老高考新教材适用2025版高考物理二轮复习专题1力与运动分层突破练1力与物体的平衡

专题分层突破练1力与物体的平衡A组1.(2024广东深圳一调)如图所示,一玩偶与塑料吸盘通过细绳AB连接,吸盘吸附在墙壁上,玩偶静止悬挂,忽视玩偶与墙壁之间的静摩擦力,则()A.细绳AB越短,玩偶对墙壁的压力越大B.细绳AB越长,吸盘受到墙壁的摩擦力越小C.细绳AB越短,细绳对玩偶的拉力越小D.吸盘与墙壁之间的挤压力越大,吸盘受到墙壁的摩擦力越大2.(2024浙江卷)如图所示,一轻质晒衣架静置于水平地面上,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆夹角θ=60°。一重力为G的物体悬挂在横杆中点,则每根斜杆受到地面的()A.作用力为33G B.作用力为3C.摩擦力为34G D.摩擦力为33.(2024安徽六校联考)如图所示,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.m12mg BC.m1-m24.(2024上海嘉定一模)图甲为烤肠机,香肠放置于两根水平的平行金属杆中间,其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量匀称的圆柱体,烤熟后质量不变,半径变大,金属杆不再转动。忽视摩擦及金属杆的热胀冷缩。若金属杆对香肠的支持力为FN,两根金属杆对香肠的合力为F合,则香肠烤熟后()A.FN变大,F合变大B.FN变大,F合不变C.FN变小,F合变大D.FN变小,F合不变5.如图所示,力传感器固定在天花板上,边长为L的正方形匀质导线框abcd用不行伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端,导线框与磁感应强度方向垂直,线框的bcd部分处于匀强磁场中,b、d两点位于匀强磁场的水平边界线上。若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流,导线框处于静止状态时,力传感器的示数为F1,只变更电流方向,其他条件不变,力传感器的示数为F2,则该匀强磁场的磁感应强度大小为()A.F2-F1C.2(F2-6.(2024云南师大附中模拟)如图所示,AC是上端带光滑轻质定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点,另一端B悬挂一重力为G的物体,且B端系有一根绕过定滑轮的轻绳,用力F拉绳,起先时∠BCA>90°,现使∠BCA缓慢变小,直到∠BCA=30°。则此过程中()A.轻杆BC所受的力渐渐减小B.轻杆BC所受的力的方向不肯定沿杆C.力F的大小渐渐减小D.力F的大小先减小后增大B组7.如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不行伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则μ的值为()A.13 B.C.15 D.8.(多选)(2024浙江联考)如图所示,在一竖直平面内,y轴左侧有一水平向右的匀强电场E1和一垂直纸面对里的匀强磁场B,y轴右侧有一竖直方向的匀强电场E2(未画出)。一电荷量为q(电性未知)、质量为m的微粒从x轴上A点以肯定初速度与水平方向成θ=37°角沿直线经P点匀速运动到图中C点,其中m、q、B均已知,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则()A.微粒肯定带负电B.电场强度E2肯定竖直向上C.两电场强度之比ED.微粒的初速度为v=5mg9.(2024山东省试验中学模拟)如图所示,在水平地面上有一斜面体,质量均为m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,且物块与斜面体均能保持静止。已知斜面的倾角为θ,两物块和斜面间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是()A.斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合力为0B.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mgD.弹簧的最大压缩量为mg10.(2024山东济南模拟)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m,若在活塞从汽缸的顶部向底部匀速运动的过程中,气体对活塞的合力F大小恒定、方向向下,汽缸与活塞之间的摩擦可忽视,重力加速度为g。当连杆a与竖直方向的夹角为θ时,下列说法正确的是()A.汽缸壁对活塞的作用力大小为(F+mg)tanθB.汽缸壁对活塞的作用力大小为F+mgC.连杆a受到活塞的作用力大小为(F+mg)cosθD.连杆a受到活塞的作用力大小为Fsinθ11.(多选)如图所示,竖直细杆上套有一个质量为1kg的小圆环,圆环左侧系有一劲度系数k=500N/m的轻弹簧,已知弹簧与竖直方向的夹角为θ=53°,sin53°=0.8,cos53°=0.6,环与细杆间的动摩擦因数为μ=0.75,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终处于弹性限度内,g取10m/s2,以下说法正确的是()A.当弹簧的伸长量x=2.5cm时,圆环与细杆间的摩擦力为零B.当弹簧的伸长量x=0.5cm时,圆环与细杆间的摩擦力为1.5NC.若θ角调成90°,不管弹簧的伸长量x为多少,圆环都不能静止D.若θ角调成90°,弹簧的伸长量x≥83cm12.(2024山东昌乐二中模拟)如图所示,风筝借助匀称的风力和牵线的作用,在空中处于平衡状态。图中所示风筝质量m=0.4kg,某时刻风筝平面与水平面的夹角为30°,主线对风筝的拉力与风筝平面成53°角。已知风对风筝的作用力与风筝平面相垂直,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2。(1)画出风筝的受力图,求此时风对风筝的作用力F的大小和主线对风筝的拉力FT的大小(结果保留三位有效数字)。(2)若拉着风筝匀速运动时,主线与水平面成53°角保持不变,这时拉主线的力为10N,则此时风筝平面与水平面的夹角θ的正切值为多大?答案：专题分层突破练1力与物体的平衡1.A解析玩偶的受力分析如图所示,玩偶对墙壁的压力等于玩偶受到的支持力,有FN=Gtanθ,FT=Gcosθ,细绳AB越短,2.B解析设斜杆的弹力大小为F,以水平横杆和重物为整体,竖直方向依据受力平衡有4Fcos30°=G,解得F=36G,以其中一斜杆为探讨对象,其受力如图所示,可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡,即大小为36G,每根斜杆受到地面的摩擦力为Ff=Fsin30°=33.C解析当钩码的质量为最大值m1时,滑块所受的静摩擦力沿斜面对下,有μmgcosθ+mgsinθ=m1g;当钩码的质量为最小值m2时,滑块所受的静摩擦力沿斜面对上,有mgsinθ=m2g+μmgcosθ;联立解得μ=m14.D解析以香肠为探讨对象,受到重力、两边金属杆的支持力,如图所示。由平衡条件可得2FNcosθ=mg,解得FN=mg2cosθ,香肠烤熟后质量不变,半径变大,重心上升,θ变小,cosθ变大,所以F5.C解析线框在磁场中受安培力的等效长度为lbd=2L,当电流方向为图示方向时,由左手定则可知导线框受到的安培力竖直向上,大小为F=2BIL,由导线框受力平衡可得F1+F=mg,当导线框中的电流反向时,导线框受到的安培力方向竖直向下,此时有mg+F=F2,联立可得B=2(6.C解析以结点B为探讨对象,分析受力状况,如图所示,依据平衡条件可知,F、FN的合力F合与G大小相等、方向相反。依据相像三角形得F合FN=lAClBC,F合F=lAClAB,且F合=G,则有FN=lBClACG,F=lABlAC7.C解析当木板与水平面的夹角为45°时,两物块刚好滑动,对物块A受力分析如图甲所示,沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦力Ff1=μFNA=μmgcos45°,依据平衡条件可知FTA=mgsin45°+Ff1;对物块A、B整体受力分析如图乙所示,沿斜面方向,B与斜面之间的滑动摩擦力Ff2=μFN=μ·3mgcos45°,依据平衡条件可知3mgsin45°=2FTA+Ff2;联立各式解得μ=15甲乙8.BD解析微粒从A到P受重力、静电力和洛伦兹力作用做匀速直线运动,由左手定则及静电力的性质可确定微粒肯定带正电,选项A错误;此时有qE1=mgtan37°,微粒从P到C在静电力和重力作用下做直线运动,必有mg=qE2,所以E2的方向竖直向上,选项B正确;联立以上两式可得E1E2=34,选项C错误;在AP9.C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Ff=2mgsinθ,A错误;有弹簧时,对A分析有FfA=(mgsinθ)2+(kΔx)2,A保持静止,若将弹簧拿掉,对A有FfA'=mgsinθ<FfA,所以若将弹簧拿掉,物块不行能发生滑动,B错误;弹簧的压缩量最大时,物块达到最大静摩擦力,则(10.A解析对活塞进行受力分析,如图所示,依据平衡条件有FN1cosθ=F+mg,FN1sinθ=FN2,联立解得汽缸壁对活塞的作用力大小为FN2=(F+mg)tanθ,连杆a对活塞的作用力大小为FN1=F+mgcosθ,依据牛顿第三定律可知连杆a受到活塞的作用力大小为FN1'=F11.BD解析若x=2.5cm,依据胡克定律可得,弹簧弹力F=kΔx=500×0.025N=12.5N,竖直分力为Fy=Fcos53°=7.5N<G=10N,所以圆环将受到沿杆向上的摩擦力作用,又因为F的水平分力为Fx=Fsin53°=10N,依据圆环水平方向平衡,可得杆对圆环的弹力大小为FN=Fx,所以,圆环此时的最大静摩擦力为Ffm=μFN=0.75×10N=7.5N,则圆环将保持静止,圆环与细杆间的静摩擦力为Ff=G-Fy=10N-7.5N=2.5N。同理,当x'=0.5cm时,可求得F'=2.5N,其竖直分力为1.5N,水平分力为2N,此时最大静摩擦力为1.5N,则环不能平衡,将沿杆下滑,受到沿杆向上的滑动摩擦力作用,大小为1.5N,故A错误,B正确。若θ角调成90°,设圆环恰好静止时弹簧的伸长量为x,则有G=μkx,代入数据求得x=83cm,所以,当弹簧的伸长量x≥812.答案(1)图见解析3.33N6.13N(2)1解析(1)风筝平衡时共受到三个力的作用,即重力mg、风对它的作用力F和主线对它的拉力FT,如图所示,以风筝平面方向为x轴