第2讲相互作用与物体平衡（解析版）

2024高考二轮复习二十五讲第2讲、相互作用与物体平衡第一部分织网点睛，纲举目张1.科学素养2.学问点、方法图解3、几种常见力的比较（1）．把握弹力的三个基本点弹力的产生两物体直接接触，有弹性形变留意：产生弹力时，施力物体与受力物体同时发生形变，但受力物体受到的弹力是由施力物体的形变引起的，反作用力是由受力物体的形变引起的弹力的大小①弹簧类：F＝kx②非弹簧类：用平衡条件或动力学规律求解留意：①公式F＝kx成立的条件：弹簧类物体在弹性限度内变化②对公式F＝kx可得推论：ΔF＝kΔx③关键要明确：F、x、ΔF、Δx的含义弹力的方向物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同留意：面与面挤压时弹力方向肯定垂直于接触面，若是球面，则肯定通过球心(务必作好帮助线)（2）.把握摩擦力的分析思路4．活用平衡条件的三个推论二力平衡假如物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反三力平衡假如物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反；并且这三个力的矢量可以构成一个封闭的矢量三角形多力平衡假如物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反其次部分实战训练，高考真题演练1．（2023年6月高考浙江选考科目）下列四组物理量中均为标量的是（）A．电势电场强度B．热量功率C．动量动能D．速度加速度【参考答案】B【名师解析】电场强度时矢量，动量是矢量，速度和加速度都是矢量，所以下列四组物理量中均为标量的是B。2．（2023年6月高考浙江选考科目）在足球运动中，足球入网如图所示，则（）A．踢香蕉球时足球可视为质点B．足球在飞行和触网时惯性不变C．足球在飞行时受到脚的作用力和重力D．触网时足球对网的力大于网对足球的力【参考答案】B【名师解析】踢香蕉球时足球不行视为质点，足球在飞行和触网时质量不变，惯性不变，A错误B正确；足球在飞行时只受到竖直向下的重力作用，C错误；依据牛顿第三定律，触网时足球对网的力等于网对足球的力，D错误。3.（2023高考山东高中学业水公平级考试）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好上升补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（）A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m【参考答案】B【名师解析】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好上升补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有mg=3∙kx解得k=100N/m，B正确。4.（2023高考江苏学业水平选择性考试）如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为（）A. B. C. D.【参考答案】D【名师解析】对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN=mg月则对一条腿有依据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为。D正确。5.（2023高考海南卷）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（）A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B.工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C.重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小D.重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变【参考答案】B【名师解析】对人受力分析有则有FN＋FT=mg其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误、B正确；对滑轮做受力分析有则有则随着重物缓慢拉起过程，θ渐渐增大，则FT渐渐增大，CD错误。6．（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，，半径Ob与重力的夹角为37°。已知，，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为（）A．，B．，C．，D．，【参考答案】D【名师解析】对圆柱体受力分析，画出所受力的矢量图，Fa=mgsin37°=0.6G，Fb=mgcos37°=0.8G，D正确。【方法归纳】对于受到三个力的平衡问题，一般是对争辩对象受力分析，画出所受各力的矢量图，利用平行四边形定则，得出三力矢量三角形，利用数学学问得出未知力的大小。7．（2023年1月浙江选考·2）如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点，轻绳的拉力为，墙壁对足球的支持力为，则（）A．B．C．D．【参考答案】C【命题意图】本题考查受力分析、平衡条件及其相关学问点。【名师解析】对网兜和足球受力分析，设轻绳与竖直墙面夹角为θ，由平衡条件可得，据此可知，，选项C正确。第三部分思路归纳，内化方法1．受力分析的基本思路2．受力分析的两种方法3．静态平衡问题的基本求解思路4．静态平衡问题的四种求解方法合成法物体受三个共点力的作用而平衡时，任意两个力的合力肯定与第三个力大小相等，方向相反分解法物体受三个共点力的作用而平衡时，将某一个力按作用效果分解，则分力与其他两个力分别平衡正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将全部力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件矢量三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，依据正弦定理、余弦定理或相像三角形等数学学问求解未知力5.动态平衡问题求解的三种方法eq\a\vs4\al(方法一解析法)假如物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，依据自变量的变化确定因变量的变化。eq\a\vs4\al(方法二图解法)假如物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量图，推断第三个力的变化状况。eq\a\vs4\al(方法三三角形相像法)假如物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相像的方法求解力的变化状况。6.解决动态平衡问题的一般思路解决动态平衡问题的一般思路为“化动为静，静中求动”。其分析过程与处理方法如下：7.电磁学中的平衡问题求解方法（1）基本原则解决电磁学中的平衡问题，要把握“电学搭台，力学唱戏”的破题原则，要结合电磁学的基本规律和力学的受力分析及平衡条件解题。（2）．解题流程电磁学中平衡问题的解题流程与力学问题的解题流程和分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可：（3）四点留意①点电荷间的作用力大小要用库仑定律。②安培力方向的推断要先推断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时留意将立体图转化为平面图。③电场力或安培力的消灭，可能会对弹力或摩擦力产生影响。④涉及电路问题时，要留意闭合电路欧姆定律的应用。

第四部分最新模拟集萃，提升应试力量1.（2024山西三重教育联盟9月联考）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石礅，石磁与水平地面间的动摩擦因数为μ。工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石礅时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ，则下列说法正确的是（）A.减小夹角θ，轻绳的合拉力肯定减小B.轻绳的合拉力最小时，地面对石礅的摩擦力也最小C.轻绳的合拉力大小为D.轻绳的合拉力大小为【参考答案】D【名师解析】对石墩受力分析，由平衡条件可知联立解得故C错误，D正确；A．合拉力的大小为其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不肯定减小，故A错误；摩擦力大小为可知增大夹角，摩擦力始终减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故B错误；2.（2024江西红色十校9月联考）如图所示，光滑挡板AB和CD在C点连接，AB板倾斜，CD板竖直，两板相对固定，小球静止于两极之间，现使整个装置绕A点在竖直面内沿顺时针方向缓慢转动到CD板水平，则在此过程中，下列说法正确的是（）A.球对AB板的作用力变小B.球对CD板的作用力变小C.球对AB板作用力变大D.球对CD板的作用力变大【参考答案】D【名师解析】设AB板与CD板的夹角为，转动的角度为，依据平衡条件竖直方向有水平方向有依据几何关系可知、、三个力构成的三角形为圆的内接三角形，且在转动过程中，与的夹角不变，画出受力分析图，可知球对CD板的作用力先增大后减小，球对AB板的作用力始终变小，故BCD错误，A正确。。3.（2024南京六校联合体调研）餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好上升补平。已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为（）A.10N/m B.100N/m C.200N/m D.300N/m【参考答案】B【名师解析】由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好上升补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有mg=3∙kx解得k=100N/m故选B。4．（2024南京零模）如图所示，有4042个质量均为的小球（可视为质点），将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止。已知连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为，设第2021个小球和第2022个小球之间的轻绳的弹力大小是4042个小球的总重力的倍，则值为（）A． B． C． D．【参考答案】．B【名师解析】以4042个小球组成的整体为争辩对象，分析受力状况，如图1所示，依据平衡条件得再以2022个到4042个小球共2021个小球组成的整体为争辩对象，分析受力状况，如图2所示，则有所以故B正确，ACD错误。5．（2024南京零模）如图所示，光滑的斜槽由槽板AB、BC组成，AB与BC的夹角大于90，质量为m的球放在斜槽中，当斜槽和球一起沿水平面对右运动的过程中以下不正确的（）A．球对AB槽板的压力可能大于mgB．球对AB槽板的压力可能等于零C．球对BC槽板的压力可能大于mgD．球对BC槽板的压力可能小于mg【参考答案】．C【名师解析】．当斜槽和球一起沿水平面对右以较大的加速度运动时，球可离开BC水平面，此时AB对球的弹力和球的重力的合力产生加速度，此时球对AB槽板的压力大于mg，球对BC槽板的压力小于mg，选项AD正确，不符合题意；BC．当斜槽和球一起沿水平面对右匀速运动时，球受力平衡，此时AB与球虽然接触但不是不产生弹力，即此时球对AB槽板的压力等于零，球对BC槽板的压力等于mg，结合上述分析可知，球对BC槽板的压力不行能大于mg，选项B正确，不符合题意；选项C错误，符合题意。故选C。6.（2024黑龙江哈尔滨重点高中开学考试）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．当卡车沿平直大路匀速行驶时，圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则【参考答案】D【名师解析】对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知，F1mgcos30，F2mgsin30．解得。由牛顿第三定律知，故D正确。7.（2024黑龙江哈尔滨重点高中开学考试）肯定质量的实心光滑大球半径为R，放置在固定斜面上，被一竖直挡板拦住，挡板可绕P点在竖直平面内转动，将一半径为r、质量为m的光滑小球放置于大球与挡板之间，整体处于静止状态，如图所示，已知R=3r，现将竖直挡板沿顺时针方向缓慢放平（此过程中大球、小球与挡板始终紧密接触），重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.当整体处于静止状态时，小球受挡板的弹力大小为mgB.挡板沿顺时针方向缓慢放平过程中大球对小球的弹力始终变小C.挡板沿顺时针方向缓慢放平过程中挡板对小球的弹力始终变大D.斜面对大球的弹力渐渐变大【参考答案】AB【名师解析】当开头系统处于静止状态时，对小球受力分析如图所示由几何关系知道θ=30°由平衡条件得到大球对小球的弹力为2FN11mgtan30°mg故A正确；竖直挡板转动过程中挡板对小球的弹力FN2（图中蓝色线）与大球对小球的弹力FN1（图中红色线）的夹角保持不变，小球所受三个力构成封闭的矢量三角形，动态矢量图如图所示FN2与FN1交点在外接圆的圆周上顺时针移动，可知弹力FN1始终变小，FN2先变大再变小，故B正确，C错误；把两个球当成一个整体，可得斜面对大球的弹力始终减小，故D错误。故选AB。8.（2024黑龙江哈尔滨重点高中开学考试）如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法中正确的是（）A.b对c的摩擦力肯定减小B.地面对c的支持力肯定变大C.c对地面的摩擦力方向肯定向左D.地面对c的摩擦力肯定变大【参考答案】B【名师解析】小球不断漏电，所以两小球所受库仑力渐渐减小，依据平衡条件可知绳子的拉力不断减小，所以b所受的拉力也不断减小，若b相对于斜面有向上运动的趋势，则摩擦力减小，若b相对于斜面有向下运动的趋势，则b对c的摩擦力增大，A错误；将b和c看成一个整体，其受重力（方向竖直向下），支持力（方向竖直向上），绳子给的拉力（方向沿斜面对上）以及摩擦力，依据正交分解法，竖直方向上有拉力在竖直方向上的分力与支持力的合力等于重力，当拉力减小时，地面对c的支持力肯定变大，在水平方向上有，拉力在水平方向上的分力等于摩擦力，所以摩擦力肯定向左，由牛顿第三定律得c对地面的摩擦力方向肯定向右，当拉力不断减小时，地面对c的摩擦力也不断减小，B正确，CD错误。故选B。9．（2024江苏扬州期初测试）如图所示，一个半径为3r的光滑圆柱体固定在水平地面上，其轴线与地面平行。另有两个半径均为2r的球A、B用轻绳连接后，搭在圆柱体上，A球的球心与圆柱体最高点等高，B球的球心与圆柱体的轴线等高，两球均处于静止状态。下列说法正确的是（）A．轻绳中的拉力与A球的重力大小相等B．A球的重力与圆柱体对A球的弹力之比为4：5C．A、B两球的质量之比为4：5D．A、B两球的质量之比为5：4【参考答案】．D【名师解析】对A、B两球进行受力分析，如图所示对A球有，，故AB错误；对B球有，FT1FT2联立解得故C错误，D正确。10．(2024广东七校第一次联考)将某均匀的长方体锯成如图所示的A、B两块后，放在水平桌面上并排放在一起，现用水平力F垂直于B的左边推B物体，使A、B整体仍保持矩形沿F方向匀速运动，则()A．物体A在水平方向上受三个力的作用，且合力为零B．物体A在水平方向上受两个力的作用，且合力为零C．B对A的作用力方向与F方向相同D．B对A的弹力等于桌面对A的摩擦力【参考答案】AC【名师解析】对物体A进行受力分析，水平方向上受到B物体产生的弹力、静摩擦力和水平桌面产生的滑动摩擦力，如图所示，由于A、B整体仍保持矩形沿F方向匀速运动，则物体A所受合力为零，A正确，B错误；C．B对A的作用力与桌面对A的摩擦力等大反向，即B对A的作用力方向与F方向相同，C正确；D．B对A的弹力方向垂直于接触面，D错误。11.(2023甘肃3地期末)如图，健身用的拉力器上并列装有4根相同的弹簧，每根弹簧的原长都是40cm，某人用800N的水平力把它们拉长至1.4m。则A.手受到拉力器的拉力为400NB.每根弹簧产生的弹力为200NC.每根弹簧的劲度系数为800N/mD.每根弹簧的劲度系数为200N/m【参考答案】BD【名师解析】由题可知弹簧伸长量为：，4根相同的弹簧共承受800N的水平力，每根弹簧产生的弹力为：每根弹簧的劲度系数为：由于人用了800N的水平力，所以手受到拉力器的拉力为800N。故AC错误；BD正确。12.（2023年重庆部分重点高中期末联考）如图所示，倾角为的薄木板固定在水平面上，板上有一小孔B，不行伸长的轻绳一端系一物体A，另一端穿过小孔B竖直下垂．开头时，板上方的细线水平伸直。现渐渐拉动细绳下垂端，在物体缓慢到达小孔B的过程中，轨迹正好是一个半圆周，则物体与斜面间的动摩擦因数为（）A.B.C.D【参考答案】C【名师解析】物体在斜面上缓慢运动时，受到4个力：重力G，绳子的拉力F，斜面的支持力FN，物体在运动时受到的摩擦力Ff，这四个力的合力近似为零；其中F和Ff同斜面平行，FN同斜面垂直，G同斜面成（90°）．依据各力之间平衡的原则，可得：在垂直斜面方向有FN=G因此有摩擦力Ff=FN=G接下来考虑平行于斜面的力，为了简化问题状态，可以直接以A点处的系统状态来进行分析，此时时摩擦力和重力在斜面平行方向上的力是反向、等大的，即应当是近似平衡的，有G=G因此=故C正确，ABD错误。【点睛】这个题解法最有技巧的部分就是选取了A点处受力分析，依据平衡条件得到重力的下滑重量等于摩擦力，然后列式求解；当然，也可以对其它点处，运用平衡条件列式．14．（2023年7月河南新乡高二期末）如图所示，质量为M、倾角的的斜面体始终静止在水平桌面上，质量为m的木块沿光滑斜面自由下滑，重力加速度大小为g。下列结论正确的是（）A．斜面体处于失重状态B．木块对斜面体的压力大小为C．桌面对斜面体的摩擦力大小为D．桌面对斜面体的支持力大小为【参考答案】．C【名师解析】斜面体静止，处于平衡状态，选项A错误；木块对斜面体的压力大小，选项B错误；斜面体静止，依据斜面体在水平方向上受力平衡可知，桌面对斜面体的摩擦力大小，选项C正确；木块沿光滑斜面下滑，加速度方向向下，木块与斜面体整体在竖直方向上有竖直向下的加速度，处于失重状态，斜面体对桌面的压力小于，选项D错误。15.(2023年7月浙江宁波期末)图甲为某项链呈现台，呈现台可近似看成是与水平方向成角的斜面。项链由链条和挂坠组成，如图乙所示，其中完全相同的甲乙项链，链条穿过挂坠悬挂于斜面上，不计一切摩擦，则（）A.链条受到挂坠的作用力是由链条的形变产生的B.挂坠的重力沿垂直斜面方向的分力就是斜面受到的压力C.甲项链链条对挂坠的作用力等于乙项链链条对挂坠的作用力D.减小斜面的倾角，甲乙项链链条受到的拉力都增大【参考答案】C【名师解析】链条受到挂坠的作用力是由挂坠的形变产生的，故A错误；挂坠的重力沿垂直斜面方向的分力和斜面受到的压力不是同一种性质的力，不能说挂坠的重力沿垂直斜面方向的分力就是斜面受到的压力。故B错误；由共点力平衡的条件，项链链条对挂坠的作用力大小等于挂坠的重力沿斜面对下的分力。设挂坠质量为，斜面的倾角，两挂坠重力沿斜面对下的分力相同。因此甲项链链条对挂坠的作用力等于乙项链链条对挂坠的作用力。故C正确；甲乙项链链条受到的拉力减小斜面的倾角，减小，甲乙项链链条受到的拉力都减小。故D错误。故选C。16.（2023山东泰安高二期末）如图所示，倾角为60°、质量为M的斜面体A置于水平面上，在斜面体和竖直墙面之间放置一质量为m的光滑球B，斜面体受到水平向右的外力F，系统始终处于静止状态。已知斜面体与水平面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g（）A.球B受到斜面体的弹力大小为2mgB.球B受到墙面的弹力大小2mgC.为了使系统处于静止状态，水平向右的外力F最大为D.为了使系统处于静止状态，水平向右的外力F最小肯定为【参考答案】AC【名师解析】A．B球受力如图球B受到斜面体的弹力大小为故A正确；B．球B受到墙面的弹力大小故B错误；C．对AB整体分析，受力如图则有联立可得水平向右的外力F最大为故C正确；D．对AB整体分析，受力如图则有当则当则有故D错误。17.（2023山东泰安高二期末）如图所示，将一轻弹簧一端固定在内壁光滑、半径为R的半球形容器底部中心O'处(O为球心)，弹簧另一端与质量为m的小球相连，小球静止于P点，OP与竖直方向OO'间的夹角为θ。已知弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是（）A.弹簧的原长为 B.弹簧的原长为C.容器对小球的作用力大小为 D.弹簧对小球的作用力大小为【参考答案】A【名师解析】依据受力平衡有可得弹簧对小球的作用力大小为故D错误；AB．弹簧的压缩量弹簧压缩后的长度弹簧的原长为故A正确，B错误；C．容器对小球的作用力大小为依据二倍角公式可得故C错误。18.（2023年7月山东泰安高二期末）如图，用M、N两个弹簧秤在О点作用两个力，此时=90°，<45°。现保持M的示数不变，而使α角连续减小，直到+<90°，为保持两力的合力大小不变且方向沿虚线方向，在此过程中对N弹簧秤的操作正确的是（）A.减小示数同时减小β角 B.减小示数同时使β角先增大后减小C.增大示数同时增大β角 D.增大示数同时减小β角【参考答案】B【名师解析】由图可知为保持两力的合力大小不变且方向沿虚线方向，对N弹簧秤的操作正确的是减小示数同时使β角先增大后减小。故选B。19.（2023年7月重庆名校期末）一只弹簧测力计，由于更换了弹簧，以致原先标示的刻度值不能精确     反映真实状况。经测试，此弹簧测力计不挂重物时示数为2N；挂45N的重物时，示数为92N（弹簧仍在弹性限度内）。那么当弹簧测力计示数为20N时，所挂物体的实际重力是（）A.9N B.10N C.40N D.42N【参考答案】A【名师解析】设该弹簧秤上1N长度的刻度对应的实际弹力为xN，弹簧的自由端未悬挂重物时，指针正对刻度2N，当挂上重物时，弹簧的弹力为92N，指针正对刻度92N，弹簧秤上读数变化所以得当弹簧测力计示数为20N时弹簧秤上读数变化此时所以故选A。20.（2024福建泉州三校协作体12月联考）如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经过b点爬到a点。下列说法正确的是（）A.在a点碗对蚂蚁的支持力大于在b点的支持力B.在a点碗对蚂蚁的摩擦力小于在b点的摩擦力C.在a点蚂蚁受到的合力大于在b点受到的合力D.在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力【参考答案】D【名师解析】．蚂蚁缓慢爬行的过程可以视为始终处于平衡状态，对蚂蚁受力分析如图其中，碗对蚂蚁的支持力和摩擦力始终垂直，且合力始终与重力等大反向，满足下图关系由图可知，蚂蚁在由b点爬到a点的过程中，碗对蚂蚁的支持力不断减小，碗对蚂蚁的摩擦力不断增大，即在a点碗对蚂蚁的支持力小于在b点的支持力，在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力，故AB错误；C．蚂蚁在由b点爬到a点的过程中始终受力平衡，即合外力始终为零，故a点蚂蚁受到的合力等于在b点受到的合力，故C错误；D．蚂蚁在由b点爬到a点的过程中始终受力平衡，即碗对蚂蚁的摩擦力和碗对蚂蚁的支持力的合力始终与蚂蚁所受重力等大反向，故在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力，故D正确；21.（2024湖南省华南师范高校附中质检）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为θ，一条不行伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦，重力加速度为g。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过2θ角，下列说法正确的是（）A.直径MN水平常，轻绳的张力大小为B.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张角先减小再增大C.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，重物的重力势能先增大后减小D.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张力渐渐减小【参考答案】C【名师解析】左右为同一根绳子，拉力相等，设绳子与竖直方向夹角为α，并作出帮助线，如图所示由几何关系可知整理得①对物体进行受力分析因此②当转到水平位置时，，代入②式可得T=故A错误；B．由于α、θ均为锐角，由①可得，θ越小，α越大，当转到水平位置时，，此时2α取得最大值，因此张角先增大，后减小，故B错误；C．由几何关系可得，滑轮到O点的高度差等于可得重物的高度先上升后降低，故C正确；D．由②可得θ越小，绳子拉力越大，因此当时，绳子拉力最大，因此圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张力先增大后减小，故D错误。故选C。22.(2023鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5月模拟)如图所示为某独轮车搬运光滑圆柱体的截面图，两挡板OA、OB可绕O点转动，且保持不变，初始时OB与水平方向夹角为60°。保持O点的位置不变，使两挡板沿逆时针方向缓慢转动至OA水平。在此过程中关于圆柱体的受力状况，下列说法正确的是（）

A.挡板OA对圆柱的作用力始终增大B.挡板OA对圆柱的作用力先增大后减小C.挡板OB对圆柱的作用力始终增大D.小车对圆柱的作用力先减小后增大【参考答案】B【名师解析】由题意可知，初始状态两挡板对圆柱弹力均等于mg，重力与两弹力组成闭合三角形，如图两挡板沿逆时针方向缓慢转动至OA水平过程中，两挡板弹力夹角不变，则挡板OA对圆柱的作用力先增大后减小，挡板OB对圆柱的作用力渐渐减小。小车对圆柱的作用力等于mg保持不变。B正确。23.（2024福建泉州三校协作体12月联考）如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经过b点爬到a点。下列说法正确的是（）A.在a点碗对蚂蚁的支持力大于在b点的支持力B.在a点碗对蚂蚁的摩擦力小于在b点的摩擦力C.在a点蚂蚁受到的合力大于在b点受到的合力D.在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力【参考答案】D【名师解析】．蚂蚁缓慢爬行的过程可以视为始终处于平衡状态，对蚂蚁受力分析如图其中，碗对蚂蚁的支持力和摩擦力始终垂直，且合力始终与重力等大反向，满足下图关系由图可知，蚂蚁在由b点爬到a点的过程中，碗对蚂蚁的支持力不断减小，碗对蚂蚁的摩擦力不断增大，即在a点碗对蚂蚁的支持力小于在b点的支持力，在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力，故AB错误；C．蚂蚁在由b点爬到a点的过程中始终受力平衡，即合外力始终为零，故a点蚂蚁受到的合力等于在b点受到的合力，故C错误；D．蚂蚁在由b点爬到a点的过程中始终受力平衡，即碗对蚂蚁的摩擦力和碗对蚂蚁的支持力的合力始终与蚂蚁所受重力等大反向，故在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力，故D正确；24.（2024湖南省华南师范高校附中质检）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为θ，一条不行伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦，重力加速度为g。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过2θ角，下列说法正确的是（）A.直径MN水平常，轻绳的张力大小为B.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张角先减小再增大C.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，重物的重力势能先增大后减小D.圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程中，轻绳的张力渐渐减小【参考答案】C【名师解析】左右为同一根绳子，拉力相等，设绳子与竖直方向夹角为α，并作出帮助线，如图所示由几何关系可知整