2021届高考物理二轮专题突破练　力与物体的平衡(含解析)

专题突破练　力与物体的平衡 一、选择题 1.叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触,球与地面间的动摩擦因数均为μ。底层三个排球刚好接触构成三角形,上层一个排球放在底层三个排球的正中间上方,系统保持静止。不考虑球的转动和球与球间的摩擦,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则(重力加速度为g) (　　) A.底层每个排球对地面的压力均为2mg B.底层每个排球对上层排球的支持力大小为 C.底层排球受到水平地面的摩擦力均为 D.水平地面与球间的动摩擦因数至少为 答案　D　根据整体法,地面对下面每个球的支持力为FN,则3FN=4mg,解得FN=mg,则压力FN'=FN=mg,故A错误;四个球的球心连线,构成正四面体,如图所示。上层排球受到重力、下层排球对上层排球的三个支持力,由于三个支持力的方向不是竖直向上,所以三个支持力在竖直方向的分力之和等于重力,根据正四面体几何关系可求,其中一个支持力F与mg的夹角的余弦值 cos θ=,正弦值sin θ=,则有F cos θ+mg=FN,F sin θ=f,联立解得f=mg,F=mg,则有μmin==,所以水平地面与球间的动摩擦因数至少为,故B、C错误,D正确。 2.(2020云南保山检测)如图所示,A、B、C三个物体处于平衡状态,则关于A、B、C三个物体的受力个数,下列说法正确的是 (　　) A.A物体受到4个力的作用 B.B物体受到3个力的作用 C.C物体受到3个力的作用 D.C物体受到4个力的作用 答案　C　物体C受重力、B对C的支持力和摩擦力3个力的作用,C正确,D错误;物体B受重力、A对B的支持力、C对B的压力和摩擦力4个力的作用,B错误;物体A受重力、地面的支持力以及B对A的压力3个力的作用,A错误。 3.(2020辽宁六校联考)轻绳两端分别连接A、C两物体,mA=1 kg,mB=2 kg,mC=3 kg,物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计。若要用力将B物体拉动,则作用在B物体上水平向左的拉力最小值为(g=10 m/s2) (　　) A.3 N　　　B.4 N　　　C.7 N　　　D.8 N 答案　B　A、B间最大静摩擦力为fm1=μmAg=0.1×10 N=1 N,B、C间的最大静摩擦力fm2=μ(mA+mB)g=0.1×(10+20) N=3 N,则作用在B物体上水平向左的拉力最小值为F=fm1+fm2=4 N,故B正确、A、C、D错误。 4.(2020湖北荆州模拟)如图所示,有10个质量均为m的玻璃球,将它们用长度相等的轻绳依次连接。第1个玻璃球的左端用轻绳固定在天花板上,在第10个玻璃球右端施加一水平拉力F使全部玻璃球静止。若连接天花板的轻绳与水平方向的夹角为45°,则第6个与第7个玻璃球间的轻绳与水平方向夹角的正切值等于 (　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. 答案　A　以10个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图1所示,根据平衡条件得F==10mg; 再以第7个到第10个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图2所示,则有 tan α==,故A正确,B、C、D错误。 5.如图所示,用细绳将小球悬挂于O点,在垂直于细绳的拉力F作用下小球静止,细绳与竖直方向夹角为37°时,细绳张力大小为FT。在F方向与细绳始终保持垂直的情况下,将小球缓慢向上拉,直至细绳与竖直方向的夹角变为60°,在此过程中 (　　) A.F一直增大　　　B.FT一直增大 C.F始终大于FT　　　D.F先增大后减小 答案　A　以小球为研究对象,受到重力、细绳拉力FT和拉力F三个力的作用,其受力如图所示。根据正弦定理可知,重力G对应角度为90°,FT对应的角为180°-α,F对应的角为180°-β,则由正弦定理可得: ==,即==,易知FT=G sin α,F=G sin β,由此可知F一直增大,FT一直减小,当细绳与竖直方向的夹角为45°时F和FT相等,之前FT大于F,以后FT小于F,由此可知A项正确,B、C、D错误。 6.(2020福建厦门一模)如图所示,水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架,每根支架与水平面均成45°角且任意两支架之间夹角均相等。一个质量为m的均匀光滑球体放在倒三脚支架里,重力加速度为g,则每根支架受球体的压力大小是 (　　) A.mg　　　B.mg　　　C.mg　　　D.mg 答案　B　以球为研究对象,设每根支架对球体的支持力为F,竖直方向根据平衡条件可得 3F cos 45°=mg,解得F=mg,根据牛顿第三定律可得每根支架受球体的压力大小F'=F=mg,故B正确,A、C、D错误。 7.(2020四川成都三诊)如图所示,粗糙斜面体C静止在水平地面上,轻质细线跨过其顶端的光滑定滑轮,细线一端拴