2025年高考二轮复习物理专题分层突破练1　力与物体的平衡

专题分层突破练1力与物体的平衡选择题:1~7题每小题8分,8~11题每小题11分,共100分基础巩固1.(2021广东卷)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是()A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力答案B解析耕索对曲辕犁拉力的水平分力为Fsinα,耕索对直辕犁拉力的水平分力为Fsinβ,耕索对曲辕犁拉力的竖直分力为Fcosα,耕索对直辕犁拉力的竖直分力为Fcosβ,因为α<β,所以Fsinα<Fsinβ,Fcosα>Fcosβ,选项A错误,B正确;根据牛顿第三定律,曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力,选项C错误;同理,直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力,选项D错误。2.(2022广东卷)右图是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。下列关系式正确的是()A.F=F1 B.F=2F1C.F=3F1 D.F=3F1答案D解析对O点进行受力分析,如图所示,由几何关系可知θ=30°。根据平衡条件得F1cos30°+F2cos30°=F,又F1=F2,解得F=3F1,选项D正确,A、B、C错误。3.(2024河北卷)如图所示,弹簧测力计下端挂有一质量为0.2kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,示数为1.0N,g取10m/s2,挡板对球体支持力的大小为()A.33N B.1.0NC.233N D.2答案A解析对小球受力分析如图所示,正交分解可得FNsin30°=Fsin30°,FNcos30°+Fcos30°+T=mg,解得F=FN=33N,选项A4.(2024广东佛山二模)图甲是一质量分布均匀的长方体药箱,按图乙所示的方式用轻绳悬挂在墙面一光滑的钉子P上,图丙为右视图。已知药箱长ab=30cm,质量m=0.4kg,药箱上表面到钉子的距离h=10cm,轻绳总长度L=50cm,两端分别系在O、O'两点,O是ad的中点,O'是bc的中点,不计药箱与墙壁之间的摩擦力,g取10m/s2,则轻绳上拉力大小为()A.4N B.5N C.8N D.10N答案B解析根据几何关系可知lPO=25cm,令OO'的中点为D,则2F·lDPlOP·hlDP=mg,解得5.(2024贵州贵阳二模)两小孩在庭院里用一板凳倒放在水平冰面上玩耍。其中一人坐在板凳上,另一人用与水平方向成37°角斜向下的恒力F推着板凳向前滑行,如图所示。已知板凳上的小孩与板凳的总质量为30.8kg,板凳与冰面间的动摩擦因数为0.05,重力加速度大小取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。为使板凳做匀速直线运动,F应为()A.13N B.20N C.27N D.35N答案B解析板凳做匀速直线运动,根据平衡条件可得Fcos37°=f=μFN,FN=mg+Fsin37°,解得F=20N,故选B。6.(多选)(2024宁夏银川预测)压跷跷板是小朋友们特别喜欢的娱乐项目,跷跷板在幼儿园以及公共娱乐健身场所都可以见到。某实验小组利用该娱乐设施进行物理研究,如图所示。质量为m的小球B置于光滑半球形凹槽A内,凹槽放置在跷跷板上,凹槽的质量为m',当板的倾角为α=30°时,凹槽恰好静止。令最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则在缓慢压低跷跷板的Q端至跟P端等高的过程中,下列说法正确的是()A.开始时凹槽受到沿跷跷板向上的摩擦力大小为mB.凹槽与跷跷板之间的动摩擦因数为3C.小球对凹槽的压力大小始终为mgD.跷跷板对凹槽的作用力逐渐增大答案BC解析将小球跟凹槽视为整体,开始时恰好静止,根据受力平衡知f=(m+m')gsinα=m+m'2g,故A错误;静止时,根据平衡条件有(m+m')gsinαμ(m+m')gcosα=0,解得μ=33,故B正确;小球所在处的凹槽切线总是水平的,那么小球对凹槽的压力大小始终等于小球的重力,故C正确;跷跷板对凹槽的作用力与小球和凹槽整体的重力等大反向,由于小球、凹槽整体的重力不变,7.(2024广东三模)如图为一种简易“千斤顶”的示意图,竖直轻杆被固定套管P限制,只能在竖直方向运动,轻杆上方放置质量为m的重物,轻杆下端通过小滑轮放在水平面上的斜面体上,对斜面体施加水平方向的推力F即可将重物缓慢顶起,若斜面体的倾角为θ,不计各处摩擦和阻力,为了顶起重物,下列说法正确的是()A.θ越大,需要施加的力F越大B.θ越大,需要施加的力F越小C.θ越大,系统整体对地面的压力越大D.θ越大,系统整体对地面的压力越小答案A解析对斜面体受力分析如图所示,根据平衡条件有FN'sinθ=F,将重物缓慢顶起,则有FN'cosθ=mg,联立可得F=mgtanθ,则θ越大,需要施加的力F越大,故A正确,B错误;对系统整体受力分析,系统整体对地面的压力大小等于系统的总重力,与θ无关,故C、D错误。综合提升8.(2024安徽马鞍山一模)如图所示,矩形平板abcd的cd边固定在水平面上,平板与水平面的夹角为30°。质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下,沿对角线ac方向斜向下匀速运动,ac与cb边的夹角为60°,物块与平板间的动摩擦因数μ=33,重力加速度大小为g,则拉力大小为(A.14mg B.3C.12mg D.3答案C解析依题意,物块所受摩擦力沿ca方向,大小为f=μmgcos30°=12mg,物块所受重力平行于平板的下滑分力大小为mgsin30°=12mg,由几何关系可知摩擦力与重力平行于平板下滑分力的夹角为120°,两力的合力F合=12mg,由于物块做匀速直线运动,所以物块在平行于平板的水平面上受力平衡,拉力大小为F拉=F合=12mg9.(2024浙江温州预测)用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂,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°,细线c水平。设细线a、b、c上的拉力分别为Fa、Fb、Fc,则()A.Fa=233G B.Fc=C.FaFc=2 D.答案C解析将两小球看作一个整体,对整体受力分析,如图所示,根据平衡条件有Facos30°=2G,Fasin30°=Fc,联立解得Fa=433G,Fc=233G,FaFc=2,故A、B错误,C正确;对两小球隔离分析,利用平衡条件可得Fb10.(2024湖南衡阳模拟)图甲为烤肠机,香肠放置在两根水平的平行金属杆中间,其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量为m的均匀圆柱体,烤制过程中香肠质量不变,半径变大。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.香肠烤熟前,金属杆1对香肠的支持力大小为12B.香肠烤熟后,金属杆1对香肠的支持力与竖直方向的夹角比烤熟前大C.香肠烤熟后,金属杆1对香肠的支持力比烤熟前大D.香肠烤熟后与烤熟前相比,两根金属杆对香肠的合力不变答案D解析对香肠受力分析如图所示,根据平衡条件有F1=F2,2F1cosθ=mg,解得香肠烤熟前,金属杆1对香肠的支持力大小为F1=F2=mg2cosθ,A错误;设金属杆之间的距离为d,金属杆的半径为R,香肠的半径为r,根据几何关系有sinθ=d2R+r,香肠烤熟后,半径r变大,则θ变小,F1变小,即金属杆1对香肠的支持力与竖直方向的夹角比烤熟前小,金属杆1对香肠的支持力比烤熟前小,B、C错误;两根金属杆对香肠的合力与香肠的重力平衡,两力等大反向11.(多选)(2024广东揭阳二模)如图所示,一轻杆通过铰链固定在竖直墙上的O点,轻杆的另一端C用轻绳连接,轻绳的另一端固定在竖直墙上的A点。某人用竖直向下、大小为F的拉力作用于C点,静止时AOC构成等边三角形。下列说法正确的是()A.此时轻绳的拉力大小为FB.此时轻绳的拉力大小为2FC.若缓慢增大竖直向下的拉力,同时缓慢延长轻绳AC,则在OC到达水平位置之前,轻绳AC的拉力增大D.若缓慢增大竖直向下的拉力,同时缓慢延长轻绳AC,则在OC到达水平位置之前,轻杆OC对C点的作用力减小答案AC解析轻杆通过铰链固定在