高考物理二轮复习热点强化2力与物体的平衡含答案

力与物体的平衡

1．(2021届河南顶尖名校联考)如图所示，工地上的建筑工人用砖夹搬运四块相同的砖，假设每块砖的质量均为m，砖与砖夹的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．当砖处于平衡状态时，已知重力加速度为g，则右边砖夹对砖施加的水平力最小为(　　)

A．　　 B．　　

C．　　 D．

【答案】B　【解析】以四块砖为研究对象，整体在竖直方向上受重力和摩擦作用，受力分析．砖恰好静止不动，则砖所受到的摩擦力刚好与其重力相等，即f1＋f2＝4mg，又f1＝f2＝μF.联立两式可得F＝，即右边砖夹对砖施加的水平力最小为F＝，B正确．

2．(2021届合肥一中六校素质测试)如图所示，一个轻质环扣与细线l1、l2连接(l1<l2)，两细线另一端分别连接着轻环P、Q，P、Q分别套在竖直面内倾角相同的固定光滑杆AB和AC上．现将重量为G的铁块挂在环扣上，铁块静止时左、右两细线的张力分别为F1和F2.下列说法中正确的是(　　)

A．F1＝F2 B．＝

C．＝ D．＝

【答案】A　【解析】对P、Q小环分析，小环受光滑杆的支持力和绳子的拉力，根据平衡条件，这两个力是一对平衡力，支持力是垂直于杆子向上的，故绳子的拉力也是垂直于杆子的．对结点O受力分析如图所示．根据平衡条件可知，F1和F2的合力F与G等值反向，如图所示．由几何关系可知，α＝β，故F1＝F2，即F1∶F2＝1∶1，A正确．

3．(2021年湖北一模)如图所示，矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上，平板与水平面夹角为θ，AC与AB的夹角也为θ.质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下，沿AC方向匀速运动．物块与平板间的动摩擦因数μ＝tan θ，重力加速度大小为g，拉力大小为(　　)

A．2mgsin θcos 　　 B．2mgsin θ

C．2mgsin 　　 D．mgsin θcos

【答案】A

4．(2021届泸县一中开学考试)(多选)如图所示，滑轮C用硬杆固定在天花板上，另一滑轮O通过细绳悬挂一物体P.把另一根细绳一端固定在天花板上的A点，另一端绕过定滑轮C后悬挂物体Q，然后把悬挂物体P的滑轮放于AC之间的细绳上，最终整个装置处于平衡，假设细绳足够长，不计一切摩擦．现把天花板上的绳端A点沿天花板稍微向左平移一小段之后又固定，系统又重新达到平衡．则以下说法正确的是(　　)

A．绳子上的拉力大小变大

B．绳子上的拉力大小不变

C．绳子AO与CO间的夹角变大

D．绳子AO与CO间的夹角不变

【答案】BD

5．(2021届荆州中学月考)如图，倾角为α＝30°的斜面固定在水平地面上，斜面上有两个质量分别为m和2m的小球A、B，它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接，弹簧轴线与斜面平行．现对A施加一水平向右、大小为F的恒力，使A、B在斜面上都保持静止，如果斜面和两个小球间的摩擦均忽略不计，此时弹簧的长度为L，则下列说法正确的是(　　)

A．弹簧的原长为L－

B．恒力F＝mg

C．小球A对斜面的压力大小为mg

D．撤去恒力F后的瞬间小球B的加速度为g

【答案】C　【解析】对B球受力分析，沿斜面建立直角坐标系，正交分解，在沿斜面方向，根据平衡条件2mgsin α＝kx，解得弹簧伸长量为x＝，则弹簧原长为L0＝L－＝L－，A错误；以A、B整体为研究对象，沿斜面方向，根据平衡条件Fcos 30°＝3mgsin 30°，解得F＝3mgtan 30°＝mg，B错误；对小球A，在垂直斜面方向上，根据平衡条件N＝mgcos α＋Fsin α＝mg＋mg＝mg，根据牛顿第三定律可知A对斜面的压力为mg，C正确；撤去F瞬间，弹簧弹力不变，B球受力仍然平衡，加速度为0，D错误．

6．(2021届安徽定远县育才中学月考)(多选)如图，两个质量都为m的球A、B用轻绳连接，A球套在水平细杆上(球孔比杆的直径略大)，对B球施加水平风力作用，结果A球与B球一起向右做匀速运动，此时细绳与竖直方向的夹角为θ.已知重力加速度为g，则(　　)

A．对B球的水平风力大小等于mgsin θ

B．轻绳的拉力等于mgcos θ

C．杆对A球的支持力等于2mg

D．杆与A球间的动摩擦因数等于tan θ

【答案】CD　【解析】对球B受力分析，受重力mBg、水平恒F力和拉力T，如图甲，根据平衡条件得，水平恒力F＝mBgtan θ，绳对B球的拉力T＝，A、B错误；把环和球当作一个整体，对其受力分析，受重力(mA＋mB)g、支持力N、恒力F和向左的摩擦力f，如图乙，根据共点力平衡条件可得，杆对A环的支持力大小N＝(mA＋mB)g＝2mg，C正确；因为A球与B球一起向右做匀速运动，所以f＝F，则A环与水平细杆间的动摩擦因数为μ＝＝＝，D正确．

甲　　　　　　　　乙

7．(多选)某玩具为了模仿小动物行走的姿势，设计了非圆形的“轮子”．现研究轮子受力情况，模型简化如图所示，四分之一圆框架OAB的OA、OB边初始位置分别处于水平和竖直方向上，光滑球形重物此时嵌在框架中与OA、OB、弧AB三边恰好接触但接触处并没有全部都产生弹力．现以O点为轴缓慢将框架在同一竖直平面内顺时针转动θ角，下列说法正确的是(　　)

A．转动θ为0至的过程，弧AB受到重物的压力逐渐变大

B．θ为时，弧AB受到重物的压力最大

C．转动一周的过程中，存在某一特定的角，此时弧AB与OA板受到重物的压力一样大

D．转动一周的过程中，OA、OB、弧AB受到重物压力的最大值一样大

【答案】CD　【解析】以O点为轴缓慢将框架在同一竖直平面内顺时针转动过程中，相当于重力沿逆时针方向转动，转动θ为0至的过程，弧AB始终不受力作用，A错误；由力的合成知识可知当θ＝π时，弧AB受到重物的压力大小为G，当θ＝时，弧AB受到重物的压力为G，则此时压力不是最大，B错误；重力的方向在弧AB弹力方向与OA板弹力方向夹角的平分线上时，弧AB与OA板受到重物的压力一样大，C正确；在两个不同的位置，OA板和OB板的弹力都会取得最大值，大小为G，则转动一周的过程中，OA、OB、弧AB受到重物压力的最大值一样大，D正确．