2024届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练一力与物体的平衡

专题强化练(一)力与物体的平衡1．如图，饮料罐内留有适量液体，恰能斜立在水平桌面上．则()A．整个罐体受重力、弹力、摩擦力B．罐体受到桌面的弹力小于整体的重力C．罐体受到桌面的弹力沿罐身斜向左上方D．罐体受到桌面的弹力的作用点与整体的重心在同一条竖直线上解析：饮料罐受到水平面的支持力垂直于接触面竖直向上，重力竖直向下，假设水平方向受到摩擦力，饮料罐不能处于平衡状态，所以水平方向没有摩擦力，竖直方向上只有重力和支持力，根据共点力平衡，罐体受到桌面的弹力的作用点与整体的重心在同一条竖直线上，故D项正确，A、B、C项错误．故选D.答案：D2．如图甲为某风景旅游区的观光索道．某段时间其运行的简化示意图如图乙，缆索倾角为37°，缆车通过卡扣固定悬挂在缆索上，在缆索的牵引下一起斜向上匀速运动．已知缆车和卡扣的总质量为m，运行过程中缆车始终处于竖直方向，重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是()A．缆索对卡扣的摩擦力为0.6mgB．缆索对卡扣的作用力为0.8mgC．卡扣受到的合外力为mgD．运行过程中缆车处于超重状态解析：缆车通过卡扣固定悬挂在缆索上，在缆索的牵引下一起斜向上匀速运动，对缆车和卡扣受力分析如图：根据共点力平衡条件可知f＝mgsin37°＝eq\f(3,5)mg，故A项正确；缆索对卡扣的作用力为mg，卡扣受到的合外力为0，故B、C两项错误；运行过程中缆车处于平衡状态，故D项错误．故选A.答案：A3．如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景，派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后，机器人通过扫码读取目的地信息，并生成最优路线，将不同目的地的包裹送至不同的位置，从而实现包裹的分拣功能．关于机器人和包裹，下列说法正确的是()A．机器人加速前进则包裹对水平托盘的摩擦力方向向后B．包裹受到向上的支持力是包裹发生形变产生的C．包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力D．包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹受到向前的摩擦力解析：机器人加速前进时，相对包裹机器人有向前运动的趋势，故此时包裹对水平托盘的摩擦力方向向后，A项正确；包裹受到向上的支持力是托盘发生形变产生的，B项错误；包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对相互作用力，C项错误；包裹随着机器人一起做匀速直线运动时，包裹加速度为零，故此时不受到摩擦力，D项错误．故选A.答案：A4．在建筑工地上经常使用吊车起吊货物．为了研究问题方便，把吊车简化成如图所示的模型，支撑硬杆OP的一端装有定滑轮，另一端固定在车体上，质量不计的钢丝绳索绕过定滑轮吊起质量为m的物件缓慢上升，不计定滑轮质量和滑轮与绳索及轴承之间的摩擦，重力加速度为g.则下列说法中正确的是()A．钢丝绳索对定滑轮的作用力方向竖直向下B．钢丝绳索对定滑轮的作用力方向一定沿着OP方向C．钢丝绳索对定滑轮的作用力大小等于2mgD．钢丝绳索对定滑轮的作用力大小小于2mg解析：对定滑轮受力分析：OA段绳索受到的拉力与OC段受到的拉力相等，对物体根据平衡条件可得绳索对物体的拉力大小为T＝mg，所以OA段绳索受到的拉力等于mg，设两段绳索之间的夹角为2θ，由于同一条绳索拉力相等，则两段绳索的合力沿角平分线方向，如图所示；根据平衡条件可得：2Tcosθ＝F，解得：F＝2mgcosθ；由于θ>0，所以OB杆对定滑轮的支持力F<2mg，故D项正确；故选D.答案：D5．如图所示，起重机将重力为G的正方形工件缓缓吊起．四根等长的钢绳(质量不计)，一端分别固定在正方形工件的四个角上，另一端汇聚成结点挂在挂钩上，结点到每个角的距离均与正方形的对角线长度相等，则每根钢绳的受力大小为()A.eq\f(1,4)G B.eq\f(\r(2),4)GC.eq\f(\r(3),6)G D.eq\f(1,2)G解析：设每根钢丝绳的拉力为F，由题意可知每根绳与竖直方向的夹角为30°，根据共点力的平衡条件可得4Fcos30°＝G，解得F＝eq\f(\r(3),6)G.A、B、D项错误，C项正确．故选C.答案：C6.一位同学将水杯竖直握在手里，匀速走在校道上，如果水杯离地的高度保持不变，则()A．手握得更紧，可以增大摩擦力B．如果同学静止，手对水杯的作用力变小C．如果同学加速往前跑，手对水杯的作用力不变D．无论同学的运动状态如何，手对水杯的摩擦力保持不变解析：由平衡条件得f＝mg可知，手握得更紧，摩擦力不变，故A项错误；如果同学匀速走或静止，水杯都处于平衡状态，手对水杯的作用力与重力等大反向，故B项错误；同学匀速走时，手对水杯作用力大小为mg，方向竖直向上．如果同学加速往前跑，手对水杯的作用力与重力不平衡，大小不等，故C项错误；无论同学的运动状态如何，水杯在竖直方向平衡，手对水杯的摩擦力保持不变，为mg.故D项正确．故选D.答案：D7．(多选)利用物理模型对问题进行分析，是一种重要的科学思维方法．如图甲所示为拔河比赛时一位运动员的示意图，可以认为静止的运动员处于平衡状态．该情形下运动员可简化成如图乙所示的一质量分布均匀的钢管模型．运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，可以认为钢管与地面的夹角θ逐渐变小，在此期间，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平．已知当钢管受到同一平面内不平行的三个力而平衡时，三个力的作用线必交于一点．根据上述信息，当钢管与地面的夹角θ逐渐变小时，下列说法正确的有()A．地面对钢管支持力的大小不变B．地面对钢管的摩擦力变大C．地面对钢管作用力的合力变大D．地面对钢管作用力的合力大小不变解析：对钢管受力分析，钢管受重力G、绳子的拉力T、地面对钢管竖直向上的支持力FN、水平向左的摩擦力Ff，可知FN＝mg，Ff＝T＝eq\f(mg,tanθ)，即随着钢管与地面夹角的逐渐变小，地面对钢管支持力的大小不变，地面对钢管的摩擦力变大，故A、B两项正确；对钢管受力分析，可认为钢管受到重力G、绳子的拉力T和地面对钢管作用力的合力F三个力，钢管平衡，三个力的作用线必交于一点，由此可知F方向沿钢管斜向上，与水平面夹角为α(钢管与水平面的夹角为θ)根据共点力平衡条件可知F＝eq\f(mg,sinα)，T＝eq\f(mg,tanα).当钢管与地面的夹角θ逐渐变小，同时α也减小，地面对钢管作用力的合力变大，C项正确，D项错误．故选ABC.答案：ABC8．(多选)如图，细绳MN两端固定在两个等高点上，搭在细绳上的轻滑轮O下方用细线悬挂重物P，开始时重物静止在最低处，当在重物上施加适当的推力F，缓慢使它往右上方移动，若此过程中重物与滑轮间的细线拉力大小不变，重物只在同一个竖直面内移动，不计一切摩擦阻力，则()A．推力F的方向保持不变B．推力F的大小逐渐增大C．细绳MN中的张力逐渐减小D．细绳MN中的张力逐渐增大解析：设MN细绳张为T1，重物与滑轮间的细线拉力为T0，重物质量为m，开始时重物静止在最低处，可知T0＝mg，由于细绳MN两端固定，细绳长度一定，可知滑轮缓慢移动的轨迹为一个椭圆，且最低点位于椭圆的短轴上，可知滑轮缓慢右移时，滑轮两侧细绳之间的夹角θ逐渐减小，则有T0＝mg＝2T1coseq\f(θ,2)，由于θ逐渐减小，可知MN细绳张力T1逐渐减小，C项正确，D项错误；根据上述可知，重物与滑轮间的细线拉力T0的方向始终沿滑轮两侧细绳之间夹角的角平分线，则细线拉力T0方向与重力方向之间的夹角α为钝角，且逐渐减小，以重物为对象，由于T0一直等于mg，则有F＝2mgcoseq\f(α,2)，α角逐渐减小，可知推力F的大小逐渐增大，推力F的方向发生改变，A项错误，B项正确．故选BC.答案：BC9.筷子是中国人常用的饮食工具，也是中华饮食文化的标志之一．筷子在先秦时称为“挾”，汉代时称“箸”，明代开始称“筷”．如图所示，用筷子夹质量为m的玻璃球，筷子均在竖直平面内，且筷子和竖直方向的夹角均为θ，为使玻璃球静止，求每根筷子对玻璃球的压力N的取值范围？已知玻璃球与筷子之间的动摩擦因数为μ(μ<tanθ)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g.解析：筷子对玻璃球的压力太小，玻璃球有下滑的趋势，最大静摩擦力沿筷子向上，如图(a)所示．玻璃球平衡，有2Nsinθ＋2fcosθ＝mg，f＝μN，联立解得N＝eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）).筷子对玻璃球的压力太大，玻璃球有上滑的趋势，最大静摩擦力沿筷子向下，如图(b)所示．玻璃球平衡，有2N′sinθ＝mg＋2f′cosθ，F′＝μN′，联立解得N′＝eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）).综上，筷子对玻璃球的压力的取值范围eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）)≤N≤eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）).答案：eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）)≤N≤eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）)10．用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.求：(1)当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小F1、F2分别为多少？(2)当卡车沿平直公路做匀加速直线运动，且加速度a大小为eq\f(\r(3),6)g时，斜面Ⅰ、Ⅱ对圆筒的压力的大小F3、F4分别为多少？解析：(1)以工件为研究对象，受力分析如图所示．根据共点力的平衡条件可知，斜面Ⅰ、Ⅱ对圆筒的压力大小分别为F′1＝mgcos30°＝eq\f(\r(3),2)mg，F′2＝mgcos60°＝eq\f(1,2)mg，根据牛顿第三定律可知F1＝F′1＝eq\f(\r(3),2)mg，F2＝F′2＝eq\