2024高考物理一轮复习第2章相互作用专题二共点力的平衡条件和应用课时作业含解析

PAGE8-专题二共点力的平衡条件和应用1.(多选)如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速运动，则下列说法中正确的是()A．物体A可能只受到三个力的作用B．物体A肯定受到四个力的作用C．物体A受到的滑动摩擦力大小为FcosθD．物体A对水平面的压力大小肯定为FsinθBC2．如图所示，斜面的倾角为30°，物块A、B通过轻绳连接在弹簧测力计的两端，A、B重力分别为10N、6N，整个装置处于静止状态，不计一切摩擦，则弹簧测力计的读数为()A．1N B.5NC．6N D.11NB[对物体A由共点力平衡条件有FT－GAsin30°＝0，由牛顿第三定律可知，弹簧测力计的读数为FT＝5N。选项B正确。]3.如图所示，静止在水平地面上的木箱，受到一个方向不变的斜向上的拉力F作用。F从零起先渐渐增大，木箱离开地面前，受到的摩擦力将()A．渐渐增大 B.渐渐减小C．先渐渐增大，后又减小 D.先渐渐减小，后又增大C[设F与水平方向的夹角为α。木箱处于静止状态时，依据平衡条件得，木箱所受的静摩擦力为Ff＝Fcosα，F增大时，Ff增大；木箱运动时，所受的支持力FN＝G－Fsinα，F增大时，FN减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为Ff′＝μFN，FN减小，则Ff′小。故C正确。]4．(2024·湖北恩施质检)如图所示，倾角为θ＝37°的斜面体放在水平面上，斜面上的一个质量为m的小球用绕过斜面上方定滑轮的细线拉着并处于静止状态。现拉动细线使小球沿斜面对上缓慢移动，斜面体始终处于静止。球与斜面间的动摩擦因数为0.5，当细线与斜面间的夹角α＝37°时，细线上的拉力大小为()A．mg B.eq\r(3)mgC.eq\f(10,11)mg D.2eq\r(3)mgC[本题考查正交分解法在动态平衡中的应用。当细线与斜面间的夹角α＝37°时，依据力的平衡条件，在沿斜面方向有Fcosα＝mgsinθ＋μ(mgcosθ－Fsinα)，解得F＝eq\f(10,11)mg，故选C。]5.(2024·浙江杭州模拟)如图所示，一个“房子”形态的铁制音乐盒静止在水平面上，一个塑料壳里面装有一个圆柱形强磁铁，吸附在“房子”的顶棚斜面，保持静止状态。已知顶棚斜面与水平方向的夹角为θ，塑料壳和磁铁的总质量为m，塑料壳和斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则以下说法正确的是()A．塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcosθB．顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小肯定为μmgcosθC．顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mgD．磁铁的磁性若瞬间消逝，塑料壳不肯定会往下滑动D[塑料壳和磁铁整体受到重力mg、音乐盒的吸引力F、音乐盒的支持力FN、以及静摩擦力Ff，受力平衡，则在垂直顶棚斜面方向上有FN＝mgcosθ＋F，沿顶棚斜面方向上有Ff＝mgsinθ，由于是静摩擦力，不肯定等于μmgcosθ，故A、B错误；圆柱形强磁铁和塑料壳整体静止，受力平衡，则顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小等于重力和F的合力，故C错误；磁铁的磁性若瞬间消逝，若mgsinθ≤μmgcosθ，则塑料壳不会往下滑动，故D正确。]6.(2024·山西太原调研)如图所示，轻绳OA一端固定在天花板上，另一端系一光滑的圆环，一根系着物体的轻绳穿过圆环后，另一端固定在墙上B点，且OB处于水平。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动，且OB段的轻绳始终保持水平，则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的改变状况是()A．FTA增大，FTB不变 B.FTA、FTB均不变C．FTA不变，FTB增大 D.FTA、FTB均减小B[因为圆环光滑，则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小FTC、FTB始终相等，且等于物体的重力。又OB段轻绳始终保持水平，OC段轻绳始终保持竖直，则A点缓慢右移，圆环也随之右移，角θ不变，由平衡条件可知OA段绳上所受的拉力不变。故B项正确。]7.(2024·山东临沂模拟)如图所示，斜面与水平面、斜面与挡板间的夹角均为30°，一小球放置在斜面与挡板之间，挡板对小球的弹力为FN1，斜面对小球的弹力为FN2，以挡板与斜面连接点所形成的水平直线为轴，将挡板从图示位置起先缓慢地转到水平位置，不计摩擦，在此过程中()A．FN1始终减小，FN2始终增大B．FN1始终增大，FN2始终减小C．FN1始终减小，FN2先减小后增大D．FN1先减小后增大，FN2始终减小D[对小球受力分析如图所示，将FN1与FN2合成，其合力与重力等大、反向，挡板转动时，FN2的方向不变，FN1的方向按图中a→b→c的规律改变，为满意平行四边形定则，其大小改变规律为先减小后增大，在挡板与斜面垂直时最小。与此对应，FN2的大小始终减小。故D正确。]8.如图所示，物体A的表面光滑，在水平方向的外力F(方向通过球心)的作用下，物体B紧靠在表面粗糙的竖直墙壁上，A、B始终处于静止状态。则下列说法中正确的是()A．物体B至少受到两个摩擦力的作用B．缓慢增大外力F，物体B受到的摩擦力肯定减小C．缓慢增大外力F，物体A对地面的压力将增大D．缓慢增大外力F，物体B对A的压力可能不变C[物体A表面光滑，所以A、B之间没有摩擦力存在，B最多受到墙壁施加的一个摩擦力作用，选项A错误。隔离A，对A进行受力分析，依据平衡条件可知，B对A的压力的水平分力与外力F平衡，因为B对A的压力的方向不变，所以随着F的增大，B对A的压力增大，选项D错误。在竖直方向上，随着F的增大，B对A的压力的竖直分力增大，故物体A对地面的压力增大，选项C正确。把A、B视为一个整体来进行受力分析，由于B受到的摩擦力的大小和方向无法确定，所以其改变状况也无法确定，选项B错误。]9．(2024·山西吕梁一模)如图所示，倾角为θ的斜面上有质量为m的木块，它们之间的动摩擦因数为μ，现用水平力F推动木块，使木块恰好沿斜面对上做匀速直线运动，斜面始终保持静止。斜面对木块的支持力为FN，斜面对木块的摩擦力为Ff，下列说法错误的是()A．斜面对木块的支持力FN＝mgcosθB．斜面对木块的支持力FN＝mgcosθ＋FsinθC．斜面对木块的摩擦力平行于斜面对下D．斜面对木块的摩擦力Ff＝μFNA[对木块受力分析，如图所示，则斜面对木块的支持力FN＝mgcosθ＋Fsinθ，所以A错，B对。木块沿斜面对上做匀速直线运动，所以斜面对木块的摩擦力平行于斜面对下，所以C对。Ff＝μFN，所以D对。本题选A。]10.(多选)如图所示，将一根不行伸长、松软的轻绳两端分别系于A、B两点，一物体用动滑轮悬挂在绳子上，达到平衡时，两段绳子间夹角为θ1，绳子张力为F1；将绳子B端移至C点，等整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ2，绳子张力为F2；将绳子B端移至D点，待整个系统达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ3，绳子张力为F3，不计摩擦，则()A．θ1＝θ2＝θ3 B.θ1＝θ2<θ3C．F1>F2>F3 D.F1＝F2<F3BD[当绳子系于A、B时设绳子结点为O，对其受力分析，如图，依据几何关系，有AOsineq\f(θ1,2)＋OBsineq\f(θ1,2)＝AC。同理，当绳子右端从B移动到C点时，有AO′sineq\f(θ2,2)＋O′Bsineq\f(θ2,2)＝AC，绳子长度不变，有AO＋OB＝AO′＋O′B，所以sineq\f(θ1,2)＝sineq\f(θ2,2)，故θ1＝θ2。绳子的结点受重力和两个绳子的拉力，由于绳子夹角不变，依据三力平衡可知，绳子拉力不变，即F1＝F2；绳子右端从B移动到D点时，绳子间夹角明显变大，绳子的结点受重力和两个绳子的拉力，再次依据共点力平衡条件可得F1<F3，故θ1＝θ2<θ3，F1＝F2<F3。]

11.(2024·河南省濮阳市模拟)(多选)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Ff，则下列正确的是()A．θ肯定大于α B.θ可能等于αC．F肯定大于F1 D.F肯定大于FfACD[m2受三力平衡：m2g、F、F1，依据平衡条件知，F的水平分力与F1的水平分力大小相等，即：Fx＝Fcosθ＝F1cosα＝Fx1，F的竖直分力比F1的竖直分力大，即：Fy＝Fsinθ＝F1sinα＋m2g＝Fy1＋m2g，依据F合＝eq\r(F\o\al(2,x)＋F\o\al(2,y))，Fx＝Fx1，Fy>Fy1，所以F>F1，依据tanθ＝eq\f(Fy,Fx)，tanα＝eq\f(Fy1,Fx1)，所以θ>α，依据整体法得：Fcosθ＝Ff，所以F>Ff故A、C、D正确，B错误。]12．如图所示，小球A、B通过一条细绳跨过定滑轮连接，它们都套在一根竖直杆上。当两球平衡时，连接两球的细绳与水平方向的夹角分别为θ和2θ。假设装置中的各处摩擦均不计，则A、B球的质量之比为()A．2cosθ∶1 B.1∶2cosθC．tanθ∶1 D.1∶2sinθB[对A、B两球受力分析如图所示，由力的平衡条件可知，FT′sinθ＝mAg、FTsin2θ＝mBg，FT′＝FT，解得mA∶mB＝sinθ∶sin2θ＝1∶2cosθ，B正确。]13.(多选)如图，若半圆弧轨道的半径为R，上端固定在轻环A，下端分别固定在M、N点的两根轻弹簧a、b，两弹簧的原长均为eq\f(R,2)，环A静止时弹簧a长度为eq\r(3)R，与MN的夹角θ＝30°，则下列说法正确的是()A．弹簧a、b的弹力大小之比为eq\r(3)∶1B．弹簧a、b的弹力大小之比为1∶eq\r(3)C．弹簧a、b的劲度系数之比为(6－eq\r(3))∶1D．弹簧a、b的劲度系数之比为(6＋eq\r(3))∶11AD[作受力分析图如图所示，环A静止时弹簧a的长度La＝eq\r(3)R，则弹簧b的长度Lb＝R，由于La>eq\f(R,2)，Lb>eq\f(R,2)，说明两弹簧的弹力均表现为拉力。弹簧b的拉力Fb＝FN2＝FN1tanα，弹簧a的拉力Fa＝FN1，由几何关系知α＝θ＝30°，解得eq\f(Fa,Fb)＝eq\r(3)，选项A正确，B错误；弹簧a的伸长量xa＝La－eq\f(R,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3)－\f(1,2)))R，弹簧b的伸长量xb＝Lb－eq\f(R,2)＝eq\f(1,2)R，依据胡克定律有Fa＝kaxa，Fb＝kbxb，解得eq\f(ka,kb)＝eq\f(6＋\r(3),11)，选项D正确，C错误。]14.如图所示，质量为m(可以看成质点)的小球P，用两根轻绳OP和O′P在P点拴结后再分别系于竖直墙上相距0.4m的O、O′两点上，绳OP长0.5m，绳O′P长0.3m，今在小球