2022年高考物理物体的平衡练习

这是一份2022年高考物理物体的平衡练习，共5页。试卷主要包含了选择题，论述等内容，欢迎下载使用。
1．(2009·高考江苏卷)用一根长1m的轻质细绳将一幅质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上．已知绳能承受的最大张力为10N.为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为(g取10m/s2)( )
A.eq \f(\r(3),2)m B.eq \f(\r(2),2)m C.eq \f(1,2)m D.eq \f(\r(3),4)m
【解析】 本题主要考查受力分析、物体的平衡知识，意在考查考生运用物理知识处理实际问题的能力．画框处于平衡状态、所受合力为零，绳子所能承受的最大拉力等于画框的重力，根据力的平行四边形定则可知，两绳间的夹角为120°，则两个挂钉间的最大距离为eq \f(\r(3),2)m，A正确．
【答案】 A
2．(2008·全国Ⅱ)如图，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间的动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是( )
A.eq \f(2,3)tanα B.eq \f(2,3)ctα
C．tanα D．ctα
【解析】 A、B两小物块受到斜面的支持力均为mgcsα，所受滑动摩擦力分别为：fA＝μAmgcsα，fB＝μBmgcsα，对整体受力分析结合平衡条件可得：2mgsinα＝μAmgcsα＋μBmgcsα，且μA＝2μB，解之得：μB＝eq \f(2,3)tanα，A正确．
【答案】 A
3．(2009·黄冈质检)如图所示，在倾角为α的斜面上，小木块受到一个水平力F(F≠0)的作用处于静止状态，则小木块受到斜面的支持力和摩擦力的合力的方向可能是( )
A．竖直向上 B．斜向右上
C．斜向右下 D．斜向左上
【解析】 考查力的合成与分解．小木块受到四个力作用，竖直向下的重力G、水平向右的推力F、斜面的支持力与摩擦力，由于支持力与摩擦力的大小无法确定，但根据共点力的平衡规律可知支持力和摩擦力的合力与重力G与推力F的合力等大反向，G与F的合力斜向右下，故所求合力方向斜向左上，D正确．
【答案】 D
4．(2009·安徽皖南八校联考)如图所示，A、B是两个位于固定斜面上的正方体物块，它们的质量相等，F是沿水平方向作用于A上的外力，已知A、B的接触面，A、B与斜面的接触面均光滑，下列说法正确的是( )
A．A对B的作用力大于B对A的作用力
B．A、B可能沿斜面向下运动
C．A、B对斜面的压力相等
D．A、B所受合外力沿水平方向的分力相等
【解析】 A、B间的作用力大小相等、方向相反，故A错误；A、B有可能静止在斜面上，还有可能沿斜面向上或向下运动，故B正确；由力的合成知识可知A对斜面的压力大于B对斜面的压力，故C错误；不管A、B做何种性质的运动，它们的运动情况相同，它们沿水平方向的分运动的加速度相同，由F合＝ma可知它们受到的合外力沿水平方向的分力相等，故D正确．
【答案】 BD
5．(2010·洛阳二高月考)如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，B放在粗糙的水平桌面上．滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是F＝20eq \r(3)N，∠cO′a＝120°，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是
( )
A．弹簧的弹力为20N
B．重物A的质量为2kg
C．桌面对物体B的摩擦力为10eq \r(3)N
D．细线OP与竖直方向的夹角为60°
【解析】 选取滑轮作为研究对象，滑轮两侧细线的夹角为60°，设滑轮两侧细线中拉力为Fa，则有Fa＝mAg，F＝2Facs30°，联立解得重物A的质量为mA＝2kg，Fa＝20N，选项B正确；将O′a中的拉力Fa沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件得Facs30°＝Fb，Fasin30°＝Fc，解得弹簧的弹力为Fc＝10N，选项A错误；细线O′b中拉力Fb＝10eq \r(3)N，对物体B由平衡条件得桌面对物体B的摩擦力为10eq \r(3)N，选项C正确；细线OP的方向在滑轮两侧细线夹角的平分线上，与竖直方向的夹角为30°，选项D错误．
【答案】 BC
6．如图所示是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图．使用时，用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长．撑竿与墙壁间的夹角越来越小．设该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，则下列说法正确的是( )
A．F1增大，F2减小
B．F1减小，F2增大
C．F1、F2均增大
D．F1、F2均减小
【解析】 以涂料滚为研究对象，受重力、撑竿对涂料滚的推力F1、墙壁对涂料滚的压力F2，由平衡条件可得，F1与F2的合力与重力构成平衡力．由平行四边形定则和图解法(如图)可知F1＝mg/csθ，F2＝mgtanθ，当θ变小时F1、F2均减小，故选D项．
【答案】 D
7．一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如右图所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是( )
A．FN先减小，后增大
B．FN始终不变
C．F先减小，后增大
D．F始终不变
【解析】 取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力(大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形(如图中画斜线部分)，此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解．
如图所示，力三角形与几何三角形OBA相似，设AO高为H，BO长为L，绳长AB为l，则由对应边成比例可得：
eq \f(G,H)＝eq \f(FN,L)＝eq \f(F,l)，
式中G、H、L均不变，l逐渐变小，所以可知FN不变，F逐渐变小．
【答案】 B
8．我国国家大剧院外部呈椭球型，假设国家大剧院的顶部为半球形，一警卫人员为执行特殊任务，必须冒险在大剧院顶部向上缓慢爬行(如图所示)，他在向上爬行的过程中
( )
A．大剧院顶部对他的支持力变大
B．大剧院顶部对他的支持力变小
C．大剧院顶部对他的摩擦力变大
D．大剧院顶部对他的摩擦力变小
【解析】 警卫人员在大剧院顶部的受力为：竖直向下的重力、沿半径方向的支持力和沿切线方向的摩擦力．且始终满足G2＝Feq \\al(2,f)＋Feq \\al(2,N)，警卫人员在大剧院顶部向上缓慢爬行时，顶部对他的支持力变大(可用极限法判断)，顶部对他的摩擦力变小，故A、D正确．
【答案】 AD
9．如图所示，吸附在竖直墙壁上的挂衣服的钩子，对它的受力分析正确的是
( )
A．钩子受到的摩擦力是垂直墙壁向里的
B．钩子不受摩擦力的作用
C．钩子受到的摩擦力与它的重力相平衡
D．钩子不下落是因为它受到的重力和它受到的吸附力相平衡
【解析】 根据物体平衡的条件可知：钩子在竖直方向必受到一个摩擦力与重力平衡，重力方向竖直向下，所以摩擦力方向必竖直向上，AB项错误，C项正确；重力是由摩擦力平衡的，D项错误．故选C项．
【答案】 C
10．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大，整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中F1、F2、F3各如何变化？
【解析】 如图所示，分别作出A和B的受力图，以B为研究对象，若F缓慢增大，则F1和F2均缓慢增大．再以A为研究对象，由于F2′(与F2大小相等)缓慢增大，故FN、Ff缓慢增大，FN、Ff的合力F3也就缓慢增大．
【答案】 均缓慢增大
二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)
11．如右图所示，固定的竖直大圆环半径为R，劲度系数为k的弹簧原长为L(L