2022年高考物理二轮复习高频考点专项训练---力与物体的平衡（解析版）

2020年高考物理二轮复习高频考点专项训练---力与物体的平衡1.(2019·浙江浙南名校联盟期末)如图所示，一个质量为4kg的半球形物体A放在倾角θ＝37°的斜面体B的斜面上静止不动．若用通过球心的水平推力F＝10N作用在物体上，物体仍静止在斜面上，斜面体仍相对地面静止．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，则(　　)A．地面对斜面体B的弹力不变B．地面对斜面体B的摩擦力增加8NC．物体A受到斜面体B的摩擦力增加8ND．物体A对斜面体B的作用力增加10N答案　A解析　对A、B整体受力分析可知，地面对斜面体B的弹力不变，地面对B的摩擦力增加了10N；对物体A受力分析，加F前，B对A的摩擦力Ff＝mgsinθ＝24N，加F后Ff′＋F·cosθ＝mgsinθ，得Ff′＝16N，故减少8N；加F前，A对B的作用力大小为40N，加F后，A对B的作用力大小为＝10N，A对B的作用力增加，但不是10N．2.(2019·浙江超级全能生2月联考)打印机是现代办公不可或缺的设备，正常情况下，进纸系统能做到“每次只进一张纸”，进纸系统的结构如图所示．设图中刚好有10张相同的纸，每张纸的质量均为m，搓纸轮按图示方向转动带动最上面的第1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2.下列说法正确的是(　　)A．第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左B．第2张纸与第3张纸之间的摩擦力大小为2μ2mgC．第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0 D．要做到“每次只进一张纸”，应要求μ1>μ2答案　D3.如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中．金属杆ab垂直导轨放置，当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止．则(　　)A．磁场方向竖直向上B．磁场方向竖直向下C．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上D．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下答案　A解析　当磁场方向竖直向上时，由左手定则可知安培力水平向右，受力分析如图所示，金属杆ab受力可以平衡，A正确；若磁场方向竖直向下，由左手定则可知安培力水平向左，则金属杆ab受力无法平衡，B错误；磁场方向沿竖直方向，金属杆ab所受安培力的方向不可能平行于导轨，C、D错误．4.(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图所示，竖直面光滑的墙角有一个质量为m、半径为r的均匀半球体物块A，现在A上放一密度和半径与A相同的球体B，调整A的位置使得A、B保持静止状态，已知A与地面间的动摩擦因数为0.5，则A球球心距墙角的最远距离是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A.B．2rC.D.答案　C解析　由题意知，B的质量为2m，对A、B整体，地面对A的支持力为：FN＝3mg，当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时，A球球心距墙角的距离最远，分别对A、B受力分析，如图所示；根据平衡条件得：FNAB＝，FNBAcosθ＝μFN，又FNAB＝FNBA解得：tanθ＝，则A球球心距墙角的最远距离为：x＝2rcosθ＋r＝r，故C正确，A、B、D错误．5.如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中(　　)A．水平拉力的大小可能保持不变B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案　BD解析　对N进行受力分析如图所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT 是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为θ，若mNg≥mMgsinθ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNgk1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为FT2，弹簧的弹力为F2，则下列关于FT1与FT2、F1与F2之间的大小关系正确的是(　　)A．FT1>FT2B．FT1＝FT2C．F1F1，故A、D错误，B、C正确．7.(2019·浙江新高考研究联盟第二次联考)如图所示，两个带电荷量分别为Q1与Q2 的小球固定于相距为5d的光滑水平面上，另有一个带电小球A，悬浮于空中不动，此时A离Q1的距离为4d，离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置，发现A刚好静止，则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为(　　)A.∶2B．2∶C．3∶4D．4∶3答案　B解析　小球A悬浮于空中时，Q1对其库仑力F1＝k，Q2对其库仑力F2＝k，受力分析如图所示，由几何关系知θ＝37°，由平衡条件知F1＝mgsin37°，F2＝mgcos37°，得＝.将A置于水平面上静止，则k＝k，得＝，故选B.8．(多选)长方形区域内存在正交的匀强电场和匀强磁场，其方向如图所示，一个质量为m且带电荷量为q的小球以初速度v0竖直向下进入该区域．若小球恰好沿直线下降，重力加速度为g，则下列判断正确的是(　　)A．小球带正电B．电场强度E＝C．小球做匀速直线运动D．磁感应强度B＝答案　CD 解析　小球在复合场内受到自身重力、电场力和洛伦兹力，其中电场力和重力都是恒力，若速度变化则洛伦兹力变化，合力变化，小球必不能沿直线下降，所以合力等于0，小球做匀速直线运动，选项C正确．若小球带正电，则电场力斜向下，洛伦兹力水平向左，和重力的合力不可能等于0，所以小球不可能带正电，选项A错误．小球带负电，受到斜向上的电场力和水平向右的洛伦兹力，根据力的合成可得qE＝mg，电场强度E＝，选项B错误．洛伦兹力qv0B＝mg，磁感应强度B＝，选项D正确．9.如图所示，半圆形金属框架竖直放在粗糙的水平地面上，套在其上的光滑小球P在水平外力F作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，现用力F拉动小球，使其缓慢上移到框架的最高点，在此过程中金属框架始终保持静止，下列说法中正确的是(　　)A．框架对小球的支持力先减小后增大B．水平拉力F先增大后减小C．地面对框架的支持力先减小后增大D．地面对框架的摩擦力一直减小答案　D解析　以小球为研究对象，受力分析如图所示：根据动态矢量三角形可知，框架对小球的支持力不断减小，故A错误；水平拉力F一直减小，故B错误；以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用，因水平拉力F一直减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，地面对框架的支持力保持不变，故C错误，D正确．10.(2019·陕西榆林市模拟)挂在天平底部的矩形线圈abcd(质量不计)的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡．然后使电流I反向，这时要在天平的左盘上加质量为2×10－2 kg的砝码，才能使天平重新平衡．若已知矩形线圈共10匝，通入的电流I＝0.1A，bc边长度为10cm，则磁场对bc边作用力F的大小和该磁场的磁感应强度B的大小分别是(g取10m/s2)(　　)A．F＝0.2N，B＝20TB．F＝0.2N，B＝2TC．F＝0.1N，B＝1TD．F＝0.1N，B＝10T答案　C解析　当线圈中通入题图所示电流后，右盘矩形线圈abcd受到的安培力为F＝nBIL，方向向上；设左盘砝码的质量为M，右盘砝码的质量为m，此时根据天平处于平衡状态有：Mg＝mg－nBIL，当通有反向电流时，右盘矩形线圈abcd受到的安培力为F′＝nBIL，方向向下，此时根据天平处于平衡状态有：Mg＋2×10－2×10N＝mg＋nBIL，联立解得：B＝1T，F＝0.1N，故A、B、D错误，C正确．11.(2019·福建龙岩市期末质量检查)如图甲所示，在挪威的两座山峰间夹着一块岩石，吸引了大量游客前往观赏．该景观可简化成如图乙所示的模型，右壁竖直，左壁稍微倾斜．设左壁与竖直方向的夹角为θ，由于长期的风化，θ将会减小．岩石与山峰间的摩擦很小，可以忽略不计．若岩石质量一定，θ减小，岩石始终保持静止，下列说法正确的是(　　)A．山峰左壁对岩石的作用力将增大B．山峰右壁对岩石的作用力不变 C．山峰对岩石的作用力减小D．岩石受到的合力将增大答案　A解析　对岩石受力分析如图所示：根据平衡条件可知：FN2cosθ＝FN1，FN2sinθ＝mg，解得：FN1＝，FN2＝，随着θ减小，FN1、FN2都在增大，故A正确，B错误；根据共点力平衡可知，山峰对岩石的作用力始终不变，大小等于岩石的重力，故C错误；由于岩石处于静止状态，所以岩石受到的合力一直为零，故D错误．12.(多选)A、C是两个带电小球，质量分别是mA、mC，电荷量大小分别是QA、QC，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O，两球静止时如图所示，此时细线对两球的拉力分别为FTA、FTC，两球连线AC与O所在竖直线的交点为B，且ABQCB．mA∶mC＝FTA∶FTCC．FTA＝FTCD．mA∶mC＝BC∶AB答案　BD解析　设两个小球之间的库仑力为F，利用相似三角形知识可得，A球所受三个力F、FTA、mAg构成的三角形与三角形OBA相似，＝＝；C球所受三个力F、FTC、mCg构成的三角形与三角形OBC相似，＝＝；因OA＝OC，所以mA∶mC＝FTA∶FTC；mA∶mC＝BC∶AB，则选项B、D正确，C错误；因两球之间的作用力是相互作用力，则无法判断两球带电荷量的多少，选项A错误． 13.如图所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F2.导线框中的电流大小为(　　)A.B.C.D.答案　A解析　当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为l，受到的安培力方向竖直向上，故F1＋BIl＝mg，当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为l，受到的安培力方向竖直向下，故F2＝BIl＋mg，联立可得I＝，A正确．14.如图所示，a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A、B保持静止，细绳a是水平的，现对B球施加一个水平向右的力F，将B缓缓拉到图中虚线位置，A球保持不动，这时三根细绳张力Fa、Fb、Fc的变化情况是(　　)A．都变大B．都不变 C．Fb不变，Fa、Fc变大D．Fa、Fb不变，Fc变大答案　C解析　以B为研究对象受力分析，将重力分解，如图甲所示，由图可以看出，当将B缓缓拉到图中虚线位置过程，绳与竖直方向夹角变大，即Fc逐渐变大，F逐渐变大；　　　再以A、B整体为研究对象受力分析，如图乙所示．设b绳与水平方向夹角为α，则竖直方向有：Fbsinα＝2mg得：Fb＝，不变；水平方向：Fa＝Fbcosα＋F，Fbcosα不变，而F逐渐变大，故Fa逐渐变大．15.(2019·山东烟台市下学期高考诊断)如图所示，质量为M的斜劈静止在粗糙水平地面上，质量为m的物块正在质量为M的斜面上匀速下滑．现在m上施加一个水平推力F，则在m的速度减小为零之前，下列说法正确的是(　　)A．加力F之后，m与M之间的摩擦力变小B．加力F之后，m与M之间的作用力不变C．加力F之后，M与地面之间产生静摩擦力 D．加力F前后，M与地面间都没有摩擦力答案　D解析　由m匀速下滑得：垂直斜面方向：FN＝mgcosθ，滑动摩擦力为：Ff＝μmgcosθ；在m上加一水平向右的力F，垂直斜面方向：FN′＝mgcosθ＋Fsinθ，滑动摩擦力为：Ff′＝μFN′＝μ(mgcosθ＋Fsinθ)；对物块，所受支持力增加了Fsinθ，则摩擦力增加μFsinθ，即支持力与摩擦力成比例地增加，其合力方向还是竖直向上，大小增大，而m与M之间的作用力即为此合力，也是增大的，则斜面所受的摩擦力与压力的合力方向还是竖直向下，水平方向仍无运动趋势，则不受地面的摩擦力，故A、B、C错误，D正确．