解密01物体的平衡（分层训练）-【高频考点解密】2024高考物理二轮复习分层训练（全国通用）

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A. f1、f2都增大
B. f1、f2可能都减小
C. f1一定增大，f2可能减小
D. f1不一定增大，f2一定增大
【答案】C
【解析】
对整体受力分析，受到重力、支持力、静摩擦力、推力，则有
则增大，一定增大。
再对物块m受力分析，受重力、支持力、推力，可能有静摩擦力。
①时，静摩擦力沿着斜面向上，大小为
当F增大时，变小；
②当时，静摩擦力为零，当增大时，静摩擦力向下，即变大；
③当时，静摩擦力沿着斜面向下，大小为
F增大时，变大，故可能减小，也可能增大；
故选C。
2.(2020·开封检测)如图所示，物体A靠在竖直的墙面C上，在竖直向上的力F作用下，A、B物体保持静止，则物体A受力分析示意图正确的是( )

A B C D
【答案】A
【解析】以A、B组成的整体为研究对象，水平方向不可能受力，故整体和墙面C间没有弹力，故A与墙面C间无摩擦力，以A物体为研究对象，A受重力，B对A的垂直接触面的弹力和平行接触面的摩擦力，故选项A正确。
3.(2020·福建泉港一中期末)如图所示，细绳上端固定于天花板上的A点，细绳的下端挂一质量为m的物体P，用力F作用于细绳上的O点；使细绳偏离竖直方向的夹角为α，且保持物体平衡，此时F与水平方向的夹角为β，若β＝α，重力加速度为g，则F的大小等于( )
A．mgcs α B．mgsin α C．mgtan α D．eq \f(mg,sin α)
【答案】B
【解析】对结点O受力分析如图
由于β＝α，则F与AO垂直，O点受三个拉力处于平衡，根据几何关系知F＝mgsin α。故B正确，A、C、D错误。
4．(2020·吉林省实验中学模拟)如图所示，物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环B套在与竖直方向成θ＝37°的粗细均匀的固定杆上，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环B恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数μ＝0.4，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A和滑环B的质量之比为( )
A．eq \f(13,5) B．eq \f(5,7) C．eq \f(7,5) D．eq \f(5,13)
【答案】A
【解析】对A受力分析，根据平衡条件有T＝mAg，对B受力分析，如图所示
根据平衡条件有mBgcs θ＝f，T＝N＋mBgsin θ，由题可知，滑环B恰好不能下滑，则所受的静摩擦力沿杆向上且达到最大值，有f＝μN，联立解得eq \f(mA,mB)＝eq \f(13,5)，故A正确，B、C、D错误。
5.(2020·广东“六校”联考)为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻杆组成，示意图如图所示．小明同学缓缓上推涂料滚，不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力。轻杆对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，涂料滚的重力为G，以下说法中正确的是( )
A．F1增大B．F1先减小后增大
C．F2增大D．F2减小
【答案】D
【解析】本题考查三力平衡问题。以涂料滚为研究对象，分析受力情况，作出受力图如图所示
设轻杆与墙壁间的夹角为α，根据平衡条件得F1＝eq \f(G,cs α)，F2＝Gtan α；由题知，轻杆与墙壁间的夹角α减小，cs α增大，tan α减小，则F1、F2均减小。故选D。
6.(2020·济宁质检)如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则( )
A．A、B间没有静摩擦力 B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsin θ D．A与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ
【答案】D
【解析】对物体B受力分析可知，B一定受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的静摩擦力；根据力的相互作用规律可知，A受到B的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错误；对A、B整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsin θ，C错误；对A、B整体分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，由于匀速下滑，故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡，故2mgsin θ＝μ·2mgcs θ，解得μ＝tan θ，D正确。
B组 提升练
7. (2021·广东揭阳市第一次模拟)如图所示，在粗糙水平面上放置A、B、C三个物块，物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接，两弹簧的伸长量相同，且它们之间的夹角∠ABC＝120°，整个系统处于静止状态．已知A物块所受的摩擦力大小为Ff，则B物块所受的摩擦力大小为( )
A.eq \f(\r(3),2)Ff B．Ff
C.eq \r(3)Ff D．2Ff
【答案】B
【解析】物块A水平方向上受弹簧的拉力FT和水平面的静摩擦力Ff作用，根据共点力平衡条件可知：FT＝Ff，由于两根弹簧相同，且伸长量相同，因此，两弹簧上的弹力大小相等，对B，水平方向受两弹簧的拉力和水平面的静摩擦力Ff′作用，根据共点力平衡条件可知：Ff′＝2FTcs 60°＝Ff，故选项B正确．
8. (2021·天津耀华中学第一次月考)科技改变生活，现有一款放在水平桌面上的手机支架，如图甲，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附物体。手机可以静止吸附在该手机支架上，如图乙所示，若手机的重力为G，倾角为θ，则( )
A．手机受到的支持力大小小于Gcs θ B．手机受到的摩擦力大小大于Gsin θ
C．支架对手机的作用力方向竖直向上 D．支架对手机的作用力大小为Gsin θ
【答案】C
【解析】由题意知，手机可以静止吸附在该手机支架上，说明支架会对手机产生一个吸引力。对手机受力分析，其受重力、支持力、静摩擦力和吸引力。手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直于手机平面方向有FN＝Gcs θ＋F吸，FN大于Gcs θ，选项A错误；在平行于手机平面方向，有f＝Gsin θ，选项B错误；手机受重力和支架对其的作用力而处于平衡状态，可知支架对手机的作用力大小等于重力，方向竖直向上，选项C正确，D错误。
9.(2021·重庆市沙坪坝等主城六区第一次调研抽测)如图，轻绳一端系在小球A上，另一端系在圆环B上，B套在粗糙水平杆PQ上．现将水平力F作用在A上，使A从图中实线位置(轻绳竖直)缓慢上升到虚线位置，但B仍保持在原来位置不动．则在这一过程中，杆对B的摩擦力F1、杆对B的支持力F2、绳对B的拉力F3的变化情况分别是( )
A．F1逐渐增大，F2保持不变，F3逐渐增大 B．F1逐渐增大，F2逐渐增大，F3逐渐增大
C．F1保持不变，F2逐渐增大，F3逐渐减小 D．F1逐渐减小，F2逐渐减小，F3保持不变
【答案】A
【解析】设A球的质量为m，B环的质量为M，对A球受力分析，如图甲所示：
由平衡条件可得F3cs α＝mg，F＝mgtan α，α增大，则F3增大，F增大；
再对小球A及圆环B整体受力分析，如图乙所示：

有：F1＝F，F2＝(M＋m)g，则F2不变，F1变大，故选A.
10．(2021·贵阳模拟)如图所示，一物块放在倾斜的木板上，当木板的倾角θ分别为30°和45°时，物块所受摩擦力的大小相等，则物块与木板间的动摩擦因数为( )
A．eq \f(1,2) B.eq \f(\r(2),2) C.eq \f(\r(3),2) D.eq \f(\r(5),2)
【答案】B
【解析】当木板倾角是30°时，物块受到静摩擦力，其大小等于mgsin 30°，当木板倾角是45°时，物块受到的是滑动摩擦力，其大小等于μmgcs 45°，由题意可得μmgcs 45°＝mgsin 30°，解得μ＝eq \f(\r(2),2)，选项B正确。
11. (2021·湖南娄底市下学期质量检测)如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力是( )
A.eq \f(\r(3),2)B0IL，水平向左 B.eq \f(\r(3),2)B0IL，水平向右
C.eq \r(3)B0IL，水平向左 D.eq \r(3)B0IL，水平向右
【答案】D
【解析】根据安培定则，知A、B电流在C处的磁场方向分别垂直于AC、BC斜向下，如图所示，可知θ＝30°，则有：BC＝eq \r(3)B0，方向竖直向下；
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为F安＝eq \r(3)B0IL；由于导线C位于水平面且处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为eq \r(3)B0IL，方向水平向右．
12. (2021·安徽“江南十校”综合素质检测)如图4所示，游乐场中有一半球形的碗状装置固定在水平地面上，装置的内半径为R，在其内表面有一个小孩(可视为质点，图中未画出)从底部向上爬行，小孩与内表面之间的动摩擦因数为0.75，设小孩所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则小孩沿该装置缓慢向上爬行的最大高度是( )
A．0.2R B．0.25R C．0.75R D．0.8R
【答案】A
【解析】如图所示，当小孩爬至最高处时，所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件知，mgsin θ＝μmgcs θ，得θ＝37°，可求得最大高度为h＝R－Rcs θ＝0.2R，故A选项正确．
13. (2021·辽宁省大连市第二次模拟)如图所示，质量分布均匀的细棒中心为O点，O1为光滑铰链，O2为光滑定滑轮，O2在O1正上方，一根轻绳一端系于O点，另一端跨过定滑轮O2，由水平外力F牵引，用FN表示铰链对细棒的作用，现在外力F作用下，细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中，下列说法正确的是( )
A．F逐渐变小，FN大小不变 B．F逐渐变小，FN大小变大
C．F先变小后变大，FN逐渐变小 D．F先变小后变大，FN逐渐变大
【答案】A
【解析】画出细棒的受力图如图；根据三角形定则及相似三角形可知：eq \f(FN,OO1)＝eq \f(mg,O1O2)＝eq \f(F,OO2)，因OO1和O1O2不变，则FN不变；随OO2的减小，F减小，故选A.
14. (多选)(2021·福建三明市期末质量检测)如图所示，已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB，A球固定，B球用长为L的绝缘丝线悬挂在O点，静止时A、B相距为d.若A球电荷量保持不变，B球缓慢漏电，不计两小球半径，则下列说法正确的是( )
A．丝线对B球的拉力逐渐变大
B．A球对B球的库仑力逐渐变小
C．当AB间距离减为eq \f(d,3)时，B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,9)
D．当AB间距离减为eq \f(d,3)时，B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,27)
【答案】 BD
【解析】 对B受力分析，根据B受力平衡可得：eq \f(G,OA)＝eq \f(FT,OB)＝eq \f(F,d)
B球缓慢漏电，可知F减小，则d逐渐减小，FT不变，则A错误，B正确；
当AB间距离减为eq \f(d,3)时，则库仑力减小到原来的eq \f(1,3)，根据F＝keq \f(QAQB,d2)可知B球的电荷量减小为原来的eq \f(1,27)，选项C错误，D正确．