2023届高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡作业含答案

专题一  力与物体的平衡

1．(2022·浙江6月选考)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡

B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力

C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力

D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点

答案　C

解析　鱼儿吞食花瓣时加速度不为零，受力不平衡，A项错误；鱼儿摆尾击水时受到水的作用力、浮力和重力，浮力和重力的关系不确定，B项错误，C项正确；研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作时，鱼儿的形状、大小不能忽略，鱼儿不能视为质点，D项错误．

2.(2022·南宁模拟)如图，置于水平地面的家用小型书桌，由一对轻质叉形支架对称竖直支撑质量为m的均匀桌面，每个叉形轻质支架的两根支架顶端张角为θ，重力加速度为g，则与桌面连接的每根支架承受的压力大小为(　　)

A.　　B.　　C.　　D.

答案　A

解析　一对支架受到的压力大小为mg，方向垂直接触面竖直向下，根据对称性可知每根支架承受的压力大小为.故选A项．

3.(2022·辽宁)如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态．蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)．用F1、F2分别表示OM、ON的拉力，则(　　)

A．F1的竖直分力大于F2的竖直分力

B．F1的竖直分力等于F2的竖直分力

C．F1的水平分力大于F2的水平分力

D．F1的水平分力等于F2的水平分力

答案　D

解析　对结点O受力分析可得，水平方向F1sin α＝F2sin β，即F1的水平分力等于F2的水平分力，C项错误，D项正确；对结点O受力分析可得，竖直方向F1cos α＋F2cos β＝mg，解得F1＝，F2＝，则F1的竖直分量F1y＝，F2的竖直分量F2y＝，因sin αcos β－cos αsin β＝sin(α－β)>0，可知F2y>F1y，A、B两项错误．故选D项．

4．(2022·湖南模拟)如图甲，工人正使用“涂料滚”给墙壁粉刷涂料．如图乙，粉刷时工人手持撑杆使涂料滚沿竖直墙壁缓慢移动，若涂料滚在向上缓慢移动过程中对墙壁的压力大小保持不变，则(　　)

A．涂料滚受到的摩擦力方向向上，大小不变

B．涂料滚受到的摩擦力方向向上，大小变大

C．涂料滚受到的摩擦力方向向下，大小变大

D．涂料滚受到的摩擦力方向向下，大小变小

答案　C

解析　由题意可知，工人手持撑杆使涂料滚沿竖直墙壁缓慢移动，涂料滚相对于墙壁有向上运动的趋势，所以涂料滚受到的摩擦力方向向下，且涂料滚竖直方向平衡，有＝mg＋f，其中α为撑杆与墙壁的夹角，角α减小，所以摩擦力变大，故C项正确，A、B、D三项错误．故选C项．

5．(2022·陕西模拟)如图所示，一只半径为R的半球形碗倒扣在水平桌面上，处于静止状态．一定质量的蚂蚁(未画出)与碗面间的动摩擦因数μ＝处处相同，则蚂蚁在离桌面高度h至少为多少时能停在碗上(　　)

A.R    B.R    C.R    D.R

答案　B

解析　蚂蚁受到重力、支持力和摩擦力的作用，当蚂蚁在离桌面高度为h时，蚂蚁刚好能静止在碗上，此时摩擦力刚好达到最大静摩擦力，蚂蚁的受力如图所示，由平衡条件可得：fmax＝mgsin θ＝μmgcos θ，又有：tan θ＝，由以上两方程解得：h＝R，故B项正确．

6.(2022·海南模拟)如图所示，宽L＝0.4 m的光滑平行导轨与水平面成θ＝37°角，质量m＝0.2 kg的金属棒水平放在导轨上．空间存在竖直向上的匀强磁场B，回路中电流I恒为0.6 A，金属棒恰好静止．若在磁场方向逆时针转过90°的过程中，改变磁场的大小，使导体棒始终保持静止．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，则磁感应强度B的最小值为(　　)

A．4 T  B．5 T  C．6 T  D．7 T

答案　B

解析　当磁场方向竖直向上时，受安培力水平向右，则由平衡条件可知BIL＝mgtan θ，若在磁场方向逆时针转过90°的过程中，当安培力方向沿斜面向上时，安培力最小，此时磁感应强度最小，则BminIL＝mgsin θ，解得Bmin＝5 T．故选B项．

7.(2022·大连模拟)如图所示，某同学用双手水平地夹住一摞相同的木板并使这些木板悬在空中静止，已知他用手在这些木板的两端能施加的最大水平压力为F＝300 N，每块木板质量为0.6 kg，手与木板之间的动摩擦因数μ1＝0.5，木板与木板之间的动摩擦因数μ2＝0.3，则该同学用此方式最多能夹住这种木板的数量为(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为10 m/s2)(　　)

A．50  B．32  C．25  D．14

答案　B

解析　先将所有的木板(设有n块)当成整体，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，则重力小于等于最大静摩擦力，即2μ1F≥nmg，再把除最外侧两木板外的所有木板当成整体，受力分析知竖直方向有2μ2F≥(n－2)mg，联立解得n≤32，故选B项．

8.(2022·临汾二模)(多选)如图所示，倾斜固定的长木板A上放置一个内壁光滑的半球形凹槽B，凹槽中放有小球C，整个装置处于静止状态．现在缓慢减小长木板的倾角θ，下列说法正确的有(　　)

A．小球对凹槽的压力逐渐增大

B．凹槽对长木板的压力逐渐增大

C．长木板受到凹槽的摩擦力逐渐减小

D．长木板对凹槽的作用力逐渐减小

答案　BC

解析　对小球分析，受重力和凹槽给的支持力而处于平衡状态，则凹槽支持力与重力等大反向，缓慢减小长木板的倾角θ，则凹槽支持力不变，根据牛顿第三定律可知小球对凹槽的压力不变，故A项错误；对小球和凹槽整体分析，整体处于平衡状态，则长木板对凹槽的作用力与整体的重力等大反向，缓慢减小长木板的倾角θ，则长木板对凹槽的作用力不变，故D项错误；对小球和凹槽整体分析，根据平衡条件f＝mgsin θ，FN＝mgcos θ，缓慢减小长木板的倾角θ，则长木板对凹槽的支持力增大，摩擦力减小，根据牛顿第三定律，凹槽对长木板的压力逐渐增大，长木板受到凹槽的摩擦力逐渐减小，故B、C两项正确．故选B、C两项．

9.(2022·辽宁模拟)(多选)如图所示，在倾角为θ＝37°的粗糙斜面上放置两个质量分别为m1、m2的物块A、B，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1＝0.25，μ2＝0.8，A、B间用一轻弹簧相连，此时A、B均恰能静止在斜面上，弹簧上有弹力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则的值可能为(　　)

A．5  B．10  C．15  D．20

答案　BD

解析　由于μ1<tan θ<μ2，所以弹簧只能处于拉伸状态，若A恰好不下滑，对A、B整体分析有(m1＋m2)gsin 37°＝μ1m1gcos 37°＋μ2m2gcos 37°，解得＝10，若A恰好不上滑，对A、B整体分析有(m1＋m2)gsin 37°＋μ1m1gcos 37°＝μ2m2gcos 37°，解得＝20，故A、C两项错误，B、D两项正确．故选B、D两项．

10.(2022·山西模拟)如图所示，重量分别为30 N和20 N的小球P、Q用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点，现对小球P施加大小恒为30 N、方向可以改变的外力，当两小球处于静止状态时，悬线OP与竖直方向的夹角θ的值不可能是(　　)

A．0°  B．30°  C．37°  D．45°

答案　D

解析　两小球处于静止状态，以整体为研究对象，受力分析，受整体重力G、OP绳子拉力T、外力F，三个共点力平衡．重力大小方向均不变，外力F大小不变，方向可变，由三角形定则可知，当外力F与绳子拉力T垂直时，θ最大，如图所示．由几何关系可知sin θ＝＝＝0.6，故悬线OP与竖直方向的夹角θ的最大值为37°，不可能是45°.故选D项．

11.(2022·黑龙江模拟)(多选)如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面(竖直面)向里．一带电液滴在重力、电场力和洛伦兹力的共同作用下，沿着直线从C匀速运动至D，下列说法正确的是(　　)

A．液滴一定带正电

B．仅增大电场的电场强度，液滴仍可能做匀速直线运动

C．仅减小磁场的磁感应强度，液滴仍可能做匀速直线运动

D．仅减小液滴的速度，液滴一定做曲线运动

答案　AD

解析　液滴在重力、电场力和洛伦兹力的作用下做匀速直线运动，说明液滴受到的洛伦兹力、重力和电场力的合力为零．若液滴带正电，这三个力的合力存在等于零的可能；若液滴带负电，这三个力的合力不可能等于零，故A项正确；无论是仅增大电场的电场强度还是仅减小磁场的磁感应强度，或者是仅减小液滴的速度，液滴受到的洛伦兹力、重力和电场力的合力均无法等于零，则液滴不可能做匀速直线运动，一定做曲线运动，B、C两项错误，D项正确．故选A、D两项．

12.(2022·宜宾模拟)(多选)如图所示，粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙壁之间放一光滑半圆球B，整个装置处于平衡状态．已知A、B的质量分别为m和M，A、B两物体的半径均为R，B的圆心到水平地面的竖直距离为R，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．地面对A的支持力大小为(m＋M)g

B．地面对A的摩擦力大小为Mg

C．将A往左缓慢移动少许，竖直墙壁对B的弹力减小

D．将A往左缓慢移动少许，A、B之间的弹力保持不变

答案　AC

解析　把A、B看成一个系统，对其运用整体法，该系统在竖直方向上受到竖直向下的重力(M＋m)g和地面的支持力FN的作用，二力平衡，所以有：FN＝(M＋m)g，故A项正确；在水平方向上，该系统肯定受到竖直墙水平向右的弹力的作用，那么一定也受到地面水平向左的摩擦力，并且摩擦力大小等于竖直墙对B水平向右的弹力大小FN2；再选取半圆球B为研究对象，运用隔离法，受力分析如图所示．根据几何关系，θ等于45°.根据力的分解和力的平衡条件可得：FN1＝，FN2＝Mgtan θ＝Mg，故B项错误；根据FN2＝Mgtan θ，将A往左缓慢移动少许，θ减小，竖直墙壁对B的弹力减小，故C项正确；根据FN1＝，将A往左缓慢移动少许，θ减小，A、B之间的弹力减小，故D项错误．

13.(2022·河北模拟)如图所示，质量为m的三根完全相同的导体棒垂直于纸面放置，其中a、b两导体棒放置在粗糙的水平面上，c导体棒被竖立的轻质弹簧悬挂，三根导体棒中均通入垂直纸面向里、大小相等的恒定电流后，呈等边三角形排列，且保持稳定．重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)

A．弹簧的弹力小于c导体棒的重力

B．水平面对a导体棒的摩擦力可能为零

C．水平面对a导体棒的支持力小于mg

D．若在地面上对称地缓慢增大a、b导体棒间的距离，弹簧长度将增大

答案　C

解析　三根导体棒的电流方向相同，由“同向电流相吸，反向电流相斥”知a导体棒和b导体棒对c导体棒都是吸引力，作用力的合力方向竖直向下，故弹簧的拉力大于c导体棒的重力，故A项错误；b、c导体棒对a导体棒的合力垂直bc向上，在水平方向的分力不为零，而a导体棒静止，所以a导体棒必定受到水平面的摩擦力，故B项错误；对a、b、c整体研究，弹簧弹力竖直向上，所以地面对a的作用力小于mg，故C项正确；若对称地缓慢增大a、b导体棒间的距离，a导体棒和b导体棒对c导体棒的作用力都在减小，且二力的夹角增大，故二力的合力减小，则弹簧的弹力减小，长度减小，故D项错误．故选C项．

14.(2022·贵州模拟)(多选)如图所示，带电性质相同且电荷量为q的A、B两小球，A球被放在绝缘的水平台面上，B球被长为L的轻绳悬于B点，OA的距离等于OB的距离且夹角为θ，静电力常量为k，若B球的电荷量在逐渐减小，则下列说法中正确的是(　　)

A．轻绳对B球的拉力不变

B．轻绳对B球的拉力逐渐增大

C．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为k

D．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为k

答案　AC

解析　对B球受力分析，根据库仑定律可得F＝＝k，故C项正确，D项错误；根据相似三角形，受力分析可得＝＝，因为mg，OA，OB都不变，所以T不变，A项正确，B项错误；故选A、C两项．