第01讲 力与物体的平衡（练习）（解析版）-2024年高考物理二轮复习讲练测（新教材新高考）

资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】专题01力与物体的平衡目录TOC\o"1-1"\p""\h\z\u01力的基本概念受力分析及力的合成与分解 102单物体、多物体的静态平衡 603动态平衡及极值问题 904力电、力热综合平衡问题 1401力的基本概念受力分析及力的合成与分解1．（2023·嘉兴·模拟预测）如图所示，一只海豚在表演时跃出水面，此时海豚受到（）A．水的推力B．重力、水的推力C．重力、空气的作用力D．重力、空气的作用力、水的推力【答案】C【详解】海豚跃出水面后，海豚受到自身重力及空气阻力的作用，故选C。2．（2023·模拟预测）如图所示，在水平路面上匀速直线行驶的汽车内，一个手机通过吸盘式支架固定在倾斜的前挡风玻璃上。若吸盘和玻璃间的空气已被排空，则手机和支架（）

A．共受3个力作用B．共受4个力作用C．受前挡风玻璃的作用力方向一定竖直向上D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定竖直向上【答案】B【详解】AB．手机和支架受到重力、大气压力、玻璃的弹力和玻璃的摩擦力，共4个力，故选项A错误，选项B正确；C．挡风玻璃给支架的作用力为弹力和摩擦力的合力，与大气压力和重力的合力等大反向，不可能竖直向上，故选项C错误；D．受前挡风玻璃的摩擦力方向一定是与玻璃相切，不可能竖直向上，故选项D错误。故选B。3．（2023·莆田·一模）如图所示，有P、N两块质量相同的物块，在物块P上施加一沿水平方向的外力F，使它们叠放在竖直面上且处于静止状态，下列说法正确的是（）A．物块P一定受到4个力的作用 B．物块P一定受到3个力的作用C．物块N一定受到4个力的作用 D．物块N可能受到6个力的作用【答案】A【详解】A．如果P、N之间没有摩擦力，则物块P不能平衡，所以N对P有向左下的支持力和沿着接触面向左上的摩擦力，物块P一定受到4个力的作用，故A正确，B错误；CD．整体分析可知，墙对N有向上的摩擦力，大小等于两者的重力之和，物块N还受到重力、墙对N的支持力，P对N的支持力，P对N的摩擦力，所以物块N一定受到5个力的作用，CD错误；故选A。4．如图所示，把光滑斜面上物体的重力mg分解为两个力，下列说法正确的是（）

A．是斜面作用在物体上使物体下滑的力，是物体对斜面的压力B．物体受到四个力作用C．和是作用力和反作用力D．力三个力的作用效果和mg与两个力的作用效果相同【答案】D【详解】ABD．物体受到mg、FN两个力作用，F1、F2两个力是重力的分力，不是实际受到的的力，力FN、F1、F2三个力的作用效果和mg与FN两个力的作用效果相同，故AB错误，D正确；C．和是一对平衡力，故C错误。故选D。5．如图所示是李强同学设计的一个小实验。他将细绳的一端系在手指上，绳的另一端系在直杆的A端，杆的左端顶在掌心上，组成一个“三角支架”。在杆的A端悬挂不同重物，并保持静止。下列不正确的说法是（）

A．绳子是被拉伸的，杆是被压缩的B．杆对手掌施加作用力的方向沿杆由C指向AC．绳对手指施加作用力的方向沿绳由B指向AD．所挂重物质量越大，绳和杆对手的作用力也越大【答案】B【详解】A．由题图可知，物体重力的作用效果是：一方面拉紧细绳，另一方面，压缩杆，A正确，不符合题意；BC．杆对手掌的作用力方向沿杆由A指向C，绳对手指的作用力由B指向A，B错误，符合题意，C正确，不符合题意；D．将重力mg分解为沿绳方向的力F1和沿杆方向的力F2，如图所示，由图可得

，，可知重物的质量越大，F1、F2也越大，可知绳和杆对手的作用力也越大，D正确，不符合题意。故选B。6．（2023·福建泉州·福建省德化第一中学校联考一模）港珠澳大桥的人工岛创新围岛填土在世界范围内首次提出深插式钢圆筒快速成岛技术，1600t起重船“振浮8号”吊起巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛，如图甲，每个圆钢筒的直径为22.5m，高度为55m，质量为550t，由若干根特制起吊绳通过液压机械抓手连接钢筒。某次试吊将一个圆钢筒吊在空中，每根绳与竖直方向的夹角为30°，如图乙所示，每根绳所能承受的最大拉力为，图乙中仅画出两根起吊绳，则至少需要多少根绳子才能成功起吊（，）（

）

A．7根 B．8根 C．9根 D．10根【答案】B【详解】设n根绳拉力在竖直方向的分矢量和与重力大小相等、方向相反。则，由题知

，得。即至少需要8根绳子才能成功起吊。故选B。7．（2022·四川南充·四川省南充高级中学校考三模）如图所示，木模A、B质量均为m，通过三根轻质竖直细线对称连接，木模B静止在水平面上。细线a、b、c上的张力大小分别用、、表示，水平面所受的压力大小为，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（

）A．FN<2mg B．Fa-Fb-Fc=mgC．Fa+Fb+Fc=2mg D．Fa=Fb+Fc【答案】B【详解】BD．对木块A受力分析有，可得，故B正确，D错误；A．对A、B整体进行受力分析，根据受力平衡可得，根据牛顿第三定律可得水平面所受的压力大小为，故A错误；，C．由BD选项分析可得，由于与mg关系未知，故不能得到，故C错误。故选B。8．（2023·山东济南·济南市历城第二中学校考模拟预测）孔府是中国传统建筑的杰出代表，采用了瓦片屋顶，屋顶结构可简化为如图，弧形瓦片静止在两根相互平行的倾斜椽子正中间。已知椽子与水平面夹角均为θ，瓦片质量为m，重力加速度为g，则（）A．每根椽子对瓦片的摩擦力大小为B．每根椽子对瓦片的支持力大小为C．椽子对瓦片支持力的合力大小为D．椽子对瓦片作用力的合力大小为【答案】A【详解】A．两根椽子对瓦片的摩擦力的合力为，摩擦力方向与椽子平行，所以每根椽子对瓦片的摩擦力大小为。故A正确；BC．两根椽子对瓦片的支持力的合力为，瓦片有弧度，所以每根椽子对瓦片的支持力大小不是。故BC错误；D．椽子对瓦片的作用力包括支持力和摩擦力，合力大小为mg。故D错误。故选A。02单物体、多物体的静态平衡1．（2023·广东惠州·统考一模）在科学研究中，人们利用风速仪测量风速的大小，其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。若某次受到沿水平方向来的风时，稳定后，金属丝偏离竖直方向夹角为。已知风力F与风速v的大小关系为，k为常量，金属球的质量为m，重力加速度为g，则风速大小为（

）A． B． C． D．【答案】A【详解】对小球受力分析，有根据共点力平衡，有，，又因为，联立解得故选A。2．（2023·广东茂名·统考二模）如图所示为户外野炊时的一种便携式三脚架，三根等长的轻杆通过轻质铰链组合在一起。现将三脚架放在水平地面上，吊锅通过细铁链悬挂在三脚架正中间，已知吊锅和细铁链的总重力为G，轻杆与竖直方向夹角均为30°，忽略支架与铰链间的摩擦，则每根轻杆上承受的压力为（）A． B． C． D．【答案】D【详解】根据受力平衡，解得故选D。3．（2023·辽宁·校联考二模）如图甲为明朝《天工开物》记载测量“号弦”张力的插图，图乙为示意图，弓的质量为m＝5kg，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点。当在弓的中点悬挂质量为的重物，弦的张角为，，则弦的张力为（

）A．50N B．150N C．200N D．【答案】B【详解】对悬挂点受力分析可得，可得T=150N故选B。4．（2024·湖南郴州·统考模拟预测）某同学周末在家大扫除，移动衣橱时，无论怎么推也推不动，于是他组装了一个装置，如图所示，两块相同木板可绕A处的环转动，两木板的另一端点B、C分别用薄木板顶住衣橱和墙角，该同学站在该装置的A处。若调整装置A点距地面的高时，B、C两点的间距，B处衣橱恰好移动。已知该同学的质量为，重力加速度大小取，忽略A处的摩擦，则此时衣橱受到该装置的水平推力为（）A．1680N B．1470N C．875N D．840N【答案】B【详解】该同学站在A点时，重力产生两个作用效果力、，如图所示设、，与竖直方向夹角为，则有在B点分解，如图所示则水平推力为，由几何关系得，联立并代入数据可得故选B。5．（2023·四川眉山·校考三模）如图所示，一根非弹性绳的两端分别固定在两座假山的、处，、两点的水平距离，竖直距离，、间绳长为．重为的猴子抓住套在绳子上的滑环在、间滑动，某时刻猴子在最低点处静止，则此时绳的张力大小为（绳处于拉直状态）（

）A． B． C． D．【答案】C【详解】在最低点，设绳子与竖直方向的夹角为，以猴子为对象，根据受力平衡可得，根据几何关系可知，解得，则此时绳的张力大小为故选C。03动态平衡及极值问题1．（2023·辽宁大连·育明高中校考一模）“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”，春天正是踏青放风筝的好时节。如图所示，在细线拉力的作用下，风筝静止在空中，若气流对风筝的作用力大小不变，下列说法正确的是（）A．地面受到人的作用力方向斜向右上方B．细线由实线位置变为虚线位置，细线的拉力变小C．细线由实线位置变为虚线位置，地面对人的支持力变大D．细线由实线位置变为虚线位置，地面对人的摩擦力变大【答案】B【详解】A．人在地面上受竖直向下的重力、向上的支持力、向右的摩擦力和斜向左上方的细线拉力，所以人受到地面的作用力即支持力和摩擦力的合力，方向应斜向右上方，由牛顿第三定律可知，地面受到人的作用力方向斜向左下方，故A错误；B．当细线由实线位置变为虚线位置，对风筝分析，绳子拉力T与风筝重力G的夹角减小，若气流对风筝的作用力大小不变，作出力的三角形，如图所示由此可知，细线的拉力减小，故B正确；CD．对人和风筝整体分析，则有，。细线由实线位置变为虚线位置，气流对风筝的作用力F大小不变，方向与竖直方向的夹角变小，所以地面对人的摩擦力减小，地面对人的支持力N减小，故CD错误。故选B。2．（2023·河南开封·校考模拟预测）如图所示，一直角支架固定在竖直面内，一轻质细绳a的一端A点挂一灯笼，另一端固定于支架水平部分的B点，另一轻质细绳b一端固定于支架水平部分的C点，另一端连接一轻质光滑滑钩，滑钩钩住轻质细绳a中间部分的O点，系统处于平衡状态，细绳b与竖直方向的夹角为。不计空气对灯笼的影响，在细绳a的端点从B点缓慢移动到D点过程中，下列说法正确的是（）A．细绳a上的拉力逐渐变大 B．细绳a上的拉力先变大再变小C．夹角α不变 D．细绳b上的拉力逐渐变大【答案】D【详解】AB．在细绳a的端点从B点缓慢移动到D点过程中，灯笼始终处于平衡状态，绳的拉力始终平衡重力，a绳的拉力始终为灯笼的重力大小，AB均错误；C．根据平衡分析可知，b绳的力在的角平分线上，根据几何关系可知，夹角变大，C错误；D．、两个力夹角变小，两个力大小不变，合力变大，故b绳拉力变大，D正确。故选D。3．（2024·河南信阳·信阳高中校考一模）一个表面光滑的半圆柱体固定于墙壁上，O点为截面圆心，球体上B点有一个可视为质点的小球，通过细线连接在墙壁上的A点，下列说法正确的是（）

A．若细线长度和点位置不变，增加柱体半径，则小球所受支持力增加B．若细线长度和点位置不变，增加柱体半径，则小球所受支持力减小C．若细线长度和点位置不变，减小柱体半径，则线上拉力增加D．若细线长度和点位置不变，减小柱体半径，则线上拉力减小【答案】A【详解】对小球进行受力分析，可知它受重力，柱体给它的支持力，细线中拉力，做出力的矢量三角形如图所示则有，AB．不变，重力不变，所以比值不变，增加柱体半径，即增加，所以小球所受的支持力增加；减小柱体半径，小球所受的支持力减小，故A正确，B错误；CD．不变，重力不变，所以比值不变，增加或减小柱体半径，但是细线长度不变，拉力不变，故CD错误。故选A。4．一根细绳能承受的最大拉力是G，现把一重为G的物体系在绳的中点，分别握住绳的两端，先并拢，然后缓慢地左右对称地分开，若要求绳不断，则两绳间的夹角不能超过（）A．45° B．60° C．120° D．135°【答案】C【详解】当合力一定时，两分力的夹角越大，分力就越大，因为绳子左右对称分开，所以拉力相等，根据几何知识可得在两力夹角为120°时，两分力大小等于重力，夹角再增大，绳子间的拉力就大于G了，所以夹角不能超过120°，故选C。5．如图所示，重力为G的小球用轻绳悬于O点，用力F拉住小球，使轻绳保持偏离竖直方向60°角且不变，当F与竖直方向的夹角为θ时F最小，则θ、F的值分别为（）A．0°， B．30°， C．30°， D．60°，【答案】B【详解】当力F与细绳垂直时，即时，F取得最小值，由平衡条件可得故选B。6．（2023·山东菏泽·校联考模拟预测）如图所示，用细线将重力为100N的物块悬挂在O点，在物块上施加力F，在力F由水平方向逆时针缓慢转至竖直方向的过程中，物块始终处于静止状态，且细线与竖直方向成角，则（

）A．细线拉力先增大后减小 B．力F先增大后减小C．细线拉力的最大值为 D．力F的最小值为50N【答案】D【详解】对物块受力分析，作出如图所示的矢量三角形可知在F由水平方向逆时针缓慢转至竖直方向的过程中，细线拉力T一直减小，根据共点力平衡可知T的最大值为，力F先减小后增大，F的最小值为故选D。7．如图所示，三根长度均为L的轻绳分别连接于C、D两点，A、B两端被悬挂在水平天花板上，相距2L。现在C点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D点上可施加外力F（重力加速度为g），则下列说法中正确的是（）A．AC绳的拉力为 B．CD绳的拉力为C．外力F的最小值为 D．外力F的最小值为【答案】D【详解】AB．令AC绳与竖直方向的夹角为θ，根据几何关系有，解得，对C点与重物进行分析，根据平衡条件有，，解得，，故AB错误；CD．对D点进行受力分析，作出矢量动态三角形如图所示可知，当外力F方向与绳BD垂直时，外力F最小，则有，故C错误，D正确。故选D。04力电、力热综合平衡问题1．（2023·四川雅安·统考模拟预测）如图所示，甲、乙两个带电金属小球（均视为质点）的质量均为m，甲用长度为3L的轻质绝缘细线悬挂在O点，乙用长度为5L的轻质绝缘细线也悬挂在O点，甲靠在光滑绝缘的竖直墙壁上，甲、乙静止时两条细线之间的夹角正好为53°，重力加速度为g，静电引力常量为k，，下列说法正确的是（）

A．甲、乙两球的高度不相同B．甲、乙两球一定带等量的同种电荷C．甲、乙两球带电量的乘积等于D．细线对甲球的拉力大于mg【答案】C【详解】A．甲用长度为3L的轻质绝缘细线悬挂在O点，乙用长度为5L的轻质绝缘细线也悬挂在O点，由于甲、乙静止时两条细线之间的夹角正好为53°，可根据几何关系可知甲、乙两球的高度一定相同，所受库仑力方向水平，若不等高，二者夹角不可能为53°，故A错误；B．根据牛顿第三定律可知，甲、乙两球之间的作用力为相互作用力，大小相同方向相反，由图中可见两球相互排斥，两球带同种电荷，但不一定等量，故B错误；C．根据平衡关系可知，解得，故C正确；D．甲球竖直方向根据平衡条件可知，细线对甲球的拉力等于，故D错误。故选C。2．（2023·海南·统考二模）用绝缘细线a、b将两个带电小球1和2连接并悬挂，已知小球2的重力为G，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°，两小球连线与水平方向夹角为30°，细线b水平，则（）A．小球1带电量一定小于小球2的带电量B．细线a拉力大小为C．细线b拉力大小为D．小球1与2的质量比为【答案】B【详解】A．由，可知，不能确定小球1与小球2的带电量，故A不符合题意；C．对小球2，由平衡条件可得，，解得细线b拉力大小为，故C不符合题意；BD．对小球1，由平衡条件可得，解得细线a拉力大小为，小球1与2的质量比为，故B符合题意，D不符合题意。故选B。3．（2023·河北邯郸·统考二模）如图所示，三条不可伸长的轻绳、、结于点，质量为，电荷量为的小球被轻绳系着，的长度为，距点正下方处固定一个电荷量为的小球。初始时，小球在延长线上静止，由于球不断漏电，小球的位置不断下降，再次平衡时位于点（图中未标出），与竖直方向夹角为60°。已知重力加速度为，则下列说法正确的是（）A．小球下降过程中绳上张力一直增大B．下降过程中绳上的最大张力为C．下降过程中绳上的最大张力为D．再次平衡时，球带的电荷量为【答案】B【详解】A．对球受力分析如图所示此三力组成的封闭三角形与相似，所以，解得，大小不变，故A错误；D．初态，末态，则，，可得故D错误；BC．对结点进行分析，绳、中的拉力和的合力大小恒为，小球运动过程中和的合力从水平方向顺时针转到与水平方向成30°角，则逐渐增大，也逐渐增大，故绳上最大张力为，绳上的最大张力为，故C错误，B正确。故选B。4．（2023·佳木斯·阶段练习）将长1m的导线ac从中点b折成如图中所示的形状，