2023年高考物理二轮复习第一部分 一力与运动第1讲力与物体的平衡

第一部分专题一第1讲

课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

1.（2022.浙江1月高考，3分）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具,

玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为GP和

GQ用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与

挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P

与Q间的磁力大小为F.下列说法正确的是（D）

A.Q对P的磁力大小等于GP

B.P对Q的磁力方向竖直向下

C.Q对电子秤的压力大小等于GQ+F

D.电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ

【解析】由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手

有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P

处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向

斜向左上方向，其磁力尸大小大于GP,选项A、B错误；对PQ的整体受力分析,

竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ,即Q对电子秤的压力大小等于

GP+GQ,选项C错误，D正确.

2.（2022∙福建龙岩一模》一台空调外机用两个三角形支架固定在竖直外墙上，

如图所示，横梁Ao水平，斜梁BO与横梁AO连接于。点，空调外机对横梁Ao

压力集中作用于。点，不计支架的重力.下列说法正确的是（D）

A.横梁对。点的作用力沿A。方向

B.斜梁对O点的作用力沿。3方向

C.若换较长的斜梁，连接点。的位置不变，斜梁对。点的作用力增大

D.若换较长的斜梁，连接点。的位置不变，斜梁对。点的作用力减小

【解析】空调对横梁。点的压力竖直向下，则横梁对。点的作用力竖直向

上，选项A错误；斜梁对。点有竖直向上的支持力和水平方向的作用力，其合力

方向不一定沿。8方向，选项B错误；以。点为研究对象，受到空调外机的压力、

两根支架的作用力，受力如图所示：由受力图结合几何关系可得K=磊，若把

斜梁加长一点，仍保持点O的位置不变，横梁仍然水平，此时。减小，COSe增

大，故为将变小，故C错误，D正确.

3.如图所示，质量m=0.15kg∖长度L=IoCm的金属棒。。由两个完全相同

的弹簧水平悬挂在匀强磁场中，弹簧劲度系数Z=IoON∕m,开关闭合，稳定后发

现弹簧的伸长量均为∆x=lcm,电流表的示数为5A,重力加速度g=10m∕s2,

则下列说法正确的是(A)

电源

A.N端是电源正极

B.磁场的磁感应强度大小为0.1T

C.滑动变阻器的滑片左移，弹簧的长度变小

D.仅使磁场反向，稳定后弹簧的伸长量为0.2cm

【解析】由于mg=1.5N<2k∆x=2N,故安培力方向竖直向下，根据受力

分析，满足机g+8∕L=2ZΔx,可得B=IT,B错误；根据左手定则，可知血棒

中电流方向由。指向α,故N端是电源正极，A正确；滑动变阻器的滑片左移，

接入电路的电阻减小，电流增大故形变量变大，弹簧的长度变大，C错误；仅使

磁场反向，则"g=B∕L+2ZΔ√,可得Δ√=0.5cm,D错误.

4.（2022•湖南衡阳二模）如图所示，小球A、B的质量都为〃?，它们用三段轻

绳分别连接在竖直墙壁上的M点和天花板上的N点，稳定时MA段水平，BN段

与水平天花板的夹角为30。,轻绳AB段与水平方向的夹角为仇则tan。的值为（C）

【解析】以A、B组成的整体为研究对象，受力情况如图甲所示，则由平

衡条件可得FBN=蔡器=4mg,隔离B并对其进行受力分析，受力情况如图乙所

示，根据平衡条件有∕⅛vsin30°="zg+FABsin/FBΛ,COS30O=FABCOSθ,联立解得

√5

tanθ=^∙,选项C正确.

5.（2022∙哈尔滨二模）如图所示，M、N两支架固定在高台边缘，钢绳两端连

接到两个支架上等高的位置，钢绳的长度可通过固定在支架M上的电动机收

放.某杂技演员（可视为质点）抓住套在钢绳上的滑环静止在高空，滑环可沿钢绳

无摩擦滑动.下列说法正确的是（C）

A.若启动电动机使钢绳缓慢缩短，钢绳拉力将不断减小

B.若启动电动机使钢绳缓慢缩短，左侧钢绳拉力将增大，右侧钢绳拉力将

减小

C.若启动电动机使钢绳缓慢伸长，钢绳拉力将不断减小

D.若启动电动机使钢绳缓慢伸长，演员运动的轨迹为偏向支架N一侧的曲

线

【解析】设滑环两侧钢绳与水平面的夹角为θ,对杂技演员由平衡条件可

得2Tsin8="zg,若启动电动机使钢绳缓慢缩短，则。减小，两侧钢绳拉力将不断

增大，若启动电动机使钢绳缓慢伸长，则。增大，两侧钢绳拉力将不断减小，C

正确，A、B错误；由于钢绳两端连接到两个支架上等高的位置，同一条钢绳上

拉力大小处处相等，由对称性可知，滑环两侧钢绳与水平面的夹角总是相等，故

启动电动机使钢绳缓慢伸长，演员运动的轨迹为竖直向下，若演员运动的轨迹偏

向支架N一侧，滑环两侧的钢绳与水平面的夹角就不会相等，D错误.

6∙(2021∙山东省实验中学高三月考)如图所示，在水平地面上有一斜面，质量

均为加的A、B两物块放在斜面的等高处，A、B之间连接着一个轻质弹簧，其

劲度系数为k,弹簧处于压缩状态，且物块与斜面均能保持静止.已知斜面的倾

角为仇两物块和斜面间的动摩擦因数均为〃,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下

列说法正确的是(C)

A.斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合力为O

B.若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动

c.弹簧的最大压缩量为≡返⅞≡

D.弹簧的最大压缩量为他,叁喀士汕

【解析】把A、B看成一个整体，斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合

力为/=2WZgSinθ,所以A错误；有弹簧时，对A分析有fA=y](mgsin0)2+(^ΔΛ)2,

若将弹簧拿掉，对A则有人'=^sinθ<fκ,所以若将弹簧拿掉，物块不可能发

生滑动，所以B错误；弹簧的压缩量最大时，物块达到最大静摩擦力，则

22

-∖∕(mgsin^)÷(⅛∆x)-μmgcosθ,解得ʌX=c°j'Sin",所以C正确，D

K

错误.故选C.

7.(2021∙河南濮阳一中调研)如图所示，用绝缘细线把小球A悬于。点，静止

时恰好与另一固定于。点正下方的小球B接触.现使两球带同种电荷，细线将偏

离竖直方向某一角度为，此时细线中的张力大小为Ti,库仑斥力为乃；若增加两

球的带电量，悬线偏离竖直方向的角度将增大为仇，此时细线中的张力大小为T2,

库仑斥力为尸2,则（B）

A.T∖<T^B.T∖-Tι

C.F∖>FιD.F1=F2

【解析】小球A的受力情况如图所示，重力mg、悬线张力T、库仑斥力F,

这三个力的合力为0.

因此这三个力构成封闭的力的三角形，且正好与几何三角形OA'B相似,

mgT______F

则有:OB=OA'=A'B，

因为0A'=OB,所以T=mg,即T与。无关，则有Ti=",而尸与两球间

距成正比A'B>AB,则尸2>~,故B正确，A、C、D错误.

应用题——强化学以致用

8.（2021.广东湛江二模）如图所示，某学生的水壶（含挂绳）挂在课桌边，图甲

为实物图，图乙为简化图，O为挂钩，A、B等高且之间拴接挂绳，不计一切摩擦,

以下说法正确的是（B）

甲乙

A.挂绳对挂钩的作用力等于水壶的重力

B.挂绳对水壶的作用力大于水壶的重力

C.课桌对水壶的作用力大于水壶的重力

D.课桌对水壶的作用力小于水壶的重力

【解析】水壶的受力如图所示，(图中T表示两个绳子的拉力的合力)，由

图可知，挂绳对水壶的作用力T的竖直分量等于水壶的重力G,可知DG,绳子

对挂钩的作用力大小也是T,所以大于水壶的重力，A错误，B正确；课桌对水

壶的作用力为T和尸的合力，与水壶所受重力等大反向，故CD错误.故选B.

9.(2022∙山东济南一中期中)内燃机汽缸内的燃气推动活塞运动的示意图，如

图所示，活塞质量为机，若活塞从汽缸的顶部向底部匀速运动过程中，气体对活

塞的合力/大小恒定、方向向下，汽缸与活塞之间的摩擦可忽略，重力加速度为

g.当连杆与竖直方向的夹角为。时，下列说法正确的是(A)

顶部

A.汽缸壁对活塞的作用力大小为(F+mg)tanO

B.汽缸壁对活塞的作用力大小为与需

C.长连杆受到的作用力大小为(E+mg)COSe

D.长连杆受到的作用力大小为Fsinθ

【解析】对活塞进行受力分析，如图所示，根据平衡条件有NlCOSe=F+

∕wg①

"区

NISinO=M②

联立①②解得汽缸壁对活塞的作用力大小为N2=（尸+/叫）tanθ,长连杆对活

塞的作用力大小为M=宗皆，根据牛顿第三定律可知长连杆受到的作用力大小

为N'I=Nl=喘等,故A正确，B、C、D错误.故选A.

10.（多选）（2022.福建漳州二模）如图，直角支架固定在水平地面上，小球A穿

在竖直光滑杆上，横杆上固定一滑轮.将细绳一端系在A上，另一端跨过滑轮系

在小水桶B上,系统处于静止状态.现因桶底破损,里面有少许水缓慢渗漏下来.不

计滑轮质量及摩擦，在球A缓慢下降过程中（AD）

A.绳对球A拉力的竖直分量保持不变

B.竖直杆对球A的弹力保持不变

C.轴对滑轮的作用力方向竖直向上

D.轴对滑轮的作用力越来越小

【解析】球A缓慢下降，A处于平衡状态，对A受力分析，如图所示，根

据平衡条件得TbOSe=机TSine=N得N=/*Agtan。，所以绳对球A拉力的竖

直分量保持不变，。减小，则N减小，故A正确，B错误；以滑轮为研究对象，

由平衡条件可知轴对滑轮的作用力方向在两绳子的夹角的角平分线上，故C错误；

对滑轮由平衡条件可得2Tcos*=T∖,其中T=τ⊂⅞,则Ti=2£⅛⅞cos§=

乙vʊɔC/vʊɔCz乙

2——cos4=----2；*—夕减小由数学知识可知，Tl变小，故D正确.故

2cos2-12cos2~----飞

cos2

选AD.

IL（2021∙山东潍坊二中高三期中）如图所示，斜面的倾角为30。，轻绳一端固

定于天花板，另一端通过两个滑轮与物块甲相连，动滑轮悬挂物块乙后，甲、乙

保持静止，此时动滑轮两边轻绳的夹角为120。.已知甲的质量为〃2,甲与斜面间的

动摩擦因数为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，不计滑轮的质量及轻绳与滑轮

的摩擦，则乙的质量可能为（B）

【解析】当甲恰好不下滑时，对甲Ti+〃加geosZgSin，，解得TI=点叫,

对乙，根据平衡条件2Tιcos60°=〃/g,解得相ι'=^n,当甲恰好不上滑时,

3

对甲7⅛=μmgcos8+"zgsinθ,解得了2=0琢，对乙，根据平衡条件2T2cos60°=

313

m2'g,解得机2'=中小故乙的质量取值范围为W"zWM故选B.

12.（2021∙湖北武汉实验中学高三期中）如图所示,衣服悬挂在不可伸长的轻绳

上，衣架的挂钩是光滑的，轻绳的两端固定在两根竖直杆上的A、8两点，衣服

处于静止状态.保持A端位置不变，将B端分别移动到8、&两点.下列说法

正确的是（D）

A.B端移到自，绳子张力变大

B.8端移到5,绳子张力变小

C.B端移到&，绳子张力变大

D.8端移到历，绳子张力不变

【解析】设绳子间的夹角为2。，绳子总长为"两杆间距离为d,如图所

d=*当端移至位

示，根据几何关系有LISine+Zz2sin0=d,得sin。=BBl

L∖+LιL-J

置或以位置时，d、L都不变，则。也不变；由平衡条件可知2Fcos9=mg,解得

尸=五急可见，绳子张力尸也不变，故D正确，A、B、C错误.

4IZLmIz

13.（2021.广东河源模拟）如图1所示，吊车是建筑工地常用的一种大型机

械.为了便于研究问题，将它简化成如图2所示的模型，硬杆08的一端装有定

滑轮，另一端固定在车体上；质量不计的绳索绕过定滑轮吊起质量为加的物体匀

速上升，不计定滑轮质量和滑轮与轴承之间的摩擦，重力加速度为g.下列说法正

确的是（C）

A.OA段绳索受到的拉力小于mg

B.段绳索受到的拉力大于mg

C.OB杆对定滑轮的支持力小于2mg

D.OB杆对定滑轮的支持力大于2mg

【解析】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,

故A、B错误：设两段绳索之间的夹角为2仇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：27tose=R,解得:

F=Imgcosθ∙,由于GO,所以08杆对定滑轮的支持力F1<2mg,故C正确，D错

沃,Ct.

////M/////////W///////////

14.（2021•浙江杭州模拟）在卫生大扫除中，某同学用拖把拖地，沿推杆方向对

拖把施加推力F（如图所示），此时推力与水平方向的夹角为仇且拖把刚好做匀速

直线运动.从某时刻开始保持力尸的大小不变,减小JF与水平方向的夹角仇则（C）

A.拖把将做减速运动

B.拖把继续做匀速运动

C.地面对拖把的支持力FN变小，地面对拖把的摩擦力Ff变小

D.减小。的同时若减小R拖把一定做加速运动

【解析】设拖把与地面之间的动摩擦因数为μ,则拖把头受到重力、支持

力、推力和摩擦力处于平衡，受力示意图如图所示.将推拖把的力沿竖直和水平

方向分解，由平衡条件得：竖直方向上：∕7Sine+"琢=/7N①；水平方向上：Fcos

。一Ff=O②；式中FN和Ff分别为地板对拖把的正压力和摩擦力.其中尸f="EN

③；由①得：减小尸与水平方向的夹角θ,sin。减小，地面对拖把的支持力FN

变小；由③可得地面对拖把的摩擦力Ff变小，故选项C正确；减小产与水平方

向的夹角。时，Ff减小，而FCoSe增大，所以FCoS。一Ff将大于0,所以拖把将

做加速运动，故选项A、B错误；减小。的同时若减小尸，则FCoSO-Ff不一定

大于