2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练一力与物体的平衡

这是一份2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练一力与物体的平衡，共7页。

A．黑板擦与黑板间存在三对作用力与反作用力
B．黑板擦一共受到3个力的作用
C．黑板擦受到的磁吸引力大于黑板对它的弹力
D．黑板对黑板擦的作用力为零
解析：黑板擦受到的磁吸引力与黑板对它的弹力，大小相等、方向相反，故C错误；黑板擦受到重力、支持力、摩擦力和吸引力，黑板擦一共受到4个力的作用，故B错误；黑板与黑板擦间存在三对作用力与反作用力，相互作用的弹力、相互作用的磁力，相互作用的静摩擦力，故A正确；黑板对黑板擦的作用力与其自身重力等大反向，不为零，故D错误。
2.(2024·潮州市期末)如图所示，沿竖直方向悬挂着一铁制棋盘，具有磁性的棋子能被吸附在棋盘上保持静止状态，忽略棋子间的相互作用力。对于被吸附在棋盘上由不同材质制成的棋子，下列说法正确的是( A )
A．越重的棋子所受摩擦力越大
B．磁性越大的棋子所受摩擦力越大
C．与棋盘接触面积越大的棋子所受摩擦力越大
D．接触面越粗糙的棋子所受摩擦力越大
解析：根据棋子受力平衡可知棋子所受到的摩擦力大小始终等于棋子的重力，与磁性强弱无关，故A正确，B错误；根据前面分析可知棋子所受到的摩擦力大小等于棋子的重力，故棋子与棋盘间接触面积越大，棋子所受的摩擦力不一定越大，同理接触面越粗糙的棋子所受摩擦力不一定越大，故C、D错误。
3．(多选)(2024·佛山市质检) 如图所示的“空气弹簧”是由多个充气橡胶圈叠加制成，其“劲度系数”与圈内充气的多少有关。橡胶圈内充气越多，则( BC )
A．橡皮圈越容易被压缩
B．橡皮圈越不容易被压缩
C．空气弹簧的“劲度系数”越大
D．空气弹簧的“劲度系数”越小
解析：橡胶圈内充气越多，橡胶圈内气体的压强越大，橡皮圈越不容易被压缩，则空气弹簧的“劲度系数”越大。
4．(2024·广东省二模)家用燃气炉架如图甲所示，其有四个对称分布的爪，若将总质量一定的锅放在炉架上，如图乙所示(侧视图)，忽略爪与锅之间的摩擦力，若锅是半径为R的球面，正对的两爪间距为d，则下列说法正确的是( A )
A．R越大，爪与锅之间的弹力越小
B．R越大，爪与锅之间的弹力越大
C．d越大，锅受到的合力越大
D．d越大，爪与锅之间的弹力越小
解析：对锅进行受力分析如图所示，炉架的四个爪对锅的弹力的合力与锅受到的重力大小相等，方向相反，即4F cs θ＝mg，cs θ＝ eq \f(\r(R2－\f(d2,4)),R) ，则R越大，爪与锅之间弹力越小，故A正确，B错误；同理d越大，爪与锅之间弹力越大，锅受到的合力为零，故C、D错误。
5．图甲所示的是一直角斜槽，斜槽的棱MN与水平面的夹角为θ，两槽面关于竖直面对称。图乙是斜槽的截面图，一个横截面为正方形的物块恰能沿此斜槽匀速下滑。若两槽面的材料相同，则物块和槽面之间的动摩擦因数为( B )
A． eq \f(1,2) tan θ B． eq \f(\r(2),2) tan θ
C．tan θ D． eq \r(2) tan θ
解析：物块恰能沿斜槽匀速下滑，根据平衡条件有mg sin θ＝2f， eq \r(2) FN＝mg cs θ，f＝μFN，联立可得μ＝ eq \f(\r(2),2) tan θ。
6．(2024·广东四校期末)筷子夹球游戏深受人们的喜爱，选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器，在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷(两根筷子及球心在同一水平面内)夹着乒乓球的俯视图如图所示，则下列说法正确的是 ( C )
A．乒乓球受到四个力的作用
B．如果乒乓球静止，则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上
C．如果乒乓球静止，减小筷子间夹角θ，筷子对乒乓球的作用力大小不变
D．如果乒乓球加速运动，筷子对乒乓球的弹力大小大于乒乓球对筷子的弹力大小
解析：乒乓球受到重力、两个筷子对它的弹力、两个筷子对它的摩擦力共五个力的作用，故A错误；如图所示，如果乒乓球静止，两个筷子对乒乓球的弹力的合力水平向左，所以两个摩擦力在水平方向都有分量，分量的合力向右，即FNsin θ＝f水平cs θ，乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是竖直向上，故B错误；如果乒乓球静止，两筷子夹角θ无论怎么变化，筷子给乒乓球的作用力总是与乒乓球的重力抵消，大小相等，即筷子给乒乓球的作用力保持不变，C正确；筷子对乒乓球的弹力和乒乓球对筷子的弹力是一对作用力与反作用力，无论乒乓球是否有加速度，这两个力的大小总是相等的，故D错误。
7.如图所示，质量为m的木箱在大小为F的水平外力作用下，沿倾角为θ的斜面匀速向上运动。不计空气阻力。下列说法正确的是( C )
A．木箱所受合力大小为mg sin θ＋F cs θ
B．斜面对木箱的支持力大小为mg cs θ
C．斜面对木箱的摩擦力大小为F cs θ－mg sin θ
D．斜面对木箱作用力的合力大小为F＋mg
解析：由于木箱沿着斜面匀速向上运动，根据木箱受力平衡得木箱所受合力大小为0，A错误；由于垂直于斜面方向木箱受力平衡，可得斜面对木箱的支持力大小FN＝F sin θ＋mg cs θ，B错误；由于沿斜面方向木箱受力平衡，有F cs θ＝f＋mg sin θ，得斜面对木箱的摩擦力大小f＝F cs θ－mg sin θ，C正确；斜面对木箱作用力的合力大小与重力和外力F的合力大小相同，即F合＝ eq \r(F2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(mg))2) ，D错误。
8.(多选)如图所示，一内表面光滑的半圆形凹槽放在粗糙的水平地面上，物块(可看作质点)静置于槽内最底部的A点处。现用一方向不变的斜向上的推力F把物块从A点沿着凹形槽缓慢推至B点，整个过程中，凹槽始终保持静止。设物块受到凹槽的支持力为FN，则在上述过程中，下列说法正确的是( BC )
A．F和FN都一直增大
B．F一直增大，FN先减小后增大
C．地面对凹槽的支持力一直减小
D．地面对凹槽的摩擦力保持不变
解析：由题意可知，在力F缓慢推动物块的过程中，物块处于动态平衡，且重力为恒力始终不变，推力的方向始终不变，重力、推力、圆弧面对物块的弹力三力始终平衡，合力为零，则可做出力的矢量三角形，如图所示，根据动态变化过程中的矢量三角形可知，推力F逐渐增大，圆弧面对物块的弹力FN先减小后增大，故A错误，B正确；将小物块和凹槽看成一个整体，由整体法分析可知，推力F斜向右上方，方向不变，但大小始终在增大，因此力F在竖直方向和水平方向的分力都在增大，由平衡条件可得，竖直方向有(M＋m)g＝F sin θ＋FN′，水平方向有f＝F cs θ，则地面对凹槽的支持力一直减小，地面对凹槽的摩擦力一直增大，故C正确，D错误。
9.如图所示，木板B放置在粗糙水平地面上，O为光滑铰链。轻杆一端与铰链O固定连接，另一端固定连接一质量为m的小球A。现将轻绳一端拴在小球A上，另一端通过光滑的定滑轮O′由力F牵引，定滑轮位于O的正上方，整个系统处于静止状态。现改变力F的大小使小球A和轻杆从图示位置缓慢运动到O′正下方，木板始终保持静止，则在整个过程中( D )
A．外力F大小不变
B．轻杆对小球的作用力大小变小
C．地面对木板的支持力逐渐减小
D．地面对木板的摩擦力逐渐减小
解析：对小球A进行受力分析，三力构成矢量三角形，如图所示，根据几何关系可知矢量三角形与△O′OA相似，因此 eq \f(mg,OO′) ＝ eq \f(F,O′A) ＝ eq \f(F′,OA) ，缓慢运动过程中O′A越来越小，则F逐渐减小，故A错误；由于OA长度不变，杆对小球的作用力大小不变，故B错误；对木板，杆对木板的作用力大小不变，方向向右下，但杆的作用力与竖直方向的夹角越来越小，所以地面对木板的支持力逐渐增大，地面对木板的摩擦力逐渐减小，故C错误，D正确。
10．如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电小球M连接，定滑轮左侧连接物块b的一段细绳与斜面平行，带负电的小球N用绝缘细线悬挂于P点。设两带电小球在缓慢漏电的过程中，两球心始终处于同一水平面上，并且b、c都处于静止状态，下列说法正确的是( B )
A．b对c的摩擦力一定减小
B．地面对c的支持力一定变大
C．c对地面的摩擦力方向一定向左
D．地面对c的摩擦力一定变大
解析：小球不断漏电，所以两小球所受库仑力逐渐减小，根据平衡条件可知绳子的拉力不断减小，所以b所受的拉力也不断减小，若b相对于斜面有向上运动的趋势，则b对c的摩擦力减小，若b相对于斜面有向下运动的趋势，则b对c的摩擦力增大，A错误；将b和c看成一个整体，其受重力(方向竖直向下)，支持力(方向竖直向上)，绳子给的拉力(方向沿斜面向上)以及摩擦力，根据正交分解法可知，竖直方向上有拉力在竖直方向上的分力与支持力的合力等于重力，当拉力减小时，地面对c的支持力一定变大，在水平方向上有拉力在水平方向上的分力等于摩擦力，所以摩擦力一定向左，由牛顿第三定律得c对地面的摩擦力方向一定向右，当拉力不断减小时，地面对c的摩擦力也不断减小，B正确，C、D错误。
11．如图所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的O、O′两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的x轴与导体棒及OO′平行，z轴竖直向上。若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ，则磁感应强度可能 ( D )
A．沿x轴正方向，大小为 eq \f(mg,IL)
B．沿y轴正方向，大小为 eq \f(mg cs θ,IL)
C．沿z轴正方向，大小为 eq \f(mg tan θ,IL)
D．沿细线向下，大小为 eq \f(mg sin θ,IL)
解析：若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力，导体棒不可能在题图所示位置保持静止，A错误；若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向竖直向上，导体棒不可能在题图所示位置保持静止，B错误；若磁感应强度沿z轴正方向，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向沿y轴负方向，导体棒不可能在题图所示位置保持静止，C错误；若磁感应强度沿细线向下，大小为 eq \f(mg sin θ,IL) ，则安培力大小F安＝mg sin θ，方向与细线垂直斜向右上方，安培力与细线的拉力的合力恰好与重力平衡，且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ，D正确。
12．如图所示，两根间距为l的平行金属导轨在同一水平面内，质量为m的金属杆ab垂直放在导轨上。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与金属杆垂直且与导轨平面成θ角斜向上。闭合开关S，当电路中的电流为I时，金属杆ab处于静止状态，重力加速度为g。求：
(1)金属杆ab受到的安培力大小F；
(2)导轨对金属杆ab的支持力大小N；
(3)滑动变阻器的滑片P向右移动，金属杆ab受到的支持力减小，金属杆ab仍保持静止。某同学认为：由于金属杆ab受到的支持力减小，所以它受到的摩擦力减小。你是否同意该同学的说法，请分析说明。
解析：(1)金属杆ab受力示意图如图所示，
磁场对金属杆ab的安培力大小F＝BIl。
(2)竖直方向根据受力平衡可得N＋F cs θ＝mg，解得N＝mg－BIl cs θ。
(3)不同意该同学的说法。金属杆ab所受摩擦力f为静摩擦力，其大小与支持力无关；由于金属杆ab处于静止状态，其所受静摩擦力大小等于安培力在水平方向的分力大小，即f＝BIl sin θ，因此金属杆ab中电流增大时，金属杆ab所受静摩擦力变大。
答案：(1)BIl (2)mg－BIl cs θ
(3)不同意，分析见解析