2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試專題強(qiáng)化練一力與物體的平衡

專題強(qiáng)化練(一)力與物體的平衡1．如圖，飲料罐內(nèi)留有適量液體，恰能斜立在水平桌面上．則()A．整個(gè)罐體受重力、彈力、摩擦力B．罐體受到桌面的彈力小于整體的重力C．罐體受到桌面的彈力沿罐身斜向左上方D．罐體受到桌面的彈力的作用點(diǎn)與整體的重心在同一條豎直線上解析：飲料罐受到水平面的支持力垂直于接觸面豎直向上，重力豎直向下，假設(shè)水平方向受到摩擦力，飲料罐不能處于平衡狀態(tài)，所以水平方向沒(méi)有摩擦力，豎直方向上只有重力和支持力，根據(jù)共點(diǎn)力平衡，罐體受到桌面的彈力的作用點(diǎn)與整體的重心在同一條豎直線上，故D項(xiàng)正確，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選D.答案：D2．如圖甲為某風(fēng)景旅游區(qū)的觀光索道．某段時(shí)間其運(yùn)行的簡(jiǎn)化示意圖如圖乙，纜索傾角為37°，纜車通過(guò)卡扣固定懸掛在纜索上，在纜索的牽引下一起斜向上勻速運(yùn)動(dòng)．已知纜車和卡扣的總質(zhì)量為m，運(yùn)行過(guò)程中纜車始終處于豎直方向，重力加速度為g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說(shuō)法正確的是()A．纜索對(duì)卡扣的摩擦力為0.6mgB．纜索對(duì)卡扣的作用力為0.8mgC．卡扣受到的合外力為mgD．運(yùn)行過(guò)程中纜車處于超重狀態(tài)解析：纜車通過(guò)卡扣固定懸掛在纜索上，在纜索的牽引下一起斜向上勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)纜車和卡扣受力分析如圖：根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知f＝mgsin37°＝eq\f(3,5)mg，故A項(xiàng)正確；纜索對(duì)卡扣的作用力為mg，卡扣受到的合外力為0，故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；運(yùn)行過(guò)程中纜車處于平衡狀態(tài)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選A.答案：A3．如圖所示為智能機(jī)器人協(xié)助派件員分揀快遞的場(chǎng)景，派件員將包裹放在機(jī)器人的水平托盤(pán)上后，機(jī)器人通過(guò)掃碼讀取目的地信息，并生成最優(yōu)路線，將不同目的地的包裹送至不同的位置，從而實(shí)現(xiàn)包裹的分揀功能．關(guān)于機(jī)器人和包裹，下列說(shuō)法正確的是()A．機(jī)器人加速前進(jìn)則包裹對(duì)水平托盤(pán)的摩擦力方向向后B．包裹受到向上的支持力是包裹發(fā)生形變產(chǎn)生的C．包裹對(duì)機(jī)器人的壓力和機(jī)器人對(duì)包裹的支持力是一對(duì)平衡力D．包裹隨著機(jī)器人一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹受到向前的摩擦力解析：機(jī)器人加速前進(jìn)時(shí)，相對(duì)包裹機(jī)器人有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故此時(shí)包裹對(duì)水平托盤(pán)的摩擦力方向向后，A項(xiàng)正確；包裹受到向上的支持力是托盤(pán)發(fā)生形變產(chǎn)生的，B項(xiàng)錯(cuò)誤；包裹對(duì)機(jī)器人的壓力和機(jī)器人對(duì)包裹的支持力是一對(duì)相互作用力，C項(xiàng)錯(cuò)誤；包裹隨著機(jī)器人一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，包裹加速度為零，故此時(shí)不受到摩擦力，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選A.答案：A4．在建筑工地上經(jīng)常使用吊車起吊貨物．為了研究問(wèn)題方便，把吊車簡(jiǎn)化成如圖所示的模型，支撐硬桿OP的一端裝有定滑輪，另一端固定在車體上，質(zhì)量不計(jì)的鋼絲繩索繞過(guò)定滑輪吊起質(zhì)量為m的物件緩慢上升，不計(jì)定滑輪質(zhì)量和滑輪與繩索及軸承之間的摩擦，重力加速度為g.則下列說(shuō)法中正確的是()A．鋼絲繩索對(duì)定滑輪的作用力方向豎直向下B．鋼絲繩索對(duì)定滑輪的作用力方向一定沿著OP方向C．鋼絲繩索對(duì)定滑輪的作用力大小等于2mgD．鋼絲繩索對(duì)定滑輪的作用力大小小于2mg解析：對(duì)定滑輪受力分析：OA段繩索受到的拉力與OC段受到的拉力相等，對(duì)物體根據(jù)平衡條件可得繩索對(duì)物體的拉力大小為T(mén)＝mg，所以O(shè)A段繩索受到的拉力等于mg，設(shè)兩段繩索之間的夾角為2θ，由于同一條繩索拉力相等，則兩段繩索的合力沿角平分線方向，如圖所示；根據(jù)平衡條件可得：2Tcosθ＝F，解得：F＝2mgcosθ；由于θ>0，所以O(shè)B桿對(duì)定滑輪的支持力F<2mg，故D項(xiàng)正確；故選D.答案：D5．如圖所示，起重機(jī)將重力為G的正方形工件緩緩吊起．四根等長(zhǎng)的鋼繩(質(zhì)量不計(jì))，一端分別固定在正方形工件的四個(gè)角上，另一端匯聚成結(jié)點(diǎn)掛在掛鉤上，結(jié)點(diǎn)到每個(gè)角的距離均與正方形的對(duì)角線長(zhǎng)度相等，則每根鋼繩的受力大小為()A.eq\f(1,4)G B.eq\f(\r(2),4)GC.eq\f(\r(3),6)G D.eq\f(1,2)G解析：設(shè)每根鋼絲繩的拉力為F，由題意可知每根繩與豎直方向的夾角為30°，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得4Fcos30°＝G，解得F＝eq\f(\r(3),6)G.A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．故選C.答案：C6.一位同學(xué)將水杯豎直握在手里，勻速走在校道上，如果水杯離地的高度保持不變，則()A．手握得更緊，可以增大摩擦力B．如果同學(xué)靜止，手對(duì)水杯的作用力變小C．如果同學(xué)加速往前跑，手對(duì)水杯的作用力不變D．無(wú)論同學(xué)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，手對(duì)水杯的摩擦力保持不變解析：由平衡條件得f＝mg可知，手握得更緊，摩擦力不變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；如果同學(xué)勻速走或靜止，水杯都處于平衡狀態(tài)，手對(duì)水杯的作用力與重力等大反向，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；同學(xué)勻速走時(shí)，手對(duì)水杯作用力大小為mg，方向豎直向上．如果同學(xué)加速往前跑，手對(duì)水杯的作用力與重力不平衡，大小不等，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)論同學(xué)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，水杯在豎直方向平衡，手對(duì)水杯的摩擦力保持不變，為mg.故D項(xiàng)正確．故選D.答案：D7．(多選)利用物理模型對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，是一種重要的科學(xué)思維方法．如圖甲所示為拔河比賽時(shí)一位運(yùn)動(dòng)員的示意圖，可以認(rèn)為靜止的運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)．該情形下運(yùn)動(dòng)員可簡(jiǎn)化成如圖乙所示的一質(zhì)量分布均勻的鋼管模型．運(yùn)動(dòng)員在拔河時(shí)身體緩慢向后傾倒，可以認(rèn)為鋼管與地面的夾角θ逐漸變小，在此期間，腳與水平地面之間沒(méi)有滑動(dòng)，繩子的方向始終保持水平．已知當(dāng)鋼管受到同一平面內(nèi)不平行的三個(gè)力而平衡時(shí)，三個(gè)力的作用線必交于一點(diǎn)．根據(jù)上述信息，當(dāng)鋼管與地面的夾角θ逐漸變小時(shí)，下列說(shuō)法正確的有()A．地面對(duì)鋼管支持力的大小不變B．地面對(duì)鋼管的摩擦力變大C．地面對(duì)鋼管作用力的合力變大D．地面對(duì)鋼管作用力的合力大小不變解析：對(duì)鋼管受力分析，鋼管受重力G、繩子的拉力T、地面對(duì)鋼管豎直向上的支持力FN、水平向左的摩擦力Ff，可知FN＝mg，F(xiàn)f＝T＝eq\f(mg,tanθ)，即隨著鋼管與地面夾角的逐漸變小，地面對(duì)鋼管支持力的大小不變，地面對(duì)鋼管的摩擦力變大，故A、B兩項(xiàng)正確；對(duì)鋼管受力分析，可認(rèn)為鋼管受到重力G、繩子的拉力T和地面對(duì)鋼管作用力的合力F三個(gè)力，鋼管平衡，三個(gè)力的作用線必交于一點(diǎn)，由此可知F方向沿鋼管斜向上，與水平面夾角為α(鋼管與水平面的夾角為θ)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知F＝eq\f(mg,sinα)，T＝eq\f(mg,tanα).當(dāng)鋼管與地面的夾角θ逐漸變小，同時(shí)α也減小，地面對(duì)鋼管作用力的合力變大，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選ABC.答案：ABC8．(多選)如圖，細(xì)繩MN兩端固定在兩個(gè)等高點(diǎn)上，搭在細(xì)繩上的輕滑輪O下方用細(xì)線懸掛重物P，開(kāi)始時(shí)重物靜止在最低處，當(dāng)在重物上施加適當(dāng)?shù)耐屏，緩慢使它往右上方移動(dòng)，若此過(guò)程中重物與滑輪間的細(xì)線拉力大小不變，重物只在同一個(gè)豎直面內(nèi)移動(dòng)，不計(jì)一切摩擦阻力，則()A．推力F的方向保持不變B．推力F的大小逐漸增大C．細(xì)繩MN中的張力逐漸減小D．細(xì)繩MN中的張力逐漸增大解析：設(shè)MN細(xì)繩張為T(mén)1，重物與滑輪間的細(xì)線拉力為T(mén)0，重物質(zhì)量為m，開(kāi)始時(shí)重物靜止在最低處，可知T0＝mg，由于細(xì)繩MN兩端固定，細(xì)繩長(zhǎng)度一定，可知滑輪緩慢移動(dòng)的軌跡為一個(gè)橢圓，且最低點(diǎn)位于橢圓的短軸上，可知滑輪緩慢右移時(shí)，滑輪兩側(cè)細(xì)繩之間的夾角θ逐漸減小，則有T0＝mg＝2T1coseq\f(θ,2)，由于θ逐漸減小，可知MN細(xì)繩張力T1逐漸減小，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)上述可知，重物與滑輪間的細(xì)線拉力T0的方向始終沿滑輪兩側(cè)細(xì)繩之間夾角的角平分線，則細(xì)線拉力T0方向與重力方向之間的夾角α為鈍角，且逐漸減小，以重物為對(duì)象，由于T0一直等于mg，則有F＝2mgcoseq\f(α,2)，α角逐漸減小，可知推力F的大小逐漸增大，推力F的方向發(fā)生改變，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．故選BC.答案：BC9.筷子是中國(guó)人常用的飲食工具，也是中華飲食文化的標(biāo)志之一．筷子在先秦時(shí)稱為“挾”，漢代時(shí)稱“箸”，明代開(kāi)始稱“筷”．如圖所示，用筷子夾質(zhì)量為m的玻璃球，筷子均在豎直平面內(nèi)，且筷子和豎直方向的夾角均為θ，為使玻璃球靜止，求每根筷子對(duì)玻璃球的壓力N的取值范圍？已知玻璃球與筷子之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度取g.解析：筷子對(duì)玻璃球的壓力太小，玻璃球有下滑的趨勢(shì)，最大靜摩擦力沿筷子向上，如圖(a)所示．玻璃球平衡，有2Nsinθ＋2fcosθ＝mg，f＝μN(yùn)，聯(lián)立解得N＝eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）).筷子對(duì)玻璃球的壓力太大，玻璃球有上滑的趨勢(shì)，最大靜摩擦力沿筷子向下，如圖(b)所示．玻璃球平衡，有2N′sinθ＝mg＋2f′cosθ，F(xiàn)′＝μN(yùn)′，聯(lián)立解得N′＝eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）).綜上，筷子對(duì)玻璃球的壓力的取值范圍eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）)≤N≤eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）).答案：eq\f(mg,2（sinθ＋μcosθ）)≤N≤eq\f(mg,2（sinθ－μcosθ）)10．用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示．兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車上，傾角分別為30°和60°.重力加速度為g.求：(1)當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，圓筒對(duì)斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小F1、F2分別為多少？(2)當(dāng)卡車沿平直公路做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度a大小為eq\f(\r(3),6)g時(shí)，斜面Ⅰ、Ⅱ?qū)A筒的壓力的大小F3、F4分別為多少？解析：(1)以工件為研究對(duì)象，受力分析如圖所示．根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可知，斜面Ⅰ、Ⅱ?qū)A筒的壓力大小分別為F′1＝mgcos30°＝eq\f(\r(3),2)mg，F(xiàn)′2＝mgcos60°＝eq\f(1,2)mg，根據(jù)牛頓第三定律可知F1＝F′1＝eq\f(\r(3),2)mg，F(xiàn)2＝F′2＝eq\