2021届新高考物理三轮冲刺微提能练：力与物体的平衡（含解析）

2021届新高考物理三轮冲刺微专题提能练

力与物体的平衡

一、选择题

1、如图所示，质量均为力的斜面体4、夕叠放在水平地面上，4、

〃间接触面光滑，用一与斜面平行的推力/作用在〃上，〃沿斜面匀

速上升，力始终静止.若4的斜面倾角为%下列说法正确的是（）

A.F=mgtan8

B.力、〃间的作用力为侬cos0

C.地面对力的支持力大小为2侬

D.地面对A的摩擦力大小为F

2、如图所示，水平直杆俯右端固定于竖直墙上的。点，长为/

=2m的轻绳一端固定于直杆夕点，另一端固定于墙上。点正下方的

。点，0P长为d=1.2m,重为8N的钩码由光滑挂钩挂在轻绳上处

于静止状态，则轻绳的弹力大小为（）

9

A.10NB.8N

C.6ND.5N

3、一轻绳一端系在竖直墙上〃处，另一端系一质量为m的物体A,

将一轻质光滑圆环。穿在轻绳上，并用力尸拉住圆环上一点，如图所

示.现使物体/从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，则在这一过程

中，力分、绳中张力月和力月与水平方向的夹角。的变化情况是（）

A.夕保持不变，£逐渐增大，夹角0逐渐减小

B.夕逐渐增大，£保持不变，夹角0逐渐增大

C.尸逐渐减小，片保持不变，夹角。逐渐减小

D.少保持不变，£逐渐减小，夹角0逐渐增大

4、如图，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前

往观赏.该景观可简化成如图所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾

斜.设左壁与竖直方向的夹角为。，由于长期的风化，。将会减小.石

头与山崖间的摩擦很小，可以忽略不计.若石头质量一定，。减小,

石头始终保持静止，下列说法正确的是（）

A.山崖左壁对石头的作用力将增大

B.山崖右壁对石头的作用力不变

C.山崖对石头的作用力减小

D.石头受到的合力将增大

5、如图所示，两个轻环a和8套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;

一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为力的小球，在a和6之间的

细线上悬挂一小物块，平衡时，a、6间的距离恰好等于圆弧的半径,

不计所有摩擦.小物块的质量为（）

m

m

A.~B.理-y-zzz

C.mD.2勿

6、如图所示，匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30°且斜

向右上方，匀强磁场的方向垂直于纸面（图中未画出）.一质量为加、

电荷量为q的带电小球（可视为质点）以与水平方向成30°角斜向左

上方的速度-做匀速直线运动，重力加速度为g,则（）

A.匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外

B.小球一定带正电荷

C.电场强度大小为殁

Q

D.磁感应强度的大小为丝

qv

7、如图所示，形支架/如水平放置，物体刀位于支架的如部

分，接触面粗糙；一根轻弹簧一端固定在支架力。上，另一端与物体

产相连.物体〃静止时，弹簧处于压缩状态.现将形支架绕0

点逆时针缓慢旋转一小角度，〃与支架始终保持相对静止.在转动的

过程中，如对夕的（）

Ar

oI—B

A.支持力增大B.摩擦力不变

C.作用力增大D.作用力减小

8、一质量为力的物体用一根足够长的细绳悬吊于天花板上的。点，

现用一光滑的金属钩子勾住细绳，水平向右缓慢拉动细绳（钩子与细

绳的接触点4始终在一条水平线上），下列说法正确的是（）

，，，

A.钩子对细绳的作用力始终水平向右

B.段绳上的力逐渐增大

C.钩子对细绳的作用力先减小后增大

D.钩子对细绳的作用力不可能等于隹加g

9、如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面上放有一

重为G的物块，物块与斜面之间的动摩擦因数等于手，水平轻弹簧

一端顶住物块，另一端顶住竖直墙面，物块刚好沿斜面向上滑动，最

大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧的弹力大小是（）

10、质量为宜的四只完全相同的足球叠成两层放在水平面上，底层三

只足球刚好接触成三角形，上层一只足球放在底层三只足球的正上

面，系统保持静止.若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）

A.底层每个足球对地面的压力为加g

B.底层每个足球之间的弹力为零

C.下层每个足球对上层足球的支持力大小为等

D.足球与水平面间的动摩擦因数至少为虐

6

11、如图，一粗糙斜面固定于水平面上，一质量为力的滑块通过一跨

过斜面顶端光滑定滑轮的轻绳与一钩码相连.能使滑块在斜面上保持

静止的钩码质量的最大值和最小值分别为倒和处设轻绳与斜面保持

平行，滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.斜面倾角为

则滑块与斜面之间的动摩擦因数为（）

0一如倒+色

2/»cos0'2/BCOS0

12、如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳00'悬挂于。点；另一细绳

跨过滑轮，其一端悬挂质量为力的物块4另一端系一位于固定光滑

斜面上的质量为2力的物块区斜面倾角。=45°,外力分沿斜面向

上拉物块B,使物块B由滑轮正下方位置缓慢运动到和滑轮等高的位

置，贝h）

A.细绳00I的拉力逐渐增大

B.细线对物块8的拉力逐渐变大

C.斜面对物块夕的支持力逐渐变大

D.外力6逐渐变大

13、（多选）如图所示，质量分别为©、色的两个物体通过轻弹簧连接,

在力尸的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，处在地面，极在空

中.此时，力方与水平方间成J角，弹簧中弹力大小为百，弹簧轴

线与水平方向的夹角为处受地面的摩擦力大小为£则下列正确

的是（）

A.9一定大于aB.9可能等于a

C.尸一定小于内D.方一定大于f

14、如图，顶部有“凹槽”的物体户静止于固定斜面上，将物体。轻

放入“凹槽”，〃仍然静止.则放入。后与放入0前比较（）

A.夕对斜面的压力变大

B.夕与斜面间的摩擦力变小

C.尸对斜面的作用力不变

D.尸所受的合外力增大

15、如图所示，在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱

状物体8在8与竖直墙之间放置一光滑小球4整个装置处于静止

状态.现用水平力分拉动方缓慢向右移动一小段距离后，它们仍处于

静止状态，在此过程中，下列判断正确的是（）

A.小球/对物体〃的压力逐渐增大

B.小球/对物体方的压力逐渐减小

C.墙面对小球4的支持力逐渐减小

D.墙面对小球4的支持力先增大后减小

16、（多选）如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一

个倾角为60°的光滑斜面OA,光滑挡板必可绕转轴。在竖直平面内

转动，现将一质量为力的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的

夹角。=60°,下列说法正确的是（）

A.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,则球对斜面的压力

逐渐增大

B.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,则球对挡板的压力

逐渐减小

C.若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为加g

D.若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡

板的压力可能为零

17、（多选）如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水

平地面上，三条细绳结于。点.一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物

块R一条绳连接小球O,P、。两物体处于静止状态，另一条绳如

在外力尸的作用下使夹角。<90°.现缓慢改变绳力的方向至0>

90°,且保持结点。位置不变，整个装置始终处于静止状态.下列说

法正确的是（）

A

A.绳OA的拉力先减小后增大

B.斜面对物块夕的摩擦力的大小可能先减小后增大

C.地面对斜面体有向右的摩擦力

D.地面对斜面体的支持力大于物块P和斜面体的重力之和

二、非选择题

18、如图所示，楔形斜面体倾角为37°,其夕C长为0.8m,AB宽为

0.6m,一重为25N的木块原先在斜面体上部，它与斜面间的动摩擦

因数为0.6,要使木块沿对角线4C方向匀速下滑，(sin37。=0.6,

cos37°=0.8),需要对它施加方向平行于斜面的力兄求尸的大小

和方向.

19、一个底面粗糙、质量为"的斜劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面

光滑且与水平面成30。角；现用一端固定的轻绳系一质量为力的小

球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30°,

如图所示，试求:

(1)当斜劈静止时绳子的拉力大小；

(2)当斜劈静止时地面对斜劈的摩擦力的大小；

(3)若地面对斜劈的最大静摩擦力等于地面对斜劈支持力的4倍,

为使整个系统静止，k值必须满足什么条件？

20、所受重力G=8N的祛码悬挂在绳必和外的结点上。为偏离竖

直方向37°角，阳沿水平方向，且连在所受重力为E=100N的木

块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示，sin37°=0.6,

cos37°=0.8,木块与斜面间的动摩擦因数为〃=］试求：

(1)木块与斜面间的摩擦力大小；

(2)木块所受斜面的弹力。

21、如图所示，两个半圆柱4、方相接触并静置于水平地面上，其上

有一光滑圆柱G三者半径均为凡。的质量为2力，48的质量都为

in,与地面间的动摩擦因数均为口。现用水平向右的力拉4,使/缓

慢移动，直至。恰好降到地面。整个过程中〃保持静止。设最大静摩

擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：

(1)未拉4时一，C受到方作用力的大小A

(2)动摩擦因数的最小值n。

答案与解析

1、答案：B

解析：对物体〃受力分析，因匀速上升，则Q峻in选项A

错误；4、8间的作用力为K=0gcos0,选项B正确；对4、4的整

体，竖直方向：N+Fsin。=2侬，解得地面对力的支持力大小为N

=2mg_Fsind；水平方向：Feos0=f,则选项C、D错误；故选

B.

2、答案：D

解析：设挂钩所在处为/V点，延长外交墙于"点，如图所示.同

一条绳子拉力相等，根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相

等，设为%则根据几何关系可知幽=加即刃/等于绳长；根据几

PO\2

何关系可得：sinan=0.6,则。=37。，根据平衡条件

iMZ

可得：27bosa=mg,解得：7=5N,故D正确，A、B、C错误.故

选D.

3、答案：C

解析：物体4始终处于平衡状态，由受力分析知，0A、绳的

张力R总和与物体重力大小相等，夕的方向一定与环两侧绳夹角的平

分线共线；环两侧绳夹角越大，绳中张力的合力越小，尸越小，J越

小，C对.

4、答案：A

解析：对石头受力分析如图所示.根据平衡可知兆cos8=N\,

“sin9=mg,随着9减小，根据公式可知力、”都在增大，故A

对、B错；根据共点力平衡可知，山崖对石头的作用力始终不变，大

小等于石头的重力，所以作用力不变，故C错误；由于石头处于静止

状态，所以石头受合力一直为零，故D错.

5、答案：C

解析：如图所示，由于不计摩擦，线上张力处处相等，且轻环受

细线的作用力的合力方向指向圆心.由于a、6间距等于圆弧半径，

则Na必=60°,进一步分析知，细线与a。、60间的夹角皆为30°.

取悬挂的小物块研究，悬挂小物块的细线张角为120。，由平衡条件

知，小物块的质量与小球的质量相等，即为勿.故选项C正确.

解析：小球做匀速直线运动，受到的合力为零，假设小球带正电，则

小球的受力情况如图甲所示，小球受到的洛伦兹力沿虚线但方向未

知，小球受到的重力与电场力的合力与洛伦兹力不可能平衡，故小球

不可能做匀速直线运动，假设不成立，小球一定带负电，选项B错误;

小球的受力情况如图乙所示，小球受到的洛伦兹力一定斜向右上方，

根据左手定则，匀强磁场的方向一定垂直于纸面向里，选项A错误；

根据几何关系，电场力大小袤=侬，洛伦兹力大小（?4=，5侬，解

得E4,q也空

选项c正确，D错误.

qqv

7、答案：D

解析：物体随仍缓慢转过一个小角度，其受力分析如图所示.

支持力N=mgcos0,&增大,支持力/V减小，所以A错误；弹

力F=f+mgs\n0,因弹力分不变，。增大，/1减小，所以B错误;

伤对尸的作用力大小等于支持力N和摩擦力F的合力F合

由于N减小，/1减小.四对刀的作用力大小将减小，所以C错误，D

正确.

8、答案：D

解析：细绳用光滑的钩子勾住，则在细绳上各点的力的大小处处

相等，即小段绳上的拉力大小始终等于物体的重力/g,B错误；钩

子对细绳的拉力大小等于两段细绳拉力的合力，显然钩子对细绳的作

用力方向不是始终水平向右，A错误；水平向右缓慢拉动细绳的过程

中，0A段与竖直段的细绳的夹角逐渐减小，因此两段细绳拉力的合

力逐渐增大，即钩子对细绳的作用力逐渐增大，C错误；当两段细绳

的夹角为90°时一，两段细绳拉力的合力大小为隹加g,由于拉动的过

程中，两段细绳的夹角不可能等于90°,因此钩子对细绳的作用力

不可能等于木mg,D正确.

9、答案：D

解析：根据物体的受力情况可知：凡os30°=Gsin300+(/*sin

30°+6cos30°),解得分故选D.

10、答案：B

解析：根据整体法，设下面每个球对地面的压力均为3则3K=4侬,

4

故尺=石侬,A错误；四个球的球心连线构成了正四面体，下层每个

足球之间的弹力为零，B正确；上层足球受到重力、下层足球对上层

足球的三个支持力，由于三个支持力的方向不是竖直向上，所以三个

支持力在竖直方向的分量之和等于重力，则下层每个足球对上层足球

的支持力大小大于等，C错误；根据正四面体几何关系可求，F与mg

夹角的余弦值cos。=害，正弦值sin。=坐，则有厂•平+侬

骂喈

=K=3mg,乎合=£,解得尤=*侬，F=^-mg,则〃2^=平，

铲g

所以足球与水平面间的动摩擦因数至少为个，故D错误.

O

11、答案：c

解析：当钩码的质量有最大值0时，滑块所受的静摩擦力沿斜面

向下，贝U：〃侬cos侬sin0当钩码的质量有最小值汲

时，滑块所受的静摩擦力沿斜面向上，则：侬sine=nkg+umgcos

“；联立解得〃=虐占,故选仁

12、答案：D

解析：由题可知，物块缓慢移动，整体都处于平衡状态，则绳的

拉力等于下面绳对A的拉力和绳对〃的拉力的合力，由于绳对A的拉

力和绳对8的拉力大小相等，都等于4物体的重力的大小，但是由于

〃物体上移，导致二者之间的夹角变大，则根据平行四边形定则可知

合力变小，即绳的拉力逐渐减小，故选项A、B错误；该时刻对物块

方受力分析如图所示.当物块占上移时。先减小后增大，在垂直斜

面方向根据平衡方程可知：斜面对物块〃的支持力先减小后增大，在

沿斜面方向根据平衡条件可知外力尸逐渐变大，故选项C错误，D正

确.

13、答案：AD

解析：段受三力平衡：nkg、F、A,根据平衡条件知，/水平分力

与£的水平分力大小相等，即：F,=Fcos9=Ecosa,分的竖直分

力比E的竖直分力大，即：月=Ain8=£sina+汲g；两式两边

相除可得tan8>tana,即0>a；则cos0〈cosa,所以Q

A;根据整体法得：尺osB=f,所以故A、D正确，B、C错

误；故选AD.

14、答案：A

解析：放入0之前夕对斜面的压力为加喈cos9,放入0后夕对斜

面的压力为（◎+加纪os。,则尸对斜面的压力变大，选项A正确；

放入0之前，〃对斜面的摩擦力为9,放入0后〃对斜面的

摩擦力为（如+勿）笏in0,则夕与斜面的摩擦力变大，选项B错误；

斜面对户的作用力与尸的重力等大反向，可知放入0后，斜面对尸的

作用力变大，即〃对斜面的作用力变大，选项C错误；放入0前后物

体刀始终静止，所受的合力为零不变，选项D错误；故选A.

15、答案：A

解析：对/球受力分析并建立直角坐标系如图.由平衡条件得，

竖直方向："coso=mg-,水平方向：Ai=^sin6；联立解得：N2

=一丝万；M=mgtan。；夕缓慢向右移动一小段距离，力缓慢下落,

cos.

则。增大.所以盘增大，%增大，由牛顿第三定律知小球/对物体

夕的压力逐渐增大，故A正确，B、C、D错误.故选A.

16、答案：CD

解析：若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°,根据图象可知,

用先减小后增大，根据牛顿第三定律可知，球对挡板的压力先减小后

增大，故选项A、B错误；球处于静止状态，受力平衡，对球进行受

力分析，如图所示，E、”以及G构成的三角形为等边三角形，根据

几何关系可知，FkFB=mg,故选项C正确；若保持挡板不动，使小

车水平向右做匀加速直线运动，当回和重力G的合力正好提供加速度

时，球对挡板的压力为零，故选项D正确.

17、答案:ABD

解析：缓慢改变绳勿的方向至。＞90°的过程，力拉力的方向变化

如图2,从1位置到2位置到3位置所示，可见》的拉力先减小后

增大，。「的拉力一直增大；故A正确；若开始时刀受绳子的拉力比

较小，则斜面对〃的摩擦力沿斜面向上，。〃拉力一直增大，则摩擦

力先变小后反向增大，故B正确；以斜面和P0整体为研究对象受力

分析，根据平衡条件：斜面受地面的摩擦力与如绳子水平方向的拉

力等大反向，故摩擦力方向向左，C错误；以斜面体和夕为研究对象,

在竖直方向上有：M钺g+Mpg=N+F'cosa,故N>M猛g+M?g,故D

正确.

18、解析：木块对斜面的压力大小为A=^cos37°=25X0.8N

=20N,所受滑动摩擦力大小为：F=〃K=0.6义20N=12N,重力

沿斜面向下的分量：峻in37°=25X0.6N=15N

在斜面这一平面内，f、夕与重力沿斜面向下的分量侬sin。，三

力合力为零，则由平行四边形法则：

F=yj~/ngsin9L+/—2zs<gsin0•f*cos37°=9N

由正弦定理得：.二。产知°,故a=90°

sin37