特色练 第01练 力的平衡（Word练习）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

特色练 第1练　力的平衡 [母题探源]——高考真题指明热点 1．(2022·浙江1月选考)如图所示，公园里有一个仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是(　　) A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小 C．水流对桶撞击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低 D　解析：由于水桶可以绕水平轴转动，因此一段时间后，当水桶水变多导致重心升高到一定程度时，就会造成水桶翻转，D正确，A、B、C错误。 2．(2022·湖南卷)北京2022年冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是(　　) A　解析：先以整条飘带为研究对象进行受力分析，飘带受重力mg、风的作用力F和拉力T，由于竖直方向不同高度的风速一定，风对飘带的作用力与其作用面积成正比。假设整条飘带受力面积为S，则风的作用力F＝kS(k为常量)，飘带上端切线方向与竖直方向的夹角的正切值为tan θ＝；再以飘带中点以下的部分为研究对象，假设飘带中点的切线与竖直方向的夹角α小于θ，则其受风的作用力F′>，而此部分飘带重力为mg，由平衡条件可知，飘带中点切线即拉力方向与竖直方向夹角的正切值为tan α＝ > ＝tan θ，结合三角函数关系知α>θ，与假设矛盾，同理易知α<θ也不成立，故α＝θ，A正确。 3．(2020·北京卷)某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的Ft图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．实验中必须让木板保持匀速运动 B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7 D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 C　解析：为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块要一直处于静止状态，则向左的摩擦力一直与棉线向右的拉力平衡，题图乙是棉线向右的拉力随时间的变化曲线，故题图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由题图乙可知棉线向右的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，A、B错误；由题图乙可知，最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，C正确；根据Ff＝μFN，FN＝mg可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，D错误。 4．(2022·辽宁卷)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与竖直方向的夹角分别为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 D　解析：对结点O进行受力分析，则水平方向有F1sin α＝F2sin β，即F1的水平分力等于F2的水平分力，C错误，D正确；对结点O进行受力分析，则竖直方向有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错误。 [衍生演练]——名校模拟预测趋势 5．(2023·浙江宁波二模)被誉为“中国天眼”的射电天文望远镜(FAST)的结构简图如图所示，质量为3×104 kg的馈源舱用对称的六索六塔装置悬吊在球面镜正上方，相对的两塔顶间水平距离为600 m，每根连接塔顶和馈源舱的绳索长600 m，不计绳索重力，则每根绳索承受的拉力大约为(　　) A．1×105 N　　　　　 B．3×104 N C．4×105 N D．6×104 N D　解析：将各塔顶连接起来，得到正六边形，由几何关系可得馈源舱到塔顶的水平距离等于相对塔顶的水平距离的一半，为300 m，则可知每根绳索与竖直方向的夹角为30°，由平衡条件可得6F cos 30°＝mg，解得F＝ ≈6×104 N，D正确。 6．(2023·辽宁模拟卷)2023年夏季，北京突如其来的洪涝灾害造成路面塌陷、桥梁垮塌，一辆汽车行驶中不慎陷入泥潭。天无绝人之路，碰巧在车前方30 m处有一棵大树，如图甲所示，司机拿出后备箱里的绳索一端系在车上，一端系在树上，他在绳索中点垂直于绳子施加F＝100 N的水平恒力，将绳索中点拉离原位置x＝30 cm，如图乙所示，结果就把车拉了出来，则车被拉出时绳子