2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題一第1講力與物體的平衡作業(yè)含解析

PAGE12-第1講力與物體的平衡(45分鐘)[基礎(chǔ)題組專練]1．(2024·高考全國卷Ⅰ)如圖，空間存在一方向水平向右的勻強電場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則()A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負(fù)電荷C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷解析：細(xì)繩豎直，把P、Q看作整體，在水平方向上不受力，對外不顯電性，P、Q帶異種電荷，故A、B錯誤。假如P、Q帶不同性質(zhì)的電荷，受力如圖所示，由圖知，P帶負(fù)電、Q帶正電時符合題意，故C錯誤，D正確。答案：D2．(2024·浙江杭州高三檢測)如圖所示，攀巖者僅憑借鞋底和背部的摩擦停留在豎直的巖壁間，鞋子、背部與巖壁間的動摩擦因數(shù)分別為0.80和0.60。為了節(jié)約體力，他盡可能減小身體與巖壁間的正壓力，使自己剛好不下滑。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列推斷正確的是()A．攀巖者受到三個力的作用B．鞋子受到的靜摩擦力方向豎直向下C．巖壁對鞋子的支持力大于巖壁對背部的支持力D．攀巖者背部受到的靜摩擦力支撐了體重的eq\f(3,7)解析：對攀巖者分析，其受重力、鞋與巖壁間的彈力和摩擦力、背部與巖壁間的彈力和摩擦力共五個力作用；重力方向豎直向下，鞋子和背部受到的靜摩擦力方向豎直向上，水平方向上兩支持力大小相等，方向相反，F(xiàn)N1＝FN2，又依據(jù)平衡條件有μ1FN1＋μ2FN2＝G，可得Ff2＝μ2FN2＝eq\f(3,7)G。答案：D3．如圖所示為三種形式的吊車的示意圖，OA為可繞O點轉(zhuǎn)動的輕桿，AB為質(zhì)量可忽視不計的拴接在A點的輕繩，當(dāng)它們吊起相同重物時，圖甲、圖乙、圖丙中桿OA對結(jié)點的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc，則它們的大小關(guān)系是()A．Fa>Fb＝Fc B．Fa＝Fb>FcC．Fa>Fb>Fc D．Fa＝Fb＝Fc解析：設(shè)重物的質(zhì)量為m，分別對三圖中的結(jié)點進(jìn)行受力分析，如圖甲、乙、丙所示，桿對結(jié)點的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc，對結(jié)點的作用力方向均沿桿方向，各圖中FT＝mg，則在圖甲中，F(xiàn)a＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg；在圖乙中，F(xiàn)b＝mgtan60°＝eq\r(3)mg；在圖丙中，F(xiàn)c＝mgcos30°＝eq\f(\r(3),2)mg。由此可知Fa＝Fb>Fc，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B4．如圖所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長量之比為()A.eq\r(3)∶4 B．4∶eq\r(3)C．1∶2 D．2∶1解析：將兩小球和彈簧B看作一個整體分析，可知整體受到重力、輕彈簧A、C的拉力共3個力的作用而處于平衡狀態(tài)，將輕彈簧A的拉力沿豎直方向和水平方向分解可知水平方向上滿意FAx＝FAsin30°＝FC，故FA∶FC＝2∶1，據(jù)題意可知三個彈簧的勁度系數(shù)相同，由胡克定律F＝kx可知彈簧A、C的伸長量之比為2∶1，故D正確，A、B、C錯誤。答案：D5．(多選)如圖所示，穿在一根光滑的固定桿上的小球A、B連接在一條跨過定滑輪的細(xì)繩兩端，桿與水平面成θ角，不計全部摩擦，當(dāng)兩球靜止時，OA繩與桿的夾角也為θ，OB繩沿豎直方向，則下列說法正確的是()A．小球A可能受到2個力的作用B．小球A肯定受到3個力的作用C．小球B可能受到3個力的作用D．細(xì)繩對A的拉力與對B的拉力大小相等解析：對A球受力分析可知，A受到重力、細(xì)繩的拉力以及桿對A球的彈力，三個力的合力為零，故A錯誤，B正確；對B球受力分析可知，B受到重力、細(xì)繩的拉力，兩個力的合力為零，桿對B球沒有彈力，否則B不能平衡，故C錯誤；定滑輪不變更力的大小，即細(xì)繩對A的拉力與對B的拉力大小相等，故D正確。答案：BD6．疊放在水平地面上的四個完全相同的排球如圖所示，質(zhì)量均為m，相互接觸，球與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ，則()A．上方球與下方3個球間均沒有彈力B．下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力C．水平地面對下方三個球的支持力均為eq\f(4mg,3)D．水平地面對下方三個球的摩擦力均為eq\f(4μmg,3)解析：對上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而處于平衡狀態(tài)，所以上方球肯定與下方球有力的作用，故A錯誤；下方球由于受上方球斜向下的彈力作用，所以下方球有運動的趨勢，所以下方球受摩擦力作用，故B錯誤；對四個球整體分析，整體受重力和地面的支持力而處于平衡狀態(tài)，所以下方三個小球受支持力大小為4mg，則下方每個小球受支持力為eq\f(4,3)mg，故C正確；三個下方小球受到的是靜摩擦力，故不能依據(jù)滑動摩擦力公式進(jìn)行計算，故D錯誤。答案：C7．(2024·廣東深圳市一中其次次調(diào)研)如圖所示，用纜繩將沉在海底的球形鋼件先從a處豎直吊起到b，再水平移到c，最終豎直下移到d。全過程鋼件受到水的阻力大小不變，方向與運動方向相反，所受浮力恒定，則上升、平移、下降過程中的勻速運動階段，纜繩對鋼件拉力F1、F2、F3的大小關(guān)系是()A．F1>F2>F3 B．F1>F3>F2C．F2>F1>F3 D．F3>F2>F1解析：鋼件從a到b，對鋼件受力分析，有F1＋F浮＝mg＋F阻，因F浮恒定，令F0＝mg－F浮，則有F1＝F0＋F阻，從b到c，有F2＝eq\r(Feq\o\al(2,阻)＋Feq\o\al(2,0))＝eq\r(（F阻＋F0）2－2F0F阻)＝eq\r(

Symbolh@@F0－F阻）2＋2F0F阻)，從c到d，有F3＝F0－F阻，故F1>F2>F3，A正確，B、C、D錯誤。答案：A8．如圖所示，豎直絕緣墻壁上的Q處有一個固定的質(zhì)點A，在Q的上方P點用絲線懸掛著另一個質(zhì)點B。A、B兩質(zhì)點因帶同種電荷而相斥，致使懸線與豎直方向成一角度，由于緩慢漏電使A、B兩質(zhì)點帶的電荷量漸漸削減，在電荷漏完之前A、B未接觸。下列說法正確的是()A．A、B之間的庫侖力先變大后變小B．A、B之間的庫侖力始終變大C．絲線的拉力始終不變D．絲線的拉力先變大后變小解析：對球B受力分析，其受重力、細(xì)線的拉力及庫侖力，如圖所示。依據(jù)共點力平衡條件，圖中力三角形與幾何三角形PAB相像，故eq\f(G,PA)＝eq\f(FT,PB)＝eq\f(F,AB)，解得FT＝eq\f(PB,PA)G，F(xiàn)＝eq\f(AB,PA)G，由于PB、PA不變，AB減小，所以FT不變，F(xiàn)減小，故C正確，A、B、D錯誤。答案：C9．(多選)(2024·高考全國卷Ⅰ)如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N，另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程中()A．水平拉力的大小可能保持不變B．M所受細(xì)繩的拉力大小肯定始終增加C．M所受斜面的摩擦力大小肯定始終增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加解析：選N為探討對象，受力狀況如圖甲所示，用水平拉力F緩慢拉動N的過程中，水平拉力F漸漸增大，細(xì)繩的拉力FT漸漸增大，故A錯誤，B正確。對于M，受重力GM、斜面對它的支持力FN、繩的拉力FT′(FT′與FT大小始終相等)以及斜面對它的摩擦力Ff，如圖乙所示。若起先時斜面對M的摩擦力Ff沿斜面對上，則FT′＋Ff＝GMsinθ，F(xiàn)T′漸漸增大，F(xiàn)f漸漸減小，當(dāng)Ff減小到零后，再反向增大；若起先時斜面對M的摩擦力沿斜面對下，此時，F(xiàn)T′＝GMsinθ＋Ff，當(dāng)FT′漸漸增大時，F(xiàn)f漸漸增大，故C錯誤，D正確。答案：BD10．如圖所示，豎直面內(nèi)有一圓環(huán)，圓心為O，水平直徑為AB，傾斜直徑為MN，AB、MN的夾角為θ，一不行伸長的輕繩兩端分別固定在圓環(huán)的M、N兩點，輕質(zhì)滑輪連接一重物，放置在輕繩上，不計滑輪與輕繩摩擦與輕繩重力。圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程中，輕繩的張力的變更狀況正確的是()A．漸漸增大 B．先增大再減小C．漸漸減小 D．先減小再增大解析：M、N連線與水平直徑的夾角θ(θ≤90°)越大，M、N之間的水平距離越小，輕繩與豎直方向的夾角α越小，依據(jù)mg＝2FTcosα知，輕繩的張力FT越小，故圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程，輕繩的張力先增大再減小，故B正確，A、C、D錯誤。答案：B[實力題組專練]11．(2024·上海格致中學(xué)高三調(diào)研)日常生活中，我們在門下縫隙處塞緊一個木楔(側(cè)面如圖所示)，往往就可以把門卡住。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。有關(guān)此現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A．木楔對門的作用力大于門對木楔的作用力，因而能將門卡住B．門對木楔作用力的水平重量等于地面對木楔摩擦力的大小C．只要木楔的厚度合適都能將門卡住，與頂角θ的大小無關(guān)D．只要木楔對門的壓力足夠大就能將門卡住，與各接觸面的粗糙程度無關(guān)解析：木楔對門的作用力和門對木楔的作用力是一對作用力和反作用力，大小相等、方向相反，故A錯誤；對木楔受力分析如圖所示，水平方向Ff＝Fsinθ，門對木楔作用力的水平重量與地面對木楔的摩擦力大小相等，故B正確；對木楔，豎直方向FN＝Fcosθ＋mg，則Ffmax＝μFN＝μ(Fcosθ＋mg)，要把門卡住，則不管力F多大均滿意Ffmax≥Ff，即μ(Fcosθ＋mg)≥Fsinθ，不管m的大小，只要μ≥tanθ，就可把門卡住，所以能否把門卡住與頂角θ以及接觸面的粗糙程度有關(guān)，故C、D錯誤。答案：B12．如圖所示，勻強電場的電場強度方向與水平方向夾角為30°且斜向右上方，勻強磁場的方向垂直于紙面(圖中未畫出)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球(可視為質(zhì)點)以與水平方向成30°角斜向左上方的速度v做勻速直線運動，重力加速度為g，則()A．勻強磁場的方向可能垂直于紙面對外B．小球肯定帶正電荷C．電場強度大小為eq\f(mg,q)D．磁感應(yīng)強度的大小為eq\f(mg,qv)解析：小球做勻速直線運動，受到的合力為零，假設(shè)小球帶正電，則小球的受力狀況如圖甲所示，小球受到的洛倫茲力沿虛線但方向未知，小球受到的重力與電場力的合力與洛倫茲力不行能平衡，所以小球不行能做勻速直線運動，假設(shè)不成立，小球肯定帶負(fù)電，選項B錯誤；小球的受力狀況如圖乙所示，小球受到的洛倫茲力肯定斜向右上方，依據(jù)左手定則，勻強磁場的方向肯定垂直于紙面對里，選項A錯誤；依據(jù)幾何關(guān)系，電場力大小qE＝mg，洛倫茲力大小qvB＝eq\r(3)mg，解得E＝eq\f(mg,q)，B＝eq\f(\r(3)mg,qv)，選項C正確，D錯誤。答案：C13．(多選)(2024·廣東深圳高三模擬)如圖所示，一不行伸長的光滑輕繩，其左端固定于O點，右端跨過固定于O′點的光滑滑輪懸掛一質(zhì)量為1kg的物體P，此時輕繩OO′段水平，長度為0.8m。繩子OO′段套有一個可自由滑動的輕環(huán)?，F(xiàn)在輕環(huán)上掛上一重物Q，用手扶住重物后緩慢下降，直到手與重物分別，重物Q下降的高度為0.3m，此時物體P未到達(dá)滑輪處，則()A．重物Q的質(zhì)量為1.2kgB．重物Q的質(zhì)量為1.6kgC．物體P上升的高度為0.2mD．物體P上升的高度為0.4m解析：重新平衡后，依據(jù)幾何學(xué)問可得tanθ＝eq\f(0.4,0.3)＝eq\f(4,3)，即θ＝53°，OO′之間的繩長為0.5×2m＝1m，故P上升了1m－0.8m＝0.2m，C正確，D錯誤；重新平衡后，對輕環(huán)處結(jié)點受力分析，如圖所示，則依據(jù)平行四邊形定則可得cos53°＝eq\f(\f(1,2)mQg,mPg)＝0.6，解得mQ＝1.2kg，A正確，B錯誤。答案：AC14．(多選)如圖所示，兩個完全相同的帶電小球A、B，質(zhì)量、電荷量分別為m、＋q，放置在一個半徑為R、質(zhì)量為M的半球形絕緣物塊上，小球平衡時相距為R，重力加速度為g，則()A．物塊對地面的壓力大于(M＋2m)B．物塊對小球A的支持力等于eq\f(2\r(3),3)mgC．若保持A球靜止，把B球緩慢移動到O′，B球的電勢能肯定減小D．若保持A球靜止，把B球緩慢移動到O′，地面對物塊的支持力肯定增大解析：將A、B兩球及絕緣物塊看成一個整體，整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，對其受力分析可知，地面對整體的支持力FN地＝(M＋2m)g，則整體對地面的壓力也等于(M＋2m)g，故A錯誤；隔離小球A受力分析，如圖所示，則小球A受到的支持力FN＝eq\f(mg,sin60°)＝eq\f(2\r(3),3)mg，故B正確；若保持A球靜止，把B球緩慢移動到O′的過程中，B球受到的庫侖力對其做正功，所以B球的電勢能減小，故C正確；緩慢移動B球的過程中，整體處于平衡狀態(tài)，地面對物塊的支持力不變，故D錯誤。答案：BC15．(多選)(2024·山東煙臺高三上學(xué)期期末)如圖所示，一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球A用細(xì)繩懸掛于O點，另一質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體B被夾在豎直墻壁和A球之間，B的球心到O點之間的距離為h，A、B的球心在同一水平線上，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．A對B的壓力大小為eq\f(R＋r,h)mgB．豎直墻壁對B的摩擦力可能為零C．當(dāng)只輕輕把球B向下移動一點距離，若A、B再次保持靜止，則A對B的壓力大小保持不變，細(xì)繩拉力增大D．當(dāng)只輕輕把球B向下移動一點距離，若A、B再次保持靜止，則A對B的壓力減小，細(xì)繩拉力減小解析：分析A球的受力狀況，如圖1所示，B對A的支持力FN與A的重力mg的合力與細(xì)繩的拉力FT等大反向共線，依據(jù)兩個陰影三角形相像得eq\f(FN,R＋r)＝eq\f(mg,h)＝eq\f(FT,\o(OA,\s\up6(－)))，則FN＝eq\f(R＋r,h)mg，F(xiàn)T＝eq\f(\o(OA,