高中物理一轮复习物体的平衡专题-普通用卷
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高中物理一轮复习物体的平衡专题
副标题
题号 | 一 | 二 | 三 | 总分 |
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一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）
- 如图所示，倾角为的斜面B放置在水平面上，物块A放在斜面B上，A、B接触面光滑，水平力F作用在物块A上，A、B一起沿水平面向左匀速滑动，若B与水平面间的动摩擦因数为，则A与B的质量之比为
A. B. C. D.
- 下列关于力的说法，正确的是
A. 静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用
B. 只有相互接触的物体间才能产生作用力
C. 木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的
D. 任何几何形状规则的物体的重心必与其几何中心重合
- 一本书放在水平桌面上处于静止，则
A. 书对桌面的压力就是书的重力
B. 书对桌面的压力是由于桌面的形变引起的
C. 书对桌面的压力与书的重力是一对平衡力
D. 桌面与书之间的弹力本质上是由电磁力引起的
- 如图所示，五个共点力的合力为0，现在保持其他力不变，进行如下操作，其中正确的是
A. 如果撤去，物体所受合力大小为，方向和方向相反
B. 如果将减半，合力大小为
C. 如果将逆时针旋转，合力大小将变为
D. 如果将逆时针旋转，合力大小将变为
- 如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块、B接触面竖直，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为，A与地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为
A. B. C. D.
- 如图所示，质量为m的雪橇，在大小为F，方向与水平方向成q的拉力作用下，沿地面向右做匀加速直线运动，若雪橇与地面的动摩擦因数。则下列说法错误的是
A. 雪橇受到水平方向的拉力为
B. 雪橇受到地面的支持力为
C. 雪橇受到的摩擦力为
D. 雪橇受到合力为
- 如图所示，水平地面上的物体A在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速直线运动，则关于下列物体受力情况的说法中正确的是
A. 物体A可能只受到二个力的作用 B. 物体A一定只受到三个力的作用
C. 物体A一定受到了四个力的作用 D. 物体A可能受到了四个力的作用
- 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为弹性绳的伸长始终处于弹性限度内
A. 86cm B. 92cm C. 98cm D. 104cm
- 如图所示，一个重为10N的大砝码，用细线悬挂在O点，现在用力F拉砝码，使悬线偏离竖直方向时处于静止状态，此时所用拉力F的最小值为
A. 5N B. 10N C. D.
- 某学生用如图所示的装置开展探究实验，弹簧秤一端固定在墙壁上，另一端与小木块A相连，当用力加速抽出长木板B的过程中，观察到弹簧秤的示数为，若匀速抽出木板B，弹簧秤的示数
A. 一定大于 B. 一定小于 C. 一定等于 D. 一定为零
- 如图所示，A、B两物体的质量分别为、，且，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳的一端由P点缓慢地向右移到Q点，PQ距离为L，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间的绳与水平方向的夹角的变化情况是
A. 物体A上升，上升的高度为，角不变
B. 物体A下降，下降的高度为，角不变
C. 物体A下降，下降的高度为，角不变
D. 物体A的高度不变，角变小
- 如图所示，放在水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧，A，B均处于静止状态，下列说法中正确的是
A. B受到向左的摩擦力 B. B对A的摩擦力向右
C. 地面对A的摩擦力向左 D. 地面对A没有摩擦力
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
- 轻绳一端系一质量为m的物体A，另一端系住一个套在粗糙竖直杆MN上的圆环．现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动．则在这一过程中，环对杆的摩擦力和环对杆的压力以及水平拉力F的变化情况是
A. F保持不变，保持不变 B. F逐渐减小，逐渐减小
C. 逐渐减小，保持不变 D. 保持不变，逐渐减小
- 如图所示，xPy为直角支架，杆xP、绳ao均水平，绳bo与水平方向夹角为。如果在竖直平面内使支架沿顺时针缓慢转动至杆yp水平，始终保持ao、bo两绳间的夹角不变。在转动过程中，绳ao的拉力、绳bo的拉力的变化情况为
A. 逐渐减小 B. 先增大后减小
C. 逐渐减小 D. 先增大后减小
- 如图所示，质量分布均匀、长宽分别为a、b的长方体木块ABCD，左上角用光滑的铰链与固定装置连接，小物块放在光滑水平面将木块支撑起来，长方体木块的质量为m，其底边DC与水平面平行，与小物块之间的动摩擦因素为现用水平力F拉动小物块下列说法正确的是
A. 若小物块从D向C匀速运动，运动过程中木块与小物块之间的摩擦力保持不变
B. 若小物块从D向C匀速运动，运动过程中拉力F逐渐减小
C. 从C向D运动过程中，长方体木块与小物块之间摩擦力逐渐增大
D. 只要不断调整力F的大小就可以实现小物块匀速从C到D的运动
- 如图所示，重力为G的物体静止在倾角为的斜面上那么
A. 重力G分解为垂直斜面向下的力和平行斜面向下的力．
B. 就是物体对斜面的压力，其大小为
C. 物体对斜面的压力是物体发生的形变而引起的
D. 物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、和共五个力的作用
三、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
- 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具如图。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为。
若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。
设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为。已知存在一临界角，若，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tan。
- 水平面上固定着半径的薄圆筒，筒中放置着两个圆柱，小圆柱半径，重力，大圆柱半径。圆筒和圆柱的中心轴均水平，且圆筒的中心O与大、小圆柱的切点Q的连线恰好竖直，如图所示。不计一切摩擦，求：
筒对小圆柱的支持力和大、小圆柱之间的压力F；
大圆柱所受重力。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
分别对整体以及A受力分析，根据平衡条件列出方程组，联立方程组求解。
解决本题的关键知道A和B保持相对静止，一起向左匀速滑动，合力为零，结合平衡条件进行求解。
【解答】
对A、B整体分析，据平衡条件有：
对A受力分析如下图
据平衡条件：
竖直方向上有：
水平方向上有：
联立解得：，故A正确，BCD错误；
故选A。
2.【答案】A
【解析】【分析】
静止或运动的物体都可能受到滑动摩擦力的作用；一个物体各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于这一点，这一点就叫做物体的重心，惯性只跟质量有关，有弹力不一定有摩擦力，弹力是施力物体发生形变对受力物体的力。
本题考查了物理学中，重心、摩擦力、弹力的影响因素，难度不大，属于基础题。
【解答】
A . 静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用，故A正确；
B . 力不一定产生在相互接触的两个物体之间，如重力，故B错误；
C .木块对桌面的压力是弹力，是由于木块发生形变而产生的，故C错误；
D .质量分布均匀，形状规则的物体，其重心在它的几何中心上，故D错误。
故选A。
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查弹力的产生及本质、二力平衡。
书对桌面的压力属于弹力，弹力属于电磁相互作用；一对平衡力作用在同一个物体上，等大反向还共线，弹力是由施力物体的形变而产生的。
【解析】
书对桌面的压力是书的形变而产生的，属于弹力，故AB错误；
C.书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力，故C错误；
D.桌面与书之间的弹力本质上是由电磁力引起的，故D正确。
故选D。
4.【答案】B
【解析】【分析】
物体所受的合力为零，故任意四个力的合力与第五个力等大、反向，由此判断得解。
本题主要考查力的合成，知道当n个力的合力为零时，任意个力的合力与第n个力等大、反向，是解题的关键，较简单。
【解答】
A.由于五个共点力的合力为0，故其中任意四个力的合力与第五各力等大、反向；此时如果撤去，物体所受合力大小为，方向和方向相反，A错误；
B.同理如果将减半，由于其它四个力不变，故其合力大小为，且方向与反向，故此时五个力的合力大小为，B正确；
C.如果将逆时针旋转，由于其它力的合力仍与原来的等大、反向，故合力大小将变为，C错误；
D.如果将逆时针旋转，合力大小将变为，D错误。
故选B。
5.【答案】B
【解析】【分析】
对A、B整体和B物体分别受力分析，然后根据平衡条件列式后联立求解即可。
本题关键是采用整体法和隔离法灵活选择研究对象，受力分析后根据平衡条件列式求解，注意最大静摩擦力约等于滑动摩擦力。
【解答】
对A、B整体分析，受重力、支持力、推力和最大静摩擦力，设推力为F，根据平衡条件，有：
再对物体B分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：
水平方向：
竖直方向：
其中：
联立有：
联立解得：
故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】D
【解析】对雪橇受力分析，如图：
雪橇受到水平方向的拉力为 ，故A正确；物体匀速直线运动，竖直方向的合力为零，有
，故B正确；水平方向的合力为零，即摩擦力等于F在水平方向的分力，
即，或，故C正确；由于物体匀速直线运动，故合力为零，故D错误。
故选D
7.【答案】C
【解析】【分析】
物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件：
第一，物体间相互接触、挤压；
第二，接触面不光滑；
第三，物体间有相对运动趋势或相对运动。
弹力是物体因形变而产生的力，这里指的是物体间相互接触、挤压时的相互作用力；
将拉力按照作用效果正交分解后，结合运动情况和摩擦力和弹力的产生条件对木块受力分析，得出结论。
对物体受力分析通常要结合物体的运动情况，同时本题还要根据弹力和摩擦力的产生条件分析。
【解答】
物体一定受重力，拉力F产生两个作用效果，水平向右拉木块，竖直向上拉木块，由于木块匀速直线运动，受力平衡，水平方向必有摩擦力与拉力的水平分量平衡，即一定有摩擦力，结合摩擦力的产生条件可知则必有支持力，因而物体一定受到四个力；故C正确，ABD错误。
故选：C。
8.【答案】B
【解析】【分析】
绳长变为100cm时，伸长了20cm，可以得出绳子的拉力，根据共点力的平衡关系可得出绳子的劲度系数，进而计算出两端在同一点时弹性绳的总长度。
本题考场共点力的平衡，本题的关键是找出绳子与竖直方向的夹角，然后计算出劲度系数。另外做这一类题目，要养成画图的习惯，这样题目就能变的简单。
【解答】
如图所示，绳子原长是80cm，伸长为100cm，如图，则AB段长50cm，伸长了，假设绳子的劲度系数为k，则绳子拉力为：
把绳子的拉力分解为水平方向和竖直方向，在竖直方向的分量为：，
两个绳子的竖直方向拉力合力为：
物体处于平衡状态，则拉力合力等于重力，即为：
解得：
当AC两点移动到同一点时，绳子两个绳子的夹角为0，每段绳子伸长x，则两个绳子的拉力合力为：
，。
所以此时绳子总长度为92cm。故B正确。
故选B。
9.【答案】A
【解析】【解答】
以物体为研究对象，根据图解法可知，当拉力F与细线垂直时最小．
根据平衡条件得F的最小值为：，所以A正确，BCD错误；
故选：A．
【分析】
以物体为研究对象，采用图解法分析什么条件下拉力F最小．再根据平衡条件求解F的最小值．
本题是物体平衡中极值问题，难点在于分析F取得最小值的条件，采用作图法，也可以采用函数法分析确定．
10.【答案】C
【解析】略
11.【答案】B
【解析】【分析】
根据定滑轮不省力的特点可知，整个系统重新平衡后，滑轮两侧的绳子拉力大小F等于物体A的重力不变，B物体对滑轮的拉力也不变，根据平衡条件分析两滑轮间绳子的夹角，再研究的变化情况．
本题关键抓住平衡后滑轮所受的三个拉力大小都不变，对于动滑轮，平衡时两侧绳子的拉力关于竖直方向具有对称性．
【解答】
原来整个系统处于静止状态，绳的拉力等于A物体的重力，B物体对滑轮的拉力等于B物体的重力，将绳一端由P点缓慢地向右移到Q点，整个系统重新平衡后，绳的拉力F仍等于A物体的重力，B物体对滑轮的拉力仍等于B物体的重力，都没有变化，即滑轮所受的三个拉力都不变，则根据平衡条件可知，两绳之间的夹角也没有变化，则角不变，滑轮将上升，物体A的高度下降。在动滑轮上升过程中，定滑轮左侧绳子缩短，故A下降的高度为，故B正确，ACD错误．
故选B．
12.【答案】D
【解析】【解析】A.压缩状态的弹簧对B有向左的弹力，B有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力．故A错误。
B.由上可知：A对B的摩擦力向右，根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左．故B错误。
C，对整体研究，根据平衡条件分析可知，地面对A没有摩擦力．故C错误，D正确。
故选D。
13.【答案】BD
【解析】【分析】
以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件分析杆对环的摩擦力和弹力，再由牛顿第三定律分析环对杆的摩擦力的变化情况；以结点O为研究对象，分析F的变化，根据F与杆对环的弹力的关系，分析杆对环的弹力的变化情况。
本题是力平衡中动态变化分析问题，关键是灵活选择研究对象，分析物体的受力情况。
【解答】
以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，作出力图如图1所示
根据平衡条件得到，杆对环的摩擦力，保持不变；杆对环的弹力；再以结点O为研究对象，分析受力情况，作出力图如图2所示，
由平衡条件得到：，当物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置过程中，逐渐减小，则F逐渐减小，逐渐减小，所以保持不变，逐渐减小，故BD正确，AC错误。
故选BD。
14.【答案】BC
【解析】【分析】
以结点O为研究对象，分析受力情况，作出两个绳拉力的合力，此合力与重力大小相等、方向相反，则知两个绳拉力的合力保持不变，作出三个不同位置力的合成图，由图分析、的变化情况。
本题考查了动态平衡分析；本题运用图解法研究动态变化问题，也可以采用函数法，得到两个拉力与转动角度的关系，再分析其变化情况。
【解答】
以结点O为研究对象，分析受力情况：重力G、绳ao的拉力、绳bo的拉力，作出、的合力，由平衡条件得知，此合力保持不变；
在转动过程中，作出四个不同位置力的合成图如图：
；
由图看出，先增大后减小，逐渐减小，最终变为零；
故AD错误，BC正确。
故选BC。
15.【答案】BCD
【解析】【分析】
对木板，根据力矩平衡条件得出摩擦力变化情况，再对小木板根据平衡条件分析。
本题关键是对木块运用力矩平衡条件得到支持力和摩擦力额变化情况，然后根据共点力平衡条件得到拉力F的大小变化情况。
【解答】
对木板，根据力矩平衡条件，有
得到
A.若小物块从D向C匀速运动，则x变大，支持力变小，f变小，故A错误；
B.若小物块从D向C匀速运动，则x变大，支持力变小，f变小，运动过程中拉力F逐渐减小，故B正确；
C.从C向D运动过程中，x变小，支持力变大，f变大，故C正确；
D.从C向D运动过程中，x变小，支持力变大，f变大，小物块匀速，则，故D正确；
故选BCD。
16.【答案】AC
【解析】【分析】
本题中压力与物体紧压斜面的分力尽管方向相同，大小相等，但施力物体与受力物体都不同．分析受力时，只分析物体实际受到的力，分力或合力不单独分析。
【解答】
A.根据重力的作用效果，将重力为G分解为垂直斜面向下的力和平行斜面向下的力，故A正确；
B.不是物体对斜面的压力，而使物体紧压斜面的力，物体对斜面的压力方向与的方向相同，大小为，故B错误；
C.物体发生形变，对与它接触的斜面产生力的作用，这个力就是物体对斜面的压力，故C正确；
D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力三个力作用，受力分析时分力不能分析，故D错误。
故选AC。
17.【答案】解：设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把，将推拖把的力沿竖直和水平分解，按平衡条件有：
，；
式中N与f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力，因为 ；
联立式得 ；
若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应有 ；
这时，式仍满足，联立式得 ；
现考察使上式成立的角的取值范围，注意到上式右边总是大于零，且当F无限大时极限为零，有 ；
使上式成立的角满足，这里是题中所定义的临界角，即当时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把；
故，临界角的正切值为。
【解析】本题考查受力分析、摩擦力、平衡条件的应用，熟练掌握滑动摩擦力公式及最大静摩擦力含义是解题关键，同时要求学生掌握力的正交分解法。
当拖把匀速运动时受力平衡，分析拖把的受力情况建立直角坐标系，可知水平方向和竖直方向受力平衡，由摩擦力与支持力的关系，可求得推力大小；
若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，说明推力水平方向的分力始终小于最大静摩擦力，由此关系即可求解。
18.【答案】解：分析小圆柱的受力，如图所示：
平移F、、，三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与相似，有
解得
又
解得
分析大圆柱的受力，如图，平移、、，三力首尾相连构成的封闭矢量三角形与相似，有，解得。
【解析】本题主要考查了受力分析和平衡条件的应用，注意相似三角形的使用，难度适中。
