确的是（）A．绳子缩短后，两段绳子的拉力大小都不变B．绳子缩短后，两段绳子的拉力大小都变小C．绳子缩短后，小王对购物袋的作用力不变D．绳子缩短后，小王对购物袋的作用力减小7．（2023·山东菏泽·校联考模拟预测）如图所示，用细线将重力为100N的物块悬挂在O点，在物块上施加力F，在力F由水平方向逆时针缓慢转至竖直方向的过程中，物块始终处于静止状态，且细线与竖直方向成角，则（

）A．细线拉力先增大后减小 B．力F先增大后减小C．细线拉力的最大值为 D．力F的最小值为50N04力电、力热综合平衡问题考向一力电综合静态平衡问题1．（2023·江苏·高考真题）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（

）

A．0 B．BIl C．2BIl D．2．（2023·浙江·高考真题）如图所示，质量为M、电阻为R、长为L的导体棒，通过两根长均为l、质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为L。细杆通过开关S可与直流电源或理想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B的匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻。开关S接1，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹角固定点；然后开关S接2，棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中（

）

A．电源电动势 B．棒消耗的焦耳热C．从左向右运动时，最大摆角小于 D．棒两次过最低点时感应电动势大小相等3．（2023·浙江·高考真题）AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10cm，电荷量为、质量为的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点（未标出），则（

）A．MC距离为 B．电势能增加了C．电场强度大小为 D．减小R的阻值，MC的距离将变大4．（2021·江苏·高考真题）在光滑桌面上将长为的软导线两端固定，固定点的距离为，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（）A． B． C． D．5．（2023·四川雅安·统考模拟预测）如图所示，甲、乙两个带电金属小球（均视为质点）的质量均为m，甲用长度为3L的轻质绝缘细线悬挂在O点，乙用长度为5L的轻质绝缘细线也悬挂在O点，甲靠在光滑绝缘的竖直墙壁上，甲、乙静止时两条细线之间的夹角正好为53°，重力加速度为g，静电引力常量为k，，下列说法正确的是（）

A．甲、乙两球的高度不相同B．甲、乙两球一定带等量的同种电荷C．甲、乙两球带电量的乘积等于D．细线对甲球的拉力大于mg6．（2023·海南·统考二模）用绝缘细线a、b将两个带电小球1和2连接并悬挂，已知小球2的重力为G，如图所示，两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，两小球连线与水平方向夹角为30°，细线b水平，则（）A．小球1带电量一定小于小球2的带电量B．细线a拉力大小为C．细线b拉力大小为D．小球1与2的质量比为考向二力电综合动态平衡问题7．（2023秋·湖南长沙·高三长郡中学校联考阶段练习）如图所示，物块M静止在粗糙绝缘水平桌面上，轻质绝缘绳通过小滑轮把带电小球Q与物块M连接，在滑轮正下方一定距离的竖直绝缘墙上固定一带电小球P，初始时P，Q电荷量均为，细绳拉直与竖直方向夹角为，假设P电荷量保持不变，Q缓慢漏电，在Q电荷量自变为过程中，两球均可看作点电荷，且M始终不动，下列说法正确的是（）A．M受到的摩擦力变小 B．M受到的摩擦力变大C．PQ之间的距离变为原来的 D．PQ之间的距离变为原来的8．（2023秋·宁夏银川·高二六盘山高级中学校考期中）如图所示，质量为m、长为l的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则下列说法正确的是（

）A．磁场可以沿x方向B．若磁场的方向沿y轴的正方向，则C．若磁场的方向z沿轴的负方向，则D．改变磁场的方向，保持导线位置不变，则磁感应强度的最小值9．（2023·河北邯郸·统考二模）如图所示，三条不可伸长的轻绳、、结于点，质量为，电荷量为的小球被轻绳系着，的长度为，距点正下方处固定一个电荷量为的小球。初始时，小球在延长线上静止，由于球不断漏电，小球的位置不断下降，再次平衡时位于点（图中未标出），与竖直方向夹角为60°。已知重力加速度为，则下列说法正确的是（）A．小球下降过程中绳上张力一直增大B．下降过程中绳上的最大张力为C．下降过程中绳上的最大张力为D．再次平衡时，球带的电荷量为10．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）竖直平面内有长度不变的轻绳1、2