2025 选考专题高考 物理 （川陕青宁蒙新晋豫）第一部分核心主干复习专题第1讲　力与物体的平衡 含答案

2025选考专题高考物理（川陕青宁蒙新晋豫）第一部分核心主干复习专题第1讲力与物体的平衡时间|40min1.[2024·江西萍乡模拟]公交车突然出现故障,两个乘客下车尝试推动公交车,图甲中A向前推B,B向前推车,图乙中A、B同时向前推车,都没有推动公交车,假设这两种方式中两个乘客推力都为F,则下列说法正确的是 ()A.两图中公交车受到的推力都为2FB.图甲中B受到的地面摩擦力为0C.图甲中公交车受到地面的摩擦力为2FD.图乙中公交车受到地面的摩擦力大于2F2.[2024·广西卷]工人卸货时常利用斜面将重物从高处滑下.如图所示,三个完全相同的货箱正沿着表面均匀的长直木板下滑,货箱各表面材质和粗糙程度均相同.若1、2、3号货箱与直木板间摩擦力的大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,则 ()A.Ff1<Ff2<Ff3B.Ff1=Ff2<Ff3C.Ff1=Ff3<Ff2D.Ff1=Ff2=Ff33.[2024·四川成都模拟]图甲是小王同学某次拎购物袋时的情景图,其简化示意图如图乙所示.为了方便携带,小王在购物袋上端的绳上打了一个结,使绳子缩短了一些.则小王拎着竖直静止的购物袋时,下列说法正确的是 ()甲乙A.绳子缩短后,两段绳子的拉力大小都不变B.绳子缩短后,两段绳子的拉力都变小C.绳子缩短后,小王对购物袋的作用力不变D.绳子缩短后,小王对购物袋的作用力减小4.[2024·河南安阳模拟]如图所示,起重机将一半径为R的圆柱体缓慢吊起,有四根长度均为2R的钢绳,一端分别固定在圆柱上端圆面边缘的四个等分点处,另一端汇聚在挂钩上,四根钢绳的质量忽略不计,圆柱体的质量为m,当地的重力加速度为g,则每根钢绳的受力大小为 ()A.36B.12C.34D.235.[2024·江苏南京模拟]如图所示,轻杆一端与动摩擦因数足够大的地面上A点接触,另一端靠在光滑竖直墙壁上的B点,一只老鼠顺杆缓慢上爬的过程中,杆始终静止,则 ()A.A点杆受地面作用力不变B.A点杆受地面作用力变大C.B点杆受到弹力不变D.B点杆受到弹力变小6.[2024·湖北卷]如图所示,两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进,两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°.假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为Ff,方向与船的运动方向相反,则每艘拖船发动机提供的动力大小为 ()A.33Ff B.213C.2Ff D.3Ff7.[2024·山东卷]如图所示,国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡.若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于 ()A.12 B.C.22 D.8.[2022·海南卷]我国的石桥世界闻名,如图,某桥由六块形状完全相同的石块组成,其中石块1、6固定,2、5质量均为m,3、4质量均为m',不计石块间的摩擦,则m∶m'为 ()A.32 B.3 C.1 D.9.[2024·黑龙江哈尔滨模拟]燃气灶支架有很多种规格和款式.如图所示,是a、b两款不同的燃气灶支架,它们都是在一个圆圈底座上等间距地分布有五个支架齿,每一款支架齿的简化示意图在对应的款式下方.如果将质量相同、尺寸不同的球面锅置于两款支架上,则锅的尺寸越大 ()A.a款每个支架齿受到的压力越大B.a款每个支架齿受到的压力越小C.b款每个支架齿受到的压力越大D.b款每个支架齿受到的压力越小10.[2024·浙江1月选考]如图所示,在同一竖直平面内,小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d,其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上,d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连,调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡.已知小球A、B和配重P、Q质量均为50g,细线c、d平行且与水平面成θ=30°角(不计摩擦,g取10N/kg),则细线a、b的拉力分别为 ()A.2N、1N B.2N、0.5NC.1N、1N D.1N、0.5N11.(多选)[2024·山西太原模拟]如图所示,绝缘的斜面体ABC静止于水平面上,∠B=37°,∠C=53°,两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动,且PQ连线水平.AB面和AC面光滑,设斜面体和P、Q的质量分别为M、m1、m2,重力加速度为g,sin37°=0.6.下列判断正确的是 ()A.P、Q一定带异种电荷,且Q的电荷量一定等于P的电荷量B.P、Q的质量之比是16C.水平面对斜面体底部有水平向右的静摩擦力D.水平面对斜面体的支持力等于(M+m1+m2)g12.[2021·湖南卷]质量为M的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,A为半圆的最低点,B为半圆水平直径的端点.凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为m的小滑块.用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动,力F的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是 ()A.推力F先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大C.墙面对凹槽的压力先增大后减小D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大第2讲力与直线运动时间|40min第一部分核心主干复习专题专题一力与运动第1讲力与物体的平衡题型1例1A[解析]对球体受力分析如图所示,对各力进行正交分解,由平衡条件,x轴方向有FN1sin30°=FN2sin30°,y轴方向有FN1cos30°+FN2cos30°+F=mg,联立解得FN1=33N,A正确例2B[解析]设Q和P两球之间的库仑力为F,细绳对Q、P的拉力分别为FT1、FT2,Q、P的质量分别为m1、m2,两细绳与竖直方向的夹角均为θ,对于小球Q有q1E+FT1sinθ=F,FT1cosθ=m1g,对于小球P有q2E+F=FT2sinθ,FT2cosθ=m2g,联立有q1E=F-FT1sinθ>0,q2E=FT2sinθ-F>0,可得FT2>FT1,且FT1FT2=m1m2,可知m2>m1,即P的质量一定大于Q的质量,A错误,B正确;【迁移拓展】1.B[解析]设每根斜杆受到地面的作用力大小为F,根据受力平衡可得4Fcos30°=G,解得F=G4cos30°=3G6,可知每根斜杆受到地面的作用力大小为36G,A错误,B正确;每根斜杆受到地面的摩擦力大小为Ff=Fsin30°=36G×12=2.D[解析]根据题意,圆柱体的受力分析如图甲所示,并得到力的矢量三角形如图乙所示,根据几何关系可知Fa=Gsin37°=0.6G,Fb=Gcos37°=0.8G,选项D正确.3.D[解析]磁感应强度方向处处都垂直指向OO',对导线受力分析,可知安培力的方向一定与拉力方向垂直,当导线静止在图甲右侧位置时,根据三力平衡的知识和左手定则,可知导线中电流方向为由M指向N,A错误;平衡时有tanθ=BIlFT,sinθ=BIlmg,FT=mgcosθ,故sinθ与电流I成正比,由于导线所在的位置磁感应强度B的大小相等,所以当电流I增大时,安培力变大,所以平衡后,θ角变大,拉力变小,B、C错误题型2例3B[解析]对人受力分析如图甲所示,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;对左边滑轮受力分析如图乙所示,则有FT'=mg2cosθ,随着将重物缓慢提起,θ逐渐增大,则FT'逐渐增大,C、D例4B[解析]设两绳子对圆柱体的拉力的合力为F,绳子拉力为FT,两绳子之间的夹角为2θ,则2FTcosθ=F,可得FT=F2cosθ,画出矢量三角形,如图所示,G为圆柱体重力,FN为所受支持力.因为F和FN的夹角保持不变,矢量三角形处在以斜边中点(初始时F中点)为圆心的外接圆中,在将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中,可判断出FN先增大后减小,F逐渐减小,进而推出FT【迁移拓展】1.B[解析]当针尖进入人体肌肉组织的过程中,受力分析如图所示,由受力分析图可知0.052NFN=0.252mm22+0.1252mm≈0.252mm2mm,求得FN=0.4N,故B正确,A错误;若该针尖停留在某位置2.B[解析]FOA、FOB的合力方向竖直向上,大小等于重力,绳OB与OA之间的夹角减小的过程中,如图,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,故选B.3.D[解析]对小球A进行受力分析,三力构成矢量三角形,如图所示,根据几何关系可知两三角形相似,因此mgOO'=FO'A=F'OA,缓慢运动过程O'A越来越小,则F逐渐减小,故A错误;由于OA长度不变,杆对小球的作用力大小不变,故B错误;对木板,由于杆对木板的作用力大小不变,方向向右下,但杆的作用力与竖直方向的夹角越来越小,所以地面对木板的支持力逐渐增大,地面对木板的摩擦力逐渐减小第一部分核心主干复习专题专题一力与运动第1讲力与物体的平衡【网络构建】【关键能力】理解力和力的运算法则,会正确受力分析,熟练运用力的平衡的各种表达形式.灵活选取研究对象、会根据实际情况构建平衡模型,同时掌握临界法、函数法、图像法、整体隔离法等解题方法,联系生活实际,培养物理观念和科学思维.题型1静态平衡问题例1[2024·河北卷]如图所示,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°.若弹簧测力计位于竖直方向,读数为1.0N,g取10m/s2,挡板对球体支持力的大小为 ()A.33B.1.0NC.23D.2.0N【技法点拨】除了本题用的正交分解法外,整体隔离法也是解题的方法之一,在解题过程,两个方法常常结合使用.例2[2024·新课标卷]如图所示,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q,小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等,则 ()A.两绳中的张力大小一定相等B.P的质量一定大于Q的质量C.P的电荷量一定小于Q的电荷量D.P的电荷量一定大于Q的电荷量【技法点拨】1.学会把电磁学中的平衡问题力学化,分析方法如下:2.解题常见误区及提醒(1)判断安培力方向时,要先判断磁场方向、电流方向,再用左手定则判断,同时注意将立体图转化为平面图.(2)电场力、安培力或洛伦兹力的出现,可能会对压力或摩擦力产生影响.(3)涉及电路问题时,要注意闭合电路欧姆定律的使用.【迁移拓展】1.[2024·四川成都模拟]如图所示,一轻质A形梯置于水平地面上,重力为G的人站在其顶部水平横杆中点处,静止时,限位轻绳松弛,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆间的夹角为θ=60°.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32.[2023·浙江6月选考]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,∠aOb=90°,半径Ob与重力的夹角为37°.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为 ()A.Fa=0.6G,Fb=0.4GB.Fa=0.4G,Fb=0.6GC.Fa=0.8G,Fb=0.6GD.Fa=0.6G,Fb=0.8G3.[2022·湖南卷]如图甲所示,直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上,其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场,与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化,其截面图如图乙所示.导线通以电流I,静止后,悬线偏离竖直方向的夹角为θ.下列说法正确的是()A.当导线静止在图甲右侧位置时,导线中电流方向由N指向MB.电流I增大,静止后,导线对悬线的拉力不变C.tanθ与电流I成正比D.sinθ与电流I成正比题型2动态平衡问题1.动态平衡:通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述.2.做题流程例3[2023·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【技法点拨】此类动态平衡属于“滑轮类动态平衡问题”,解决滑轮类问题的关键是平衡时细绳各处受力大小相等且滑轮所受合力为0.例4[2022·河北卷]如图所示,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点,将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中 ()A.圆柱体对木板的压力逐渐增大B.圆柱体对木板的压力先增大后减小C.两根细绳上的拉力均先增大后减小D.两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变【技法点拨】1.本例情境是立体的,物体受力不在同一平面内,本例中可以把两绳的拉力用一个等效合力替代,从而把立体问题转化成平面问题.2.用动图法求解动态平衡问题的基本步骤是:(1)构建力学三角形和几何三角形;(2)明确三角形的角度、力和边中,哪些量是变的,哪些量是不变的;(3)用三角形知识寻找边、角关系再列式求解.3.本例动态变化比较复杂,采用矢量三角形定则比平行四边形定则更为简捷且容易理解.【迁移拓展】1.[2024·河南郑州模拟]中国的传统医学博大精深,其中针灸技术可用来治疗各种疾病.选用针灸针时,会根据不同的治疗选择不同的规格,较常用的1寸针长度约为25mm,直径为0.25mm,针尖部分的截面可以看作高为2mm的三角形,如图甲、乙所示,不计针的重力作用,当医生用0.05N的力垂直皮肤下压该针进行治疗时,下列说法正确的是 ()A.针尖进入肌肉组织的过程中,肌肉所受的弹力约为0.2NB.针尖进入肌肉组织的过程中,肌肉所受的弹力约为0.4NC.若该针尖停止进入,则此时与针尖接触位置的肌肉组织所受弹力均相同D.若针尖形状如图丙,则针尖缓慢进入身体时某固定位置肌肉所受弹力越来越小2.[2024·辽宁沈阳模拟]如图所示,用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间.开始时OB绳处于水平状态.现保持O点位置不变,只通过改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B'点,此时OB'与OA之间的夹角θ<90°.设此过程中OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是 ()A.FOB先增大后减小B.FOB先减小后增大C.FOA先增大后减小D.FOA先减小后增大3.如图所示,木板B放置在粗糙水平地面上,O为光滑铰链.轻杆一端与铰链O固定连接,另一端固定连接一质量为m的小球A.现将轻绳一端拴在小球A上,另一端通过光滑的定滑轮O'由力F牵引,定滑轮位于O的正上方,整个系统处于静止状态.现改变力F的大小使小球A和轻杆从图示位置缓慢运动到O'正下方,木板始终保持静止,则在整个过程中 ()A.外力F大小不变B.轻杆对小球的作用力变小C.地面对木板的支持力逐渐变小D.地面对木板的摩擦力逐渐减小第1讲力与物体的平衡1.B[解析]图甲中公交车受到的推力为F,根据力的平衡条件可知,公交车受地面的摩擦力为F,图乙中公交车受到的推力为2F,根据力的平衡条件可知,公交车受地面的摩擦力为2F,故A、C、D错误;图甲中B受A的推力和公交车的推力,大小都为F,方向相反,所以地面对B的摩擦力为0,故B正确.2.D[解析]根据滑动摩擦力的公式Ff=μFN,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关,只与接触面的粗糙程度和压力大小有关,由题可知三个货箱各表面材质和粗糙程度均相同,压力大小也相同,故摩擦力相同,即Ff1=Ff2=Ff3,故选D.3.C[解析]购物袋重力不变,绳子缩短后,绳子间的夹角变大,故绳子上的拉力变大,故A、B错误;绳子缩短后,购物袋重力不变,小王对购物袋的作用力大小仍等于重力,故C正确,D错误.4.A[解析]根据对称性可知,四根钢绳的拉力大小相等,设每根钢绳与竖直方向的夹角为θ,则sinθ=R2R=12,竖直方向根据平衡条件可得4F1cosθ=mg,解得F1=5.B[解析]设墙壁对杆B点的弹力为FNB,方向向右,地面对杆A点的作用力为FA,老鼠上爬的过程中,重心的位置发生变化,则FA与竖直方向的夹角变大,根据平衡条件可知FAcosθ=G,FAsinθ=FNB,可知A点杆受地面作用力和B点杆受到弹力都变大,故选B.6.B[解析]对货船S受力分析如图甲所示,其中FT为绳的拉力,根据正交分解法可得2FTcos30°=Ff,对拖船P受力分析如图乙所示,其中F为发动机提供的动力,有(FT'sin30°)2+(Ff+FT'cos30°)2=F2,根据牛顿第三定律可知FT'=FT,联立解得F=213Ff,故B正确7.B[解析]斜坡倾角越大,则“天工”越容易下滑,只要保证“天工”在30°倾角的斜坡上不下滑,在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑,对30°倾角的斜坡上的“天工”受力分析,有μmgcos30°≥mgsin30°,解得μ≥33,B正确8.D[解析]六块形状完全相同的石块组成半圆对应的圆心角为180°,每块石块对应的圆心角为30°,对石块3受力分析如图甲所示,可知tan60°=F4m'g,对石块2和石块3整体受力分析如图乙所示,tan30°=F9.B[解析]a款支架齿对球面锅