高三二轮复习试题物理选择题对点练（一）受力分析和物体平衡

选择题对点练(一)受力分析和物体平衡一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.如图为机械手用四根“手指”抓取篮球的简化示意图(其中一根“手指”被遮挡)。抓取点平均分布在球心上方的水平面内,抓取点与球心的连线与水平面夹角为θ,“手指”与篮球间的动摩擦因数为μ,篮球所受重力为G,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不考虑篮球的明显形变。下列说法正确的是()A.若μ与θ的关系满足μ>1tanθB.只要“手指”对篮球的压力足够大,θ不论取何值都能将篮球抓起C.若抓起篮球竖直向上做加速运动,则每根“手指”对篮球的作用力为GD.若能抓起篮球,则每根“手指”对篮球压力的最小值为G2.(2025江西赣州二模)如图为教师带领同学们做实验的情境,有顶角θ不同的圆锥放在桌面上,现让同学们挑战按图示那样用手压紧圆锥表面将其拿起。若手与圆锥体间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。则以下不同顶角大小的圆锥,有可能被拿起的是()A.90° B.74° C.60° D.45°3.(2025福建厦门三模)垂钓中蕴含着许多力学技巧,提竿飞鱼时稍有不慎可能会断竿。如图甲所示,鱼竿中任意处的力可分解为沿竿身的切向力F∥及垂直于竿身的径向力F⊥,径向力F⊥越大鱼竿越容易断裂。提竿过程中某时刻鱼竿的形状如图乙所示,鱼线呈竖直状态,若鱼竿每个部位所能承受的最大径向力相同,忽略鱼竿自身重力的影响,则鱼竿a、b、c、d四个位置中最易断裂的是()A.aB.bBC.cCD.dD4.如图为帆船在静止水面上逆风航行的示意图。风力和船身方向成135°角,风力和帆面成8°角,风力在垂直帆面方向的分力推动帆船逆风行驶,已知cos53°=35。如果风力大小为F,则垂直帆面的风力在航行方向的分力为(A.Fsin358°B.FcosB35C.Fsin458°D.FcosD455.(2025山东聊城模拟)警用钢叉是一种常用的防暴器械,其前端为半圆形的叉头,后端为握柄。现将钢叉竖直放置,半圆环的圆心为O,小球a套在半圆环上,小球b套在竖直杆上,两者之间用一轻弹簧连接。初始时小球b在外力作用下静止在竖直杆上,此时小球a静止在离半圆环最低点较近处,如图所示。现使小球b缓慢上移少许,两小球均可视为质点,不计一切摩擦,在移动过程中弹簧始终在弹性限度内,则半圆环对小球a的弹力()A.一直增大 B.一直减小C.先增大后减小 D.先减小后增大6.(2025山东日照模拟)如图所示,一根轻质细绳两端分别固定在等高的A、B两点,一灯笼用轻质光滑挂钩挂在细绳上,挂钩与细绳接触的点为O。下列判断正确的是()A.无风时,将B点缓慢竖直向上移动的过程中,细绳上的弹力逐渐增大B.无风时,将B点缓慢竖直向上移动的过程中,∠AOB逐渐减小C.若灯笼受到水平向右的恒定风力,灯笼静止时,∠AOB比无风时小D.若灯笼受到水平向右的恒定风力,灯笼静止时,AO段的拉力大于BO段的拉力7.如图所示,水平固定的绝缘木板处于水平向左的匀强电场中,带正电的物块在木板上刚好能保持静止。在木板上的O1处钉一枚钉子,在O2处固定一光滑圆环,O1O2沿电场线方向。将一根轻质绝缘橡皮筋的一端系在钉子上,另一端穿过圆环与物块相连,橡皮筋遵循胡克定律,其原长等于O1O2间的距离。当物块位于O1O2延长线上的A点时,物块恰好要沿O2O1向右运动,此时A点与O2间的距离为L,则物块能在木板上保持静止的最大区域面积为()A.12πL2 B.14πC.L122D.LD1二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.(2025山西临汾适应练)如图是工人在高层安装空调时吊运空调外机的场景示意图。一名工人甲(图中未画出)在A点向上拉绳子AO,另一名工人乙站在水平地面上B点拉住另一根绳子OB,防止空调外机撞墙。在吊运的过程中,地面上的工人乙在缓慢后退过程中缓慢放绳,空调外机缓慢竖直上升,绳子OB与竖直方向的夹角近似不变,不计绳的重力,下列说法正确的是()A.绳子AO上的拉力不断减小B.绳子OB上的拉力不断增大C.地面对工人乙的支持力不断增大D.地面对工人乙的摩擦力不断增大9.(2025山东潍坊模拟)如图所示,小明用轻绳PQ系住轻杆OQ的顶端,轻杆下端O用铰链固定在水平地面上某高度处,Q端下方悬挂重物,轻绳PQ长度为定值。PQ与水平方向夹角α=30°,OQ与水平方向夹角β=60°,下列说法正确的是()A.轻绳PQ对Q端的拉力大于重物重力B.轻杆OQ对Q端的支持力等于重物重力的3倍C.若小明拉住轻绳P端缓慢向右移动,轻绳PQ对Q端的拉力逐渐增大D.若小明拉住轻绳P端缓慢向右移动,轻绳PQ对Q端的拉力逐渐减小10.(2025甘肃白银模拟)如图所示,O点为半径为R的半圆形碗的圆心,质量相同的a、b两小球用一长为R的轻质细杆相连,a小球表面粗糙,b小球表面光滑。将a、b两小球及杆放入碗内,系统处于静止状态,细杆水平。现将碗绕O点在纸面内逆时针缓慢旋转30°,此过程a、b两小球始终相对碗静止。在旋转过程中,下列说法正确的是()A.细杆对b小球的弹力逐渐增大B.碗壁对b小球的弹力逐渐增大C.a小球受到碗壁的摩擦力最大值为其重力的3D.a小球受到碗壁的支持力最大值为其重力的3倍

参考答案1.D解析对篮球受力分析,竖直方向满足4Ffcosθ4FNsinθ=G,因为静摩擦力Ff≤μFN,解得FN≥G4(μcosθ-sinθ),想要抓起篮球,每根“手指”对篮球压力的最小值为Fmin=G4(μcosθ-sinθ),若能将篮球抓起,水平方向有FNcosθ=Ffsinθ,则夹角θ满足μ≥1tanθ,不能将篮球抓起时μ<1tan2.D解析设左、右手对接触面弹力均为F,对于圆锥整体,若能被拿起时,有2μFcosθ2≥mg+2Fsinθ2,整理得μcosθ2sinθ2≥mg2F≥0,故μ=0.5≥tanθ3.B解析对鱼竿中的某点受力分析如图所示,鱼竿中该处的力可分解为沿竿身的切向力F∥及垂直于竿身的径向力F⊥,两个力的合力与重力mg等大反向。当F⊥与mg夹角θ越小时F⊥越大,此时鱼竿越易断,由图可知b处鱼竿与水平方向的夹角θ最小,则最易断裂的是b位置。故选B。4.A解析由图可知,风力在垂直于帆面方向上的分力为F'=Fsin8°,这个分力垂直于帆面,与航行方向之间的夹角为θ=90°(180°135°8°)=53°,所以垂直帆面的风力在航行方向上的分力为F″=F'cos53°=35F'=35Fsin8°,故选5.A解析对小球a受力分析,如图所示,由几何关系可知,力的矢量三角形与△aOb相似,则有mglOb=FNlOa,在小球b缓慢上移过程中,lOb逐渐减小,lOa6.C解析无风时,灯笼受重力和细绳拉力,两拉力大小相等,设绳长为l,两悬挂点水平间距为d,根据几何关系有2FTcos∠AOB2=mg(FT是细绳拉力),sin∠AOB2=dl,将B点缓慢竖直向上移动,d不变,l不变,sin∠AOB2不变,∠AOB不变,cos∠AOB2不变,细绳上的弹力FT不变,A、B错误。若灯笼受到水平向右的恒定风力,将重力和风力合成,合力方向与竖直方向有夹角,合力类比于重力,相当于d变小,此时∠AOB比无风时小,C正确。根据平衡条件,7.B解析物块在木板上刚好能保持静止,说明物块所受摩擦力与电场力平衡。设物块所带电荷量为q,电场强度为E,木板与木块间的动摩擦因数为μ,则qE=μmg。当物块位于A点时,物块恰好要沿O2O1向右运动,此时橡皮筋弹力F=kL,且F=qE+μmg=2μmg,即kL=2μmg。物块能在木板上保持静止时,设橡皮筋伸长量为x,根据受力平衡,由余弦定理得(μmg)2=(qE)2+(kx)22kxqEcosθ,得x=Lcosθ。以AO2中点为圆心、L为直径的圆形区域就是物块能保持静止的区域,其面积S=14πL2,B8.BD解析对空调外机受力分析,分别受绳AO、绳OB的拉力F1、F2和自身重力mg而平衡,空调外机受力如图(a)所示,将这三个力构成矢量三角形,如图(b)所示,由图(b)可知,工人乙在缓慢后退并缓慢放绳过程中,β不变,α逐渐增大,则F1、F2均增大,故A错误,B正确;β不变,绳子的拉力F2增大,则绳子的拉力F2在竖直方向的分力增大,对工人乙受力分析,由平衡条件可得地面对工人乙的支持力不断变小,绳子的拉力F2在水平方向的分力增大,可知地面对工人乙的摩擦力不断增大,故C错误,D正确。9.BC解析设重物所受重力为mg,轻杆的弹力为FT1,轻绳的弹力为FT2。选择Q点为研究对象,由于OQ为可旋转轻杆,则Q点所受杆的弹力方向沿杆指向Q,Q点所受轻绳的拉力沿绳指向P。Q点受力分析如图甲所示甲由几何关系可得,θ=γ=30°,OQ为角平分线,则FT2=mg,A错误;由A选项受力分析可知,FT1=2mgcos30°=3mg,B正确;过O点作PO垂线交PQ于点S,选择Q为研究对象,作矢量三角形如图乙所示乙由几何关系可知,力的矢量三角形与△OQS相似,且满足mglSO=FT2lSQ=FT1lOQ,轻绳P端缓慢向右移动过程中,lSO减小,10.AC解析对b小球受力分析可知,细杆对b小球的弹力FTb与碗壁对b小球的弹力Fb的夹角始终为120°,根据受力平衡可知这两个力的合力大小始终等于b小球的重力mg,故三个力的矢量三角形始终在同一个圆上,如图甲所示甲当碗绕O点在纸面内逆时针缓慢旋转30°过程中,细杆对b小球的弹力FTb逐渐增大,碗壁对b小球的弹力Fb逐渐减小,故A正确,B