2021届高考物理三轮冲刺：物体的平衡与受力分析

2020-2021学年度高高考物理冲刺物体的平衡与受力分析

一、单选题

1.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾角237。的斜面上，A、B两物块通过不可伸长

的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面与轻绳均与斜面平行，A与B,B与斜面间的动摩

擦因数均为〃=0.125,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知A物块的质量为相，若要A、

B均保持静止，对B的质量应有什么要求?

2.如图，歼20隐形战斗机在某水平面做匀速圆周运动。已知飞机受到重力G、发动机推力

Q、与速度方向垂直的升力B和与速度方向相反的空气阻力Ffo下列说法正确的是（）

A.G与尸2是平衡力

B.K>Ff

C.战斗机合力方向水平

D.战斗机合力方向竖直

3.如图，40、BO、CO三段细线的一端系于为。点，A端系于墙上，OB、OC另一端跨过

定滑轮后各挂质量均为根的重物，不计一切摩擦及阻力，系统平衡时，4。、CO与80的反

向延长线的夹角分别为a和若a=35。，则夕等于（）

尹

m

A.70°B.90°C.110°D.130°

4.物体A放在粗糙斜面上处于静止状态，如图所示，则物体受到的力是（）

A.重力、摩擦力、下滑力

B.重力、摩擦力、支持力、下滑力

C.重力、摩擦力、支持力、正压力

D.重力、摩擦力、支持力

5.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30。的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行.己知物

块与斜面之间的动摩擦因数为立，重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500

3

N,则物块的质量最大为

A.150kgB.10073kgC.200kgD.2006kg

6.用货箱运输质量为〃，的匀质圆筒状工件，为了固定工件，现将其置于两光滑斜面之间，

如图所示。斜面I和斜面II固定在箱内，倾角分别为30。和60。，重力加速度为g,工件对斜

面I和斜面II压力的大小分别为Fi和Fi,工件与斜面始终保持相对静止，则（）

B.若货箱向下加速运动，B、B可能均为零

C.若货箱向左加速运动，Q、F2大小之和保持不变

D.若货箱向右匀速运动，U=百

7.如图所示，质量为，”的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为a的斜面

体置于光滑水平面上，用水平力尸推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升

答案第2页，总14页

高（细绳尚未到达平行于斜面的位置）.在此过程中（)

A.绳对小球的拉力减小

B.斜面体对小球的支持力减少

C.水平推力/减小

D.地面对斜面体的支持力不变

8.如图所示，一粗糙斜面放置在水平地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑

轮，一端与斜面上的物块M相连，另一端位于天花板上的A点，并通过动滑轮悬挂物块N,

系统处于静止状态。现将细绳的一端从天花板上的A点缓慢沿直线移动到B点，已知斜面

和M始终保持静止，则在此过程中（）

A.M所受细绳拉力的大小可能保持不变B.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

C.斜面所受地面的摩擦力大小一直增大D.斜面所受地面的支持力大小一直增大

9.如图所示，质量分布均匀的细棒中心为0点，Oi为光滑较链，02为光滑定滑轮，02在

正上方，一根轻绳一端系于0点，另一端跨过定滑轮02,由水平外力尸牵引，用外表

示铁链对细棒的作用，现在外力尸作用下，细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中，

下列说法正确的是（）

A.尸逐渐变小，尺大小不变B.尸逐渐变小，FN大小变大

C.尸先变小后变大，A1逐渐变小D.尸先变小后变大，尺逐渐变大

10.如图所示，重量为G的直杆A8静置在水平固定的光滑半球形碗内，直杆与水平方向夹

角a=30。。直杆A端受到碗的作用力大小为（）

AV3GR2GV3GnG

3322

11.质量为"?的物体用轻绳AB悬挂于竖直墙壁上，今用水平向右的拉力F拉动绳的中点0

至图示位置。用T表示绳0A段拉力的大小，在拉力F由图示位置逆时针缓慢转过90。的过

程中，始终保持0点位置不动，则（）

A.尸先逐渐变小后逐渐变大，T逐渐变小

B.F先逐渐变小后逐渐变大，T逐渐变大

C.F先逐渐变大后逐渐变小，T逐渐变小

D.尸先逐渐变大后逐渐变小，T逐渐变大

12.如图所示，质量为例的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为，"的金属球B

置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计金属球与斜面间的摩擦，斜

面体与墙不接触，整个系统处于静止状态，则（）

A.斜面体对水平面的压力等于（〃+，成？

B.水平面对斜面体有向左的摩擦力作用

答案第4页，总14页

C.当斜面体缓慢向右移动时，细线对金属球的拉力变大

D.当斜面体缓慢向右移动时，斜面对金属球的支持力变小

二、多选题

13.如图所示，一倾角为30。的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮0。

一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连，OM段细绳平行于斜

面，系统处于静止状态现用水平向左的拉力缓慢拉动M当悬挂N的细绳与竖直方向成45。

时，M与斜面间的摩擦力恰好为0,此时水平拉力尸=100N,则M、N受到的重力分别为

A.200V2N,10()72NB.2()()0N,1()()N

C.2()V2N,10ND.l()0N,20()V2N

14.如图，轻绳/i一端固定在。点，另一端与质量为，"的物体相连。轻绳/2跨过固定在3

点的定滑轮，一端连接物体，另一端由力F控制。在力尸的作用下，物体从处于。点正下

方的A点缓慢地运动到8点的过程中/1一直处于伸直状态。。、8两点在同一水平线上，不

计一切阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是()

A.物体从A点到8点过程中，拉力F一直变小

B.物体从A点到8点过程中，轻绳4的拉力一直变大

C.物体从A点到B点过程中，轻绳4对物体拉力可能大于〃琢

D.当轻绳4与竖直方向的夹角为30。时，拉力F大小为日mg

15.如图所示，光滑的大圆环固定在竖直平面上，圆心为O点，P为环上最高点，轻弹簧的

一端固定在P点，另一端栓连一个套在大环上的小球，小球静止在图示位置平衡，贝卜)

d

Q

A.弹簧可能处于压缩状态

B.大圆环对小球的弹力方向可能指向0点

C.小球受到弹簧的弹力与重力的合力一定指向0点

D.大圆环对小球的弹力大小可能小于球的重力，也可能大于球的重力

参考答案

39

1.—m<M<—m

75

【详解】

当B的质量为最小值，A相对B即将向下滑动，AB间静摩擦力达到最大值，此时B相对

于斜面即将向上滑动，B与斜面间静摩擦力达到最大值

对A

，WgsinO=T+Ff

FI="FN

答案第6页，总14页

FN=7H^COS0

对B

FN斜面u^N+MgCOS。

r=Mgsine+〃mgcose+〃(A/+n2)gcos。

联立解得

3

M=-m

7

当B的质量为最大值，A相对B即将向上滑动，AB间静摩擦力达到最大值，此时B相对

于斜面即将向下滑动，B与斜面间静摩擦力达到最大值

对A

mgsinQ=Ff+T

F产"FN

F^=mgcosQ

对B

FN斜面uR+Mgcos。

Mgsin9=T+w?gcosO+MM+m)gcos8

M=­m

5

所以

39

—m<M<—m

75

2.C

【详解】

CD.匀速圆周运动是变加速曲线运动，合力指向圆心，故C正确，D错误;

AB.G与尸2方向不同，则不是平衡力，沿速度方向上

Fi=Ff

故A、B错误。

故选C。

3.C

【详解】

受力如图

绳子0A的拉力方向水平向左，则绳子08、0C的拉力的合力水平向右，因为绳子。从0C

的拉力大小相等，根据几何知识可得，NB0C=2a，贝I

£=180°—2a=110°

故选C。

4.D

【解析】解：物体受重力、支持力的作用，由于物体静止，则物体一定受到摩擦力的作用，

故物体受重力、摩擦力、支持力三个力；

故选：D.

【点评】对于摩擦力的判断可以用假设法，若假设没有摩擦力，则物体会发生滑动.

5.A

【详解】

T=f+mgs'm9,f=fiN,N=/”gcosO,代入数据解得：150kg,故A选项符合题意

6.BD

【详解】

AD.若货箱向上加速运动或向右匀速运动时，水平方向都是处于平衡状态，即两个力的水

答案第8页，总14页

平分离等大反向，得

耳cos60°=F2COS30°

变形得

-=COS30°=G

F2cos60°

故A错误，D正确；

B.若货箱向下加速运动，加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，尸卜B均为零，故

B正确；

C.货车匀速运动或静止时，6、F2矢量之和与重力等大反向保持不变，若货箱向左加速运

动，Fl、人矢量之和会变大，人、F2大小之和也会发生变化，故C错误。

故选BD。

7.A

【详解】

AB.对小球受力分析如图所示

重力的大小方向不变，平移另两个力构成一首尾相连的闭合的三角形，滑块左移会引起尸T

的方向及大小的变化而乐的方向不变，且合力为0,则三力依然为闭合三角形，如图所示：

则FT•与FN相垂直时FT•最小，此时细线和斜面平行，则闭合三角形发生如图所示变化，则

细绳尚未到达平行于斜面的位置时，FT逐渐变小，网逐渐变大，故选项A正确，B错误；

CD.对斜面体分析，受推力、支持力、重力和压力，根据平衡条件，有

F-7\sin<7、N'-Mg+&cosa

由于尸N增加，故支持力N，和推力厂均增加，故CD错误;

故选A。

8.C

【详解】

A.细绳位于天花板上的一端从A点缓慢移动到8点过程，作用于动滑轮的两绳子的夹角变

大，可知绳子的拉力变大，A错误；

B.由于初始M所受摩擦力的方向不确定，所以绳子的拉力变大，M所受摩擦力的大小变

化不确定，B错误；

C.将斜面、定滑轮和M看成整体，绳子拉力的水平分力大小等于地面对斜面的摩擦力，拉

力变大与水平方向夹角变小，所以拉力的水平分力大小变大，C正确；

D.拉力的竖直分力大小为N重力的一半，保持不变，所以地面对斜面的支持力不变，D错

误；

故选C。

9.A

【详解】

画出细棒的受力分析，如下图所示。

根据三角形定则及相似三角形可知

oot~o}o2~002

因001和0。2不变，则人大小不变；随着0。2的减小，尸逐渐减小。

故选A。

10.A

【详解】

受力分析如图

答案第10页，总14页

G

sin30°sin120°

解得

N恪

A3

故选A。

11.A

【详解】

点。受到三个拉力而处于平衡状态，其中向下的拉力的大小和分析均不变，OA的拉力方向

不变，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示

从图中可以看出，OA的拉力T不断减小，拉力尸先减小后增加，当拉力尸与OA垂直时尸

最小。

故选A。

12.C

【详解】

以斜面体和小球整体为研究对象受力分析如图所示

N

一I

MgImg

竖直方向

N=(^m+g-Tsin0

可见

Nv(M+m)g

根据牛顿第三定律：斜面体对水平面的压力

N=N<M+m)g

故A错误;

B.水平方向

f=Tcos0

方向水平向右，故B错误；

C.当斜面体缓慢向右移动时，将小球重力分解，

r

mg

由图解法知T变大，故C正确；

D.当斜面体缓慢向右移动时，绳子与水平方向夹角变小，则竖直方向分力变小，斜面对小

球的支持力变大，故D错误；

故选C。

13.B

【详解】

答案第12页，总14页

对N受力分析有

F=Tcos450

Tsin45"=GN

对M受力分析有

T=GMsin30°

解得

GN=100N

GM=20（X/2N

A.200A/2N,100V2N；与分析不符，故A错误。

B.2005/2N,100N；与分析相符，故B正确。

C.20V2N,10N；与分析不符，故C错误。

D.100N,200V2N；与分析不符，故D错误。

14.D

【解析】

【详解】

对物体受力分析如图所示,