高考物理考前冲刺（12）受力分析与物体平衡选择题猜押练 (含详解)

高考物理冲破高分瓶颈考前必破

破（12）受力分析与物体平衡选择题猜押练

【真题引领】

1.（2019·全国卷I·T19）如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中              (　　)

A.水平拉力的大小可能保持不变

B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

【答案】B、D

解析：如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力T逐渐增大,A错误,B正确;

对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力f可能先减小后增加,C错误,D正确。

2.(2019·全国卷Ⅱ ·T16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为(　　)

A.150 kg B.100 kg C.200 kg D.200 kg

【答案】A

解析：对物块受力分析如图所示,由平衡条件得,沿斜面方向F-mgsin30°-Ff=0,沿垂直斜面方向FN-mgcos30°=0,又Ff=μFN,联立方程解得m=150 kg。故A正确,B、C、D 错误。

3.(2019·全国卷Ⅲ ·T16)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则              (　　)

A.F1=mg,F2=mg        B.F1=mg,F2=mg

C.F1=mg,F2=mg        D.F1=mg,F2=mg

【答案】D

解析：当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒工件受力平衡。对圆筒进行受力分析知圆筒受重力mg和斜面Ⅰ、Ⅱ的支持力F1'、F2'。将圆筒的重力mg沿着垂直于斜面Ⅰ和垂直于斜面Ⅱ分解,则F1'=mgcos30°=mg,F2'=mgsin30°=mg。由牛顿第三定律可知斜面对圆筒的支持力与圆筒对斜面的压力大小相等,方向相反。故F1=mg,F2=mg,D正确。

4.(2019·天津高考 ·T2) 2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是              (　　)

A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力

B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度

C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下

D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布

【答案】C

解析：以桥身为研究对象,钢索对桥身拉力的合力与桥身的重力等大反向,即钢索对索塔向下的压力在数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量对索塔受到的向下的压力无影响,因此A错误;由图甲可知2Tcosα=Mg,当索塔高度降低后,α变大,cosα变小,故T变大,因此B错误;由对选项B的分析可知,当钢索对称分布时,2Tcosα=Mg,钢索对索塔的合力竖直向下,因此C正确;如图乙进行受力分析,由正弦定理可知,只要满足=,钢索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四边形定则进行合成,其合力的方向一定是竖直向下的,所以钢索不一定要对称分布,故D错误;综上分析可知答案为C。

5.(2019·江苏高考·T2)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为              (　　)

A.       B.               C.Tsinα    D.Tcosα

【答案】C

解析：根据平衡条件可知绳对气球拉力的水平分量与风对气球的作用力平衡,由力的分解可知

F风=Tsinα,选项C正确,A、B、D错误。

【高考猜押】

6．如图所示，与水平面夹角为30°的粗糙斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体。轻绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连。物体静止在斜面上，斜面静止在地面上，弹簧测力计的示数为4.0 N。关于斜面和物体受力的判断(取g＝10 m/s2)，下列说法正确的是

A．地面对斜面的摩擦力大小为零

B．斜面受到的合力不为零

C．斜面对物体的摩擦力大小为1.0 N，方向沿斜面向上

D．斜面对物体的支持力大小为5 N，方向竖直向上

【答案】C

解析　对斜面、斜面上的物体和定滑轮整体进行受力分析，弹簧测力计对整体的拉力大小为F＝4.0 N，方向沿定滑轮右侧的绳子斜向下，可知地面对斜面的摩擦力大小不为零，选项A错误；由于斜面处于平衡状态，故斜面受到的合力为零，选项B错误；对斜面上的物体受力分析，设斜面对物体的摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得F＝mgsin 30°＋f1，解得f1＝－1.0 N，即斜面对物体的摩擦力大小为1.0 N，方向沿斜面向上，选项C正确；斜面对物体的支持力大小为FN＝mgcos 30°＝1.0×10× N＝5 N，方向垂直斜面向上，选项D错误。

7. 如图所示，斜面体A静置于粗糙水平面上，被一轻绳拴住的小球B置于光滑的斜面上，轻绳左端固定在竖直墙面上P处，此时小球静止且轻绳与斜面平行。现将轻绳左端从P处缓慢沿墙面上移到P′处，斜面体始终处于静止状态，则在轻绳移动过程中

A．轻绳的拉力先变小后变大

B．斜面体对小球的支持力逐渐增大

C．斜面体对水平面的压力逐渐增大

D．斜面体对水平面的摩擦力逐渐减小

【答案】D

解析　小球受力如图所示，小球受到斜面体的支持力FN1及轻绳拉力F的合力始终与小球重力G1，等大反向，当轻绳左端上升时，F增大，FN1减小，故A、B错误；

对斜面体A进行受力分析，如图2所示，随小球对斜面压力F′N1的减小，由受力平衡可知，水平面对斜面体的支持力FN2逐渐减小，摩擦力Ff逐渐减小，由牛顿第三定律可知C错误、D正确。

8．如图所示，横截面为直角三角形的斜劈P，靠在粗糙的竖直墙面上，力F通过球心水平作用在光滑球Q上，系统处于静止状态，当力F增大时，系统仍保持静止，下列说法正确的是

A．斜劈P所受合外力增大

B．球Q对地面的压力不变

C．墙面对斜劈P的摩擦力增大

D．斜劈P对竖直墙壁的压力增大

【答案】　D

解析　球Q和斜劈P受力如图。

对球Q：由平衡条件得

F＝FN2sin θ

FN1＝FN2cos θ＋GQ

随着F的增大，FN2和FN1均增大。

对斜劈P，由于处于静止状态，其合外力始终为零。

随着FN2的增大，FN2′增大，FN3增大，但由于不知最初摩擦力的方向，所以摩擦力的大小变化不能确定。故只有答案D正确。

9．如图所示，挡板竖直固定在地面上，一滑块m放在水平地面上，其上表面呈弧形且左端最薄，一球M搁在挡板与弧形滑块间，用水平推力F作用在弧形滑块上，使球与滑块均静止，一切摩擦均不计。现将滑块水平向左推过一较小的距离，球仍搁在挡板与滑块间且处于静止状态，则与原来相比

A．推力F减小　　　　　      B．滑块对球的弹力增大

C．挡板对球的弹力减小        D．水平地面对滑块的弹力增大

【答案】B

解析　画出M的受力图，当滑块向左移动一小段距离，球M受力动态图如图。由图可知θ变大，FN1变大、FN2变大。对整体，水平方向F＝FN2，可知F变大。故B正确。

10．如图甲所示，在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A，其质量为M，两个底角均为30°。两个完全相同的、质量均为m的小物块p和q恰好能沿两侧匀速下滑。若现在对两物块同时各施加一平行于斜劈侧面的力F1、F2，且F1<F2，如图乙所示，则在p和q下滑的过程中，下列说法正确的是

A．斜劈A仍保持静止

B．斜劈A受到地面向右的摩擦力作用

C．斜劈A对地面的压力小于(M＋2m) g

D．斜劈A对地面的压力大于(M＋2m) g

【答案】A

解析　甲图中，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故支持力为(M＋2m) g，没有摩擦力；在图乙中，物体p、q对斜劈的压力和摩擦力大小不变，故斜劈受力情况不变，故斜劈A仍保持静止，斜劈A对地面的压力大小等于(M＋2m) g，与地面间没有摩擦力。

11．(多选)如图，粗糙水平面上a、b、c、d四个相同小物块用四根完全相同的轻弹簧连接，正好组成一个等腰梯形，系统静止。a、b之间，a、c之间以及b、d之间的弹簧长度相同且等于c、d之间弹簧长度的一半，a、b之间弹簧弹力大小为c、d之间弹簧弹力大小的一半。若a受到的摩擦力大小为f，则

A．a、b之间的弹簧一定是压缩的

B．b受到的摩擦力大小为f

C．c受到的摩擦力大小为f

D．d受到的摩擦力大小为2f

【答案】ABC

解析　由题意知a、b之间的弹簧不可能处于伸长状态，即a、b间的弹簧一定处于压缩状态，A正确；由对称性可知a、b两小物块的受力类似，则b受到的摩擦力大小也为f，B正确；由几何关系可知a、b之间的弹簧与a、c之间的弹簧夹角为120°，则对小物块a受力分析，受a、b间弹簧向左的弹力，受a、c间弹簧斜向右上方的弹力，两弹力的大小相等，且夹角为120°，因此小物块a所受的摩擦力f等于弹力的大小；对小物块c受力分析如图所示，受a、c间弹簧的弹力f，受c、d间弹簧的拉力2f，则图中的F为两弹簧弹力的合力，由平衡条件可知F的大小等于所受的摩擦力大小，则由余弦定理可解得F＝＝f，同理d的摩擦力大小与c相等，C正确，D错误。

12．(多选)如图所示，物体A、B用细绳与轻弹簧连接后跨过滑轮。A静止在倾角为45°的粗糙斜面上，B悬挂着。已知质量mA＝3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°减小到30°，那么下列说法中正确的是

A．弹簧的弹力将增大

B．物体A对斜面的压力将增大

C．物体A受到的静摩擦力将减小

D．物体A可能被拉动

【答案】BC

解析　对物体B受力分析，受重力和拉力，由二力平衡得到：T＝mBg，则知弹簧的弹力不变，故A错误；原来有3mBgsin 45°－mBg＝f1，后来3mBgsin 30°－mBg<f1，可见物体A并未滑动，而且静摩擦变小。物体A对斜面的压力为：N＝mAgcos θ，θ减小，N将增大，故BC正确。物体A所受的最大静摩擦力fm＝μN，因为N变大，故最大静摩擦力变大，而静摩擦力减小，故物体A不可能被拉动，选项D错误。

13．(多选)如图所示，倾角θ＝30°的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接滑轮的轻杆沿竖直方向，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态，已知C的质量为2m，A、B质量均为m，则下列说法正确的是

A．定滑轮受到轻杆的作用力为mg

B．C受到水平面的摩擦力为mg

C．B受到C间摩擦力大小为mg

D．水平面对C的支持力为mg

【答案】ACD

解析　对A分析，A受到绳子的拉力和重力作用，故有T＝mg，同一条绳子上的拉力相同，所以绳子对B的拉力大小也为mg，对B分析，B受到绳子的拉力，斜面的支持力，重力，规定沿斜面向下为正，在沿斜面方向上有mgsin 30°－T＋f＝0，解得f＝mg，为正，说明沿斜面向下，C正确；将BC看做一个整体，整体受到绳子斜向上的拉力，重力，和支持力，水平方向的摩擦力，在竖直方向上有N＋Tsin 30°＝3mg，解得N＝mg，在水平方向上f′＝Tcos 30°＝mg，故B错误D正确；对定滑轮分析，受轻杆的作用力和两条绳子的拉力，其中两条绳子的拉力大小为mg，夹角为60°，根据平行四边形可得轻杆对滑轮的作用F＝mg，A正确。