（课标版）高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第1讲 选择题对“物体平衡”的考查限时练（含解析）-人教版高三全册物理试题

选择题对“物体平衡”的考查[A组基础题练熟练快]1．(2019·浙江七彩阳光联考)如图所示为建筑工地上搬运石板用的“夹钳”，工人夹住石板沿直线匀速前进过程中，下列判断正确的是()A．石板受到4个力的作用B．夹钳对石板的作用力的合力竖直向上C．夹钳夹的越紧，石板受的摩擦力越大D．前进的速度越快，石板受的摩擦力越大解析：工人夹住石板沿直线匀速前进过程中，石板受重力、2个摩擦力、夹子的2个压力5个力的作用，故A错误；工人夹住石板沿直线匀速前进过程中，受重力和夹钳的作用力，重力方向竖直向下，根据平衡条件可知夹钳对石板的作用力的合力竖直向上，故B正确；石板受到的重力和摩擦力等大反向，所以石板受的摩擦力不变，与夹钳夹的松紧程度和运动速度无关，故C、D错误．答案：B2．(2019·福建龙岩联考)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θ，由于长期的风化，θ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，θ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解析：对石头受力分析如图所示．根据平衡可知N2cosθ＝N1，N2sinθ＝mg，随着θ减小，根据公式可知N1、N2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；由于石头处于静止状态，所以石头受合力一直为零，故D错．答案：A3.(2019·山东潍坊实验中学检测)如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ，垂直于ab且指向右斜上方．导轨宽度为L，M和P之间接入电流为I的电源(不计内阻)，垂直于导轨放置一根质量为m的金属棒ab，导轨与ab棒间的动摩擦因数为μ，当ab棒静止时，ab棒受到的摩擦力的大小为()A．BILsinθ B．BILcosθC．μ(mg－BILsinθ) D．μ(mg＋BILsinθ)解析：根据左手定则可知，棒ab所受的安培力方向垂直于棒斜向左上方，其受力如图所示．Ff－Fsinθ＝0，F＝BIL，解得Ff＝BILsinθ，故选A.答案：A4．(2019·广东肇庆二模)设雨点下落过程中受到的空气阻力与雨点(可看成球形)的横截面积S成正比，与下落速度v的二次方成正比，即f＝kSv2，其中k为比例常数，且雨点最终都做匀速运动．已知球的体积公式为V＝eq\f(4,3)πr3(r为半径)．若两个雨点的半径之比为1∶2，则这两个雨点的落地速度之比为()A．1∶eq\r(2) B．1∶2C．1∶4 D．1∶8解析：当雨点做匀速直线运动时，重力与阻力相等，即f＝mg，故kπr2v2＝mg＝ρ×eq\f(4,3)πr3g，即v2＝eq\f(4ρg,3k)r，由于半径之比为1∶2，则落地速度之比为1∶eq\r(2)，选项A正确．答案：A5.(2019·四川攀枝花一模)如图所示，六根原长均为l的轻质细弹簧两两相连，在同一平面内的六个大小相等、互成60°的恒定拉力作用下，形成一个稳定的正六边形，弹簧在弹性限度内．已知正六边形的外接圆的直径为d，每根弹簧的劲度系数均为k，则每个拉力的大小为()A．k(d－l) B．keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)－l))C．k(d－2l) D．2k(d－l)解析：已知正六边形的外接圆的直径为d，每根弹簧的长度为eq\f(d,2)，每根弹簧的弹力为F1＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)－l))，选择稳定的正六边形的顶点为研究对象，由平衡条件可得每个拉力的大小为F＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)－l))，选项B正确．答案：B6.(2019·西安联考)如图所示，物体A、B置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ，物体A、B用一跨过动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉A物体的绳子与水平面的夹角为53°，拉B物体的绳子与水平面的夹角为37°，此时A、B两物体刚好处于平衡状态，则A、B两物体的质量之比eq\f(mA,mB)为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A.eq\f(4μ＋3,3μ＋4) B.eq\f(3μ＋4,4μ＋3)C.eq\f(4μ－3,3μ－4) D.eq\f(3μ－4,4μ－3)解析：设绳中张力为F，对A应用平衡条件可得：Fcos53°＝μ(mAg－Fsin53°)，对B应用平衡条件可得：Fcos37°＝μ(mBg－Fsin37°)，以上两式联立可解得：eq\f(mA,mB)＝eq\f(4μ＋3,3μ＋4)，选项A正确．答案：A7.(2019·河南驻马店质检)如图所示，欲使在粗糙斜面上匀速下滑的木块A停下，可采用的方法是()A．增大斜面的倾角B．在木块A上再叠放一个重物C．对木块A施加一个竖直向下的力D．对木块施加一个垂直于斜面的力解析：木块匀速滑下，合力为零，根据平衡条件得mgsinθ＝μmgcosθ；若增大斜面的倾角θ，重力沿斜面向下的分力mgsinθ增大，滑动摩擦力f＝μmgcosθ减小，木块的合力方向将沿斜面向下，木块做加速运动，故A错误．对木块A施加一个竖直向下的力，由于(F＋mg)sinθ＝μ(F＋mg)cosθ，木块的合力仍为零，仍做匀速运动，不可能停下，故C错误．由A项分析可知，mgsinθ＝μmgcosθ，得sinθ＝μcosθ，与质量无关，在木块A上再叠放一个重物后，整体匀速下滑，不可能停下，故B错误．对木块A施加一个垂直于斜面的力F，重力沿斜面向下的分力mgsinθ不变，而滑动摩擦力f＝μ(F＋mgcosθ)增大，合力方向沿斜面向上，木块做减速运动，可以使木块停下，故D正确．答案：D8.(2019·四川资阳二诊)如图所示，“L”形支架AOB水平放置，物体P位于支架的OB部分，接触面粗糙；一根轻弹簧一端固定在支架AO上，另一端与物体P相连．物体P静止时，弹簧处于压缩状态．现将“L”形支架绕O点逆时针缓慢旋转一小角度，P与支架始终保持相对静止．在转动的过程中，OB对P的()A．支持力增大 B．摩擦力不变C．作用力增大 D．作用力减小解析：物体随OB缓慢转过一个小角度，其受力分析如图所示．支持力N＝mgcosθ，θ增大，支持力N减小，所以A错误；弹力F＝f＋mgsinθ，因弹力F不变，θ增大，f减小，所以B错误；OB对P的作用力大小等于支持力N和摩擦力f的合力F合＝eq\r(N2＋f2)，由于N减小，f减小，OB对P的作用力大小将减小，所以C错误，D正确．答案：D9.(2019·四川名校联考)如图所示，在卸货场，挂钩连接四根长度均为L的轻绳，四根轻绳的另一端与一质量为m、直径为1.2L的水平圆环相连，连接点将圆环四等分．圆环正缓慢地匀速上升，已知重力加速度为g，则每根轻绳上的拉力大小为()A.eq\f(5,12)mg B.eq\f(7,12)mgC.eq\f(5,16)mg D.eq\f(5,4)mg解析：水平圆环匀速上升，受力平衡，则4根绳子的合力F＝mg，则每一根绳在竖直方向上的分量等于eq\f(1,4)mg，设绳子与竖直方向的夹角为θ，根据几何关系有：sinθ＝eq\f(0.6L,L)＝0.6，cosθ＝0.8；则Tcosθ＝eq\f(1,4)mg，解得：T＝eq\f(5,16)mg，故选C.答案：C10.(2019·安徽六校联考)如图，一粗糙斜面固定于水平面上，一质量为m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m1和m2.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θ，则滑块与斜面之间的动摩擦因数为()A.eq\f(m1,2mg) B.eq\f(2m2,mg)C.eq\f(m1－m2,2mcosθ) D.eq\f(m1＋m2,2mcosθ)解析：当钩码的质量有最大值m1时，滑块所受的静摩擦力沿斜面向下，则：μmgcosθ＋mgsinθ＝m1g；当钩码的质量有最小值m2时，滑块所受的静摩擦力沿斜面向上，则：mgsinθ＝m2g＋μmgcosθ；联立解得μ＝eq\f(m1－m2,2mcosθ)，故选C.答案：C[B组中难题目练通抓牢]11．(多选)(2019·山东济南联考)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，m1在地面，m2在空中．此时，力F与水平方向成θ角，弹簧中弹力大小为F1，弹簧轴线与水平方向的夹角为α，m1受地面的摩擦力大小为f，则下列正确的是()A．θ一定大于α B．θ可能等于αC．F一定小于F1 D．F一定大于f解析：m2受三力平衡：m2g、F、F1，根据平衡条件知，F水平分力与F1的水平分力大小相等，即：Fcosθ＝F1cosα，F的竖直分力比F1的竖直分力大，即：Fsinθ＝F1sinα＋m2g；Fsinθ>F1sinα两式两边相除可得tanθ>tanα，即θ＞α；则cosθ<cosα，所以F＞F1；根据整体法得：Fcosθ＝f，所以F＞f，故A、D正确，B、C错误．答案：AD12.(2019·福建三明模拟)如图所示，一个铁架台放在水平地面上，其上用轻质细线悬挂一个小球，开始时细线竖直．现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止．则在这一过程中()A．水平拉力F先变小后变大B．铁架台所受地面的摩擦力变大C．铁架台对地面的压力变大D．细线的拉力不变解析：对小球受力分析，受拉力F、重力和细线的拉力T，如图所示：根据平衡条件，有：F＝mgtanθ，T＝eq\f(mg,cosθ)，随着θ的增大，F增大，T也增大，故A、D错误；对小球和铁架台整体受力分析，受拉力F、重力(M＋m)g、支持力和摩擦力，根据平衡条件，有：f＝F＝mgtanθ，N＝(M＋m)g，故f增大，N不变，故B正确，C错误．答案：B[C组探究创新从容应对]13．(2019·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θ，且拖把刚好做匀速直线运动．从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角θ，则()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θ的同时若减小F，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：Fsinθ＋mg＝FN①水平方向上：Fcosθ－Ff＝0；②式中FN和Ff分别为地板对拖把的支持力和摩擦力．由滑动摩擦力公式有Ff＝μFN；③由①得：减小F与水平方向的夹角θ，sinθ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C正确．减小F与水平方向的夹角θ时，Ff减小，而Fcosθ增大，所以Fcosθ－Ff将大于0，所以拖把将做加速运动，故A、B错误．减小θ的同时若减小F，则Fcosθ－Ff不一定大于0，拖把不一定做加速运动，选项D错误．答案：C14．(多选)(2019·河北正定中学联考)有一表面光滑的半球形瓷碗，碗内壁有一可以看作质点的金属小球，用柔软的细绳系住小球，细绳跨过光滑的碗口，另一端用手拉住．设小球的重力为G，细绳的拉力为F1，碗壁对小球的支持力为F2，当手拉细绳使得小球沿着碗壁缓慢上升的过