2024屆高中寒假物理專項(xiàng)練專項(xiàng)練習(xí)：物體的平衡（含答案）

2024屆第一中學(xué)寒假物理專項(xiàng)練1

物體的平衡

1.如圖所示，水平臺(tái)面上放置一個(gè)帶有底座的倒三腳支架，每

根支架與水平面均成45。角且任意兩支架之間夾角相等。一個(gè)質(zhì)

量為機(jī)的均勻光滑球體放在三腳架里，重力加速度為g,則每根Q

支架受球體的壓力大小是（）

1B%g

A.gmg

C叫g(shù)D.2mg

解析：光滑球體受重力和三個(gè)支持力，三個(gè)支持力與豎直方向的夾角均為45。，

根據(jù)平衡條件可得3Ncos45。=機(jī)g,解得由牛頓第三定律

知每根支架受球體的壓力故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。

答案：B

2.如圖所示，掛鉤連接三根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的輕繩，三根輕繩的另A

一端與一個(gè)質(zhì)量為m、直徑為1.2L的水平圓環(huán)相連，連接點(diǎn)將

圓環(huán)三等分，在掛鉤拉力作用下圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加U一）

速度為g，則每根輕繩上的拉力大小為（）

5Q

AA.適mgB.^rng

「5-5

C.gmgD.-^mg

4

解析：設(shè)繩中拉力為T(mén),繩與豎直方向夾角為。，由幾何關(guān)系可知cos。=予由

平衡條件知37bos6=mg,得出，=3^^0=8mg，故A正確。

答案：A

3.實(shí)際生活中常常利用如圖所示的裝置將重物吊到高處?，F(xiàn)有—一z1

質(zhì)量為般的同學(xué)欲將一質(zhì)量也為M的重物吊起，已知繩子在水平

天花板上的懸點(diǎn)與定滑輪固定點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng),不計(jì)滑輪的大______￡

^777~77777~7~7~77~7~7^7~,

小、滑輪與繩的重力及滑輪受到的摩擦力。當(dāng)該同學(xué)把重物緩慢拉升到最高點(diǎn)時(shí),

動(dòng)滑輪與天花板間的距離為（）

解析：當(dāng)該同學(xué)把重物緩慢拉升到最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力等于人的重力，即為

Mg,而重物的重力也為四，則設(shè)繩子與豎直方向的夾角為可得2"gcos6=

L

2、行

Mg,則。=60。，此時(shí)動(dòng)滑輪與天花板的距離為d=;—S，故A正確，B、

【an（Jo

C、D錯(cuò)誤。

答案：A

4.如圖所示是一豎直固定的光滑圓環(huán)，中央有孔的小球P和。套在

環(huán)上，由伸直的細(xì)繩連接，它們恰好能保持靜止?fàn)顟B(tài)。已知。的質(zhì)量（

為機(jī)，。。連線水平，PQ細(xì)繩連線與水平線夾角為30。，則（）k07

A.細(xì)繩對(duì)Q球的拉力大小為mg

B.環(huán)對(duì)Q球的支持力大小為為“eg

C.P球的質(zhì)量為2機(jī)

D.環(huán)對(duì)尸球的支持力大小為小機(jī)g

解析：對(duì)。受力分析,并合成三角形如圖甲所示，可得繩子拉力T=^^=2mg,

A錯(cuò)誤；環(huán)對(duì)。的支持力Ni=Teos30°=y[3mg,B錯(cuò)誤；對(duì)P受力分析，并合

成三角形如圖乙所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知/wg=T=2mg,解得機(jī)尸=2瓶，C正確；

環(huán)對(duì)P的支持力N2=yf3mpg=2\[3mg,D錯(cuò)誤。

甲乙

答案：C

5.如圖所示，通過(guò)細(xì)繩拴在一重物上的氫氣球，在水平向右

的風(fēng)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)繩與豎直方向的夾角為6。已

知風(fēng)力大小正比于風(fēng)速，則當(dāng)風(fēng)速改變時(shí)，始終保持不變的

是()

A.細(xì)繩與豎直方向的夾角

B.細(xì)繩對(duì)重物的拉力

C.地面對(duì)重物的摩擦力

D.地面對(duì)重物的支持力

解析：對(duì)氣球受力分析，受重力、浮力、細(xì)線的拉力和水平風(fēng)力，如圖所示，根

據(jù)平衡條件，有Tsine=￡F浮一TeosO—mg=。,解得T=y/F?+(F浮-mg?,tan

0=?F—,可知拉力隨著風(fēng)力的增加而增加，而細(xì)繩對(duì)物體的拉力等于細(xì)線對(duì)

F浮一mg

氣球的拉力，細(xì)繩與豎直方向的夾角隨著風(fēng)力的增加而增加，故A、B錯(cuò)誤；對(duì)

氣球和重物整體受力分析，受重力(M+/n)g、浮力F浮、支持力N、風(fēng)力R和摩

擦力力根據(jù)平衡條件，有N=(M+ni)g—F譯，f=F,可知地面對(duì)重物的支持力

不變，地面對(duì)重物的摩擦力隨著風(fēng)力的變化而變化，故C錯(cuò)誤，D正確。

答案：D

////,

6.如圖所示，橡皮筋的一端固定在。點(diǎn)，另一端拴在一個(gè)可以看作。

質(zhì)點(diǎn)的物體上，。點(diǎn)的正下方A處有一垂直于紙面的光滑細(xì)桿?，F(xiàn)《?一

用水平拉力R使物體在粗糙的水平面上從3點(diǎn)沿水平方向勻速向右

運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)，已知橡皮筋的彈力與伸長(zhǎng)量成正比，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中橡皮筋處于彈性

限度內(nèi)且物體對(duì)水平地面有壓力。下列說(shuō)法正確的是()

A.如果橡皮筋的自然長(zhǎng)度等于物體所受地面的摩擦力變大

B.如果橡皮筋的自然長(zhǎng)度等于物體所受地面的支持力變小

C.如果橡皮筋的自然長(zhǎng)度小于物體所受地面的摩擦力變大

D.如果橡皮筋的自然長(zhǎng)度小于物體所受地面的支持力變小

解析：設(shè)開(kāi)始時(shí)A離地面的高度為"設(shè)某一時(shí)刻橡皮筋與豎直方向的夾角為e,

kr

則橡皮筋的彈力為T(mén)=黃總/，其向上分力3=7bos（9=紅，物體對(duì)地面的壓力為

N=mg-kL,保持不變，由/=〃N可知摩擦力也保持不變，故A、B錯(cuò)誤；設(shè)開(kāi)

始時(shí)A離地面的高度為"橡皮筋的自然長(zhǎng)度比。4小x,某一時(shí)刻橡皮筋與豎

直方向的夾角為0,則橡皮筋的彈力為T(mén)'=k（%+鼠￡）,其向上分力Fy'=

T'cos0=kxcos0+kL,物體對(duì)地面的壓力為N'=mg—kL—kxcos0,由于。變

大，則物體對(duì)地面的壓力變大，因尸〃N,故摩擦力變大，故C正確，D錯(cuò)誤。

答案：C

7.（多選）如圖所示，一長(zhǎng)方體放置于粗糙水平地面上，物塊A由跨過(guò)定滑輪的

輕質(zhì)細(xì)繩與物塊3連接，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對(duì)5施加一水平力R使3緩慢

地升起，使繩子偏離豎直方向一個(gè)角度，在此過(guò)程中物塊A和長(zhǎng)方體始終處于

靜止?fàn)顟B(tài)，則（）

考前精準(zhǔn)訓(xùn)練II高考專題復(fù)習(xí)?物理A.長(zhǎng)方體對(duì)物塊A的摩擦力一直減小

B.地面對(duì)長(zhǎng)方體的支持力保持不變

C.地面對(duì)長(zhǎng)方體的支持力一直增大

D.地面對(duì)長(zhǎng)方體的摩擦力一直增大

解析：以物體3為研究對(duì)象，分析其受力情況，設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為a,則

有R=/ngtana,T=、署，對(duì)物體A,=則隨a角增大，小變大，故

A錯(cuò)誤；對(duì)A、3和長(zhǎng)方體組成的整體分析，豎直方向，地面對(duì)長(zhǎng)方體的支持力

等于整體的重力，保持不變，水平方向，拉力R等于地面對(duì)長(zhǎng)方體的摩擦力，

則/=R=機(jī)gtana,隨a角增大，/變大，故B、D正確，C錯(cuò)誤。

答案：BD

8.如圖所示，質(zhì)量為M的半球形物體3靜止在粗糙的水平面上，3的半球面光

滑，下表面粗糙，在半球面頂端固定一輕質(zhì)細(xì)桿，在細(xì)桿頂端固定光滑小滑輪C,

質(zhì)量為如可看作質(zhì)點(diǎn)的小球A,通過(guò)細(xì)線繞過(guò)滑輪，在水平外力R作用下沿半

球表面緩慢上升，物體B始終靜止在水平面上。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確

的是()

A.半球面對(duì)小球A的支持力逐漸增大

B.細(xì)線對(duì)小球A的拉力R逐漸增大

C.水平面對(duì)3的支持力先減小后增大

D.水平面對(duì)3的摩擦力逐漸減小

解析：在小球A沿半球面緩慢上升過(guò)程中，小球A受重力G=mg、球面對(duì)小球

A的支持力品、細(xì)線對(duì)A的拉力R三個(gè)力共同作用而處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，設(shè)4

AOC各邊長(zhǎng)度分別為A0=&OC=H,AC=L,由相似三角形性質(zhì)可知譽(yù)=今

=7,在小球A上升過(guò)程中，H、R不變,而L逐漸減小，可見(jiàn)0不變，拉力R

減小，故A、B錯(cuò)誤；將A、3看作整體，由受力可知，水平面對(duì)3的支持力EB

不變，水平面對(duì)3的摩擦力蘇=口逐漸減小，故C錯(cuò)誤，D正確。

答案：D

9.圖甲是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的裝置，氣墊導(dǎo)軌上安裝了1、2兩個(gè)光電門(mén)，滑

塊上固定一豎直遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)定滑輪與鉤碼相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。

光電門(mén)2光電門(mén)1一映條

定滑輪氣卓導(dǎo)軌

與—

TT?Ji、

—連氣源

鉤碼調(diào)節(jié)旋鈕尸調(diào)節(jié)旋鈕Q

甲

o1234cm

01020

乙

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度為mmo

⑵在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊不掛鉤碼和細(xì)線，接通氣源后，給滑塊一個(gè)初

速度，使它從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滑塊通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間大于通過(guò)光電門(mén)

2的時(shí)間。為使氣墊導(dǎo)軌水平，可采取的措施是.o

A.調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些

B.調(diào)節(jié)尸使軌道左端降低一些

C.遮光條的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些

D.滑塊的質(zhì)量增大一些

(3)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，測(cè)出滑塊和遮光條的總質(zhì)量M,鉤碼質(zhì)量m,遮光條的

寬度用d表示，已知重力加速度為g?，F(xiàn)將滑塊從圖示位置由靜止釋放。

①若滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)2時(shí)鉤碼未著地，測(cè)得兩光電門(mén)中心間距L由數(shù)字計(jì)時(shí)器

讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間分別為勿、t2,則驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)

式是O

②若滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)2時(shí)鉤碼已著地，為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已測(cè)得鉤碼初始

位置離地的高度心還需測(cè)量的一個(gè)物理量是。

解析：(1)游標(biāo)卡尺的分度值為0.05mm,讀數(shù)為13mm+0.05X10mm=

13.50mm。

(2)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)滑塊通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間大于通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間，說(shuō)明左低右高，

因此可以調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，故選A。

(3)滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度分別為號(hào)和*因此可得mgL=^(m+M)^—^(m+

日，即加且￡=:("2+”)心('一；)。因?yàn)榛瑝K經(jīng)過(guò)光電門(mén)2時(shí)鉤碼已著地，所以

L1乙12,11

為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需知道鉤碼著地瞬間的速度，因此需要