2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)選擇題專項練1物體的平衡含解析

PAGE4-選擇題專項練1物體的平衡1．如圖所示，水平臺面上放置一個帶有底座的倒三腳支架，每根支架與水平面均成45°角且隨意兩支架之間夾角相等。一個質(zhì)量為m的勻稱光滑球體放在三腳架里，重力加速度為g，則每根支架受球體的壓力大小是()A.eq\f(1,6)mg B.eq\f(\r(2),3)mgC.eq\f(3\r(2),2)mg D.eq\f(1,3)mg解析：光滑球體受重力和三個支持力，三個支持力與豎直方向的夾角均為45°，依據(jù)平衡條件可得3Ncos45°＝mg，解得N＝eq\f(mg,3cos45°)＝eq\f(\r(2),3)mg，由牛頓第三定律知每根支架受球體的壓力為eq\f(\r(2),3)mg，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B2．如圖所示，掛鉤連接三根長度均為L的輕繩，三根輕繩的另一端與一個質(zhì)量為m、直徑為1.2L的水平圓環(huán)相連，連接點將圓環(huán)三等分，在掛鉤拉力作用下圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，則每根輕繩上的拉力大小為()A.eq\f(5,12)mg B.eq\f(5,9)mgC.eq\f(5,8)mg D.eq\f(5,6)mg解析：設(shè)繩中拉力為T，繩與豎直方向夾角為θ，由幾何關(guān)系可知cosθ＝eq\f(4,5)，由平衡條件知3Tcosθ＝mg，得出T＝eq\f(mg,3cosθ)＝eq\f(5,12)mg，故A正確。答案：A3．實際生活中經(jīng)常利用如圖所示的裝置將重物吊到高處。現(xiàn)有一質(zhì)量為M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與定滑輪固定點之間的距離為L，不計滑輪的大小、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時，動滑輪與天花板間的距離為()A.eq\f(\r(3),6)L B.eq\f(1,2)LC.eq\f(\r(3),3)L D.eq\f(\r(3),2)L解析：當(dāng)該同學(xué)把重物緩慢拉升到最高點時，繩子的拉力等于人的重力，即為Mg，而重物的重力也為Mg，則設(shè)繩子與豎直方向的夾角為θ，可得2Mgcosθ＝Mg，則θ＝60°，此時動滑輪與天花板的距離為d＝eq\f(\f(L,2),tanθ)＝eq\f(\r(3),6)L，故A正確，B、C、D錯誤。答案：A4．如圖所示是一豎直固定的光滑圓環(huán)，中心有孔的小球P和Q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Q的質(zhì)量為m，OQ連線水平，PQ細(xì)繩連線與水平線夾角為30°，則()A．細(xì)繩對Q球的拉力大小為mgB．環(huán)對Q球的支持力大小為eq\f(\r(3),3)mgC．P球的質(zhì)量為2mD．環(huán)對P球的支持力大小為eq\r(3)mg解析：對Q受力分析，并合成三角形如圖甲所示，可得繩子拉力T＝eq\f(mg,sin30°)＝2mg，A錯誤；環(huán)對Q的支持力N1＝Tcos30°＝eq\r(3)mg，B錯誤；對P受力分析，并合成三角形如圖乙所示，依據(jù)幾何關(guān)系可知mPg＝T＝2mg，解得mP＝2m，C正確；環(huán)對P的支持力N2＝eq\r(3)mPg＝2eq\r(3)mg，D錯誤。甲乙答案：C5．如圖所示，通過細(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θ。已知風(fēng)力大小正比于風(fēng)速，則當(dāng)風(fēng)速變更時，始終保持不變的是()A．細(xì)繩與豎直方向的夾角B．細(xì)繩對重物的拉力C．地面對重物的摩擦力D．地面對重物的支持力解析：對氣球受力分析，受重力、浮力、細(xì)線的拉力和水平風(fēng)力，如圖所示，依據(jù)平衡條件，有Tsinθ＝F，F(xiàn)?。璗cosθ－mg＝0，解得T＝eq\r(F2＋（F?。璵g）2)，tanθ＝eq\f(F,F浮－mg)，可知拉力隨著風(fēng)力的增加而增加，而細(xì)繩對物體的拉力等于細(xì)線對氣球的拉力，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錯誤；對氣球和重物整體受力分析，受重力(M＋m)g、浮力F浮、支持力N、風(fēng)力F和摩擦力f，依據(jù)平衡條件，有N＝(M＋m)g－F浮，f＝F，可知地面對重物的支持力不變，地面對重物的摩擦力隨著風(fēng)力的變更而變更，故C錯誤，D正確。答案：D6．如圖所示，橡皮筋的一端固定在O點，另一端拴在一個可以看作質(zhì)點的物體上，O點的正下方A處有一垂直于紙面的光滑細(xì)桿。現(xiàn)用水平拉力F使物體在粗糙的水平面上從B點沿水平方向勻速向右運動至C點，已知橡皮筋的彈力與伸長量成正比，運動過程中橡皮筋處于彈性限度內(nèi)且物體對水平地面有壓力。下列說法正確的是()A．假如橡皮筋的自然長度等于OA，物體所受地面的摩擦力變大B．假如橡皮筋的自然長度等于OA，物體所受地面的支持力變小C．假如橡皮筋的自然長度小于OA，物體所受地面的摩擦力變大D．假如橡皮筋的自然長度小于OA，物體所受地面的支持力變小解析：設(shè)起先時A離地面的高度為L，設(shè)某一時刻橡皮筋與豎直方向的夾角為θ，則橡皮筋的彈力為T＝eq\f(kL,cosθ)，其向上分力Fy＝Tcosθ＝kL，物體對地面的壓力為N＝mg－kL，保持不變，由f＝μN可知摩擦力也保持不變，故A、B錯誤；設(shè)起先時A離地面的高度為L，橡皮筋的自然長度比OA小x，某一時刻橡皮筋與豎直方向的夾角為θ，則橡皮筋的彈力為T′＝k(x＋eq\f(L,cosθ))，其向上分力Fy′＝T′cosθ＝kxcosθ＋kL，物體對地面的壓力為N′＝mg－kL－kxcosθ，由于θ變大，則物體對地面的壓力變大，因f＝μN，故摩擦力變大，故C正確，D錯誤。答案：C7．(多選)如圖所示，一長方體放置于粗糙水平地面上，物塊A由跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩與物塊B連接，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對B施加一水平力F使B緩慢地升起，使繩子偏離豎直方向一個角度，在此過程中物塊A和長方體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()A．長方體對物塊A的摩擦力始終減小B．地面對長方體的支持力保持不變C．地面對長方體的支持力始終增大D．地面對長方體的摩擦力始終增大解析：以物體B為探討對象，分析其受力狀況，設(shè)細(xì)繩與豎直方向夾角為α，則有F＝mgtanα，T＝eq\f(mg,cosα)，對物體A，fA＝T＝eq\f(mg,cosα)，則隨α角增大，fA變大，故A錯誤；對A、B和長方體組成的整體分析，豎直方向，地面對長方體的支持力等于整體的重力，保持不變，水平方向，拉力F等于地面對長方體的摩擦力，則f＝F＝mgtanα，隨α角增大，f變大，故B、D正確，C錯誤。答案：BD8．如圖所示，質(zhì)量為M的半球形物體B靜止在粗糙的水平面上，B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m，可看作質(zhì)點的小球A，通過細(xì)線繞過滑輪，在水平外力F作用下沿半球表面緩慢上升，物體B始終靜止在水平面上。在此過程中，下列說法中正確的是()A．半球面對小球A的支持力漸漸增大B．細(xì)線對小球A的拉力F漸漸增大C．水平面對B的支持力先減小后增大D．水平面對B的摩擦力漸漸減小解析：在小球A沿半球面緩慢上升過程中，小球A受重力G＝mg、球面對小球A的支持力FA、細(xì)線對A的拉力F三個力共同作用而處于動態(tài)平衡狀態(tài)，設(shè)△AOC各邊長度分別為AO＝R，