第1讲 力与物体的平衡(强化练)-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件（江苏专版）

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 1~12题,每题4分 1.(2025·江苏连云港一模)平衡术对人的观察能力和动手能力要求较高,极其锻炼人的耐心。小强同学在海边堆放了一些石块,如图所示,石块A、B之间的接触面水平,不计空气的作用力。下列说法正确的是(　　) A.最上面的石块D一定只受两个力作用 B.心形石块E一定不受摩擦力作用 C.石块C可能受到6个力的作用 D.石块B对石块A的作用力方向一定竖直向上 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:因为不知道与D、E接触的接触面是否水平,所以最上面的石块D可能受摩擦力作用,心形石块E也可能受摩擦力作用,故A、B错误;石块C最多受到重力、左右两边石块对它的两个摩擦力和两个弹力,共5个力的作用,故C错误;石块A、B之间的接触面水平,把石块A及其上面的石块看作整体,根据二力平衡条件可知,石块B对石块A的作用力方向一定竖直向上,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.如图所示,由七根等长的轻质细绳悬挂起六个质量相等的灯笼,中间的细绳是水平的,另外六根细绳与水平方向所成夹角分别为θ1、θ2和θ3。关于θ1、θ2和θ3,下列关系式中正确的是(　　) A.θ1∶θ2∶θ3=3∶2∶1 B.sin θ1∶sin θ2∶sin θ3=3∶2∶1 C.tan θ1∶tan θ2∶tan θ3=3∶2∶1 D.cos θ1∶cos θ2∶cos θ3=1∶2∶3 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:以左侧三个灯笼为研究对象,可得T1sin θ1=3mg,T1cos θ1=F; 以左侧下方两个灯笼为研究对象,可得T2sin θ2=2mg,T2cos θ2=F; 以左侧最下方灯笼为研究对象,可得T3sin θ3=mg,T2cos θ3=F。 所以有tan θ1∶tan θ2∶tan θ3=3∶2∶1,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.(2025·河南许昌阶段检测)如图甲所示,用两根手指对称地抓起一个截面为圆的杯盖,将其简化成如图乙所示,手指与杯盖截面始终处于竖直平面内,手指接触点1、2的连线水平且相距为L,截面半径为R=3 cm,两接触点与圆心的连线与水平方向的夹角均为θ,手指和杯盖间的动摩擦因数为μ=0.75。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,能保持杯盖始终静止,则L不能小于(　　) A.3.6 cm　　　　　　 B.4 cm C.4.8 cm D.5.4 cm C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:对杯盖两接触点受力分析如图所示,设杯盖质量为m,保持静止时有Nsin θ+mg=fcos θ<μNcos θ,所以有Nsin θ<μNcos θ,可得μ>tan θ,由图可知tan θ=,联立可得μ>,解得L>4.8 cm,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.如图所示,A、B是在同一水平线上、间距为L的光滑固定钉子,一根橡皮筋绕过两个钉子,两端打结,结点刚好在C点,此时AB、AC、BC三段橡皮筋处于伸直状态,且拉伸形变可忽略不计,AC与水平方向的夹角为37°;在结点上挂一个重力为G的矿泉水瓶,静止时,结点到D点,此时AD与水平方向的夹角为60°。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比,橡皮筋在弹性限度内,cos 37°=0.8,则橡皮筋的劲度系数为(　　) A. B. C. D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:结点在C时,AC与水平方向夹角为37°,A、B间距为L,AC段水平分量为,故AC段和BC段橡皮筋的原长均为L1===,结点移到D点,AD与水平方向夹角为60°,AD段和BC段橡皮筋的长度均为L2==L,此时橡皮筋的伸长量为ΔL=2L2-2L1=,矿泉水瓶静止时,竖直方向合力为零,两段橡皮筋拉力的竖直分量之和等于重力G,由平衡条件得2Fsin 60°=G,其中F=kΔL,解得k=,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.(2025·江苏盐城二模)磁悬浮地球仪具有独特的视觉效果,其工作原理简化如图,水平底座上的三个完全一样的磁极对地球仪内的磁体产生作用力(沿磁极与磁体的连线),使地球仪悬浮在空中,此时各磁极和磁体恰好处在正四面体的四个顶点处。地球仪的总质量为m,重力加速度为g,则一个磁极对磁体的作用力大小为(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:令正四面体的棱长为L,地球仪中的磁体和下侧磁极之间连线与竖直方向夹角为θ,根据几何关系有sin θ==,则cos θ=,根据对称性可知,每个磁极对磁体的作用力大小均相等,对地球仪进行分析,根据平衡条件有3Ncos θ=mg,解得N=mg,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6.强降雪过后小明用雪铲清理积雪过程如图所示,小明的质量为56 kg,鞋与地面之间的动摩擦因数为0.75,雪铲与地面之间的动摩擦因数为0.375,雪铲面足够大且雪铲和杆质量不计,人、雪铲和手柄之间作用力均沿杆方向,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小明的最大力气为450 N,手柄与水平面保持53°角不变。sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,重力加速度g取10 m/s2,则小明能推动的最多积雪约为(　　) A.18 kg B.28 kg C.36 kg D.45 kg B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:对小明受力分析,设小明不与地面发生相对滑动时杆对小明最大的推力为Fm,则Fmcos 53°=μ1(Mg-Fmsin 53°),解得Fm=350 N<450 N,设小明最多能推动积雪的质量为m,对积雪受力分析可得Fm'cos 53°=μ2(mg+Fm'sin 53°),其中Fm'=Fm,解得m=28 kg,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.(2025·江苏南通一模)如图所示,光滑定滑轮固定在天花板上,轻绳绕过定滑轮,一端竖直悬挂质量为2m的小球P,另一端连接质量为m的圆环Q,圆环Q套在粗糙水平杆上。一水平向左的力F作用在圆环上,使轻绳和杆之间夹角为30°,整个系统保持静止状态。已知重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　) A.杆对圆环Q摩擦力的方向一定向右 B.杆对圆环Q摩擦力的方向可能向左 C.定滑轮对轻绳作用力的方向竖直向上 D.定滑轮对轻绳作用力的大小为2mg D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:小球P静止,由平衡条件知,绳子拉力大小为T=2mg,由于Tsin 30°=mg,则圆环Q不受杆的支持力作用,可见杆对圆环Q没有摩擦力,故A、B错误;由力的合成知,轻绳对定滑轮的作用力大小F1=2Tcos =2mg,方向与竖直方向成30°角斜向左下方,由牛顿第三定律知,定滑轮对轻绳作用力的方向与竖直方向成30°角斜向右上方,大小为F1'=F1=2mg,故C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8.(2025·广西南宁联考)如图所示,一质量m=0.1 kg、长L=0.2 m的导体棒水平放置在倾角θ=37°的光滑斜面上,整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中。当导体棒中通有垂直于纸面向里、大小为0.5 A的恒定电流时,磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中,导体棒始终静止。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,则磁感应强度B的取值范围是(　　) A.6 T≤B≤10 T B.6 T≤B≤20 T C.3 T≤B≤20 T D.3 T≤B≤10 T A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:经分析知,导体棒受到重力mg、斜面的弹力FN和安培力FA,且三力的合力为零,如图所示,从图中可以看出,在磁场方向变化的过程中,安培力FA一直变大,导体棒受到斜面的弹力FN一直变小,由于FA=BIL,其中电流I和导体棒的长度L均不变,故磁感应强度逐渐变大,当磁场方向垂直于斜面向上时,安培力FA沿斜面向上,此时安培力最小,最小值FAmin=mgsin θ,则Bmin==6 T,当磁场方向水平向左时,安培力方向竖直向上,此时对应的安培力最大,最大值FAmax=mg,则Bmax==10 T,即磁感应强度B的取值范围是 6 T≤B≤10 T,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9.(2025·江苏淮安模拟)如图所示,一不可伸长的细线套在两光滑且大小不计的定滑轮上,穿过质量为m的圆环。现施加一作用力F使圆环保持静止,AC段竖直,BC段水平,AC长度等于BC长度,且细线始终有张力作用,重力加速度为g,则力F的最小值为(　　) A.mg　　　　　 B.mg C.mg D.2mg A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:圆环两侧细线上的力相等,且AC段竖直,BC段水平,AC长度等于BC长度,设细线上两个力的合力为FT,由几何关系得其方向与竖直方向的夹角θ=45°,如图,当F垂直FT时F最小,其最小值为F=mgsin θ=mg,故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.(2025·江苏扬州模拟)倾角为30°的斜面体C固定,斜面上有一物块B通过一根轻细绳绕过光滑定滑轮与小球A相连,力F作用于O点,B与滑轮间的细绳与斜面平行,O与滑轮间的细绳水平,A、B的质量均为m,初始时α=135°,如图所示。现将作用于O点的拉力F逆时针缓慢转动至竖直方向,此过程中B始终保持静止。已知重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.初状态,物块B受到的摩擦力方向沿斜面向上 B.O、B间细绳拉力先变小后变大 C.B、C间的摩擦力先减小后增大 D.拉力F一直增大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:α=135°时,结点O的受力情况如图甲所示,O、B间细绳的拉力大小为FT==mg,物块B的受力情况如图乙所示,则根据平衡条件有FT=mgsin 30°+Ff,因FT=mg>mgsin 30°,故Ff为正,即摩擦力方向沿斜面向下,故A错误;画出结点O所受三个力的矢量三角形如图丙所示,由图可知O、B间细绳拉力FT逐渐减小,拉力F一直减小,故B、D错误;根据FT=mgsin 30°+Ff可知,当O、B间细绳拉力FT逐渐减小时,B、C间的摩擦力先减小后反向增大,故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.如图所示,倾角为θ的斜面固定在水平地面上,两个物块A、B用轻质弹簧连接,两物块恰好能静止在斜面上。已知物块A的质量为1 kg,物块A与斜面间的动摩擦因数为0.4,物块B与斜面间的动摩擦因数为0.8,两物块受到的摩擦力方向相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,sin θ=0.6。下列说法正确的是(　　) A.弹簧可能处于压缩状态 B.弹簧中的弹力大小为2.4 N C.物块B的质量为7 kg D.物块B受到的摩擦力大小为56 N C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:因tan θ>0.4,物块A静止在斜面上,所以弹簧一定处于伸长状态,A错误;对物块A有mAgsin θ=μAmAgcos θ+F,解得F=2.8 N,B错误;把A、B看成一个整体,有μAmAgcos θ+μBmBgcos θ=(mA+mB)gsin θ,解得mB=7 kg,物块B受到的摩擦力大小为f=μBmBgcos θ=44.8 N,C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 12.(2025·江苏南通期中)如图所示,V形光滑挡板AOB之间放置有一质量均匀的球体,初始时系统处于静止状态。现将整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动(∠AOB保持不变),在AO由水平转动90°到竖直的过程中,下列说法正确的是(　　) A.挡板AO的弹力逐渐增大 B.挡板AO的弹力先增大后减小 C.挡板BO的弹力逐渐减小 D.挡板BO的弹力先增大后减小 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:V形光滑挡板转动过程中,对小球受力分析,各个力的夹角如图所示,由拉密定理可得==,因为整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动, θ+∠AOB=180°,∠AOB保持不变,故θ不变,sin θ不变,保持不变,在AO由水平转动90°到竖直的过程中,α从锐角增大到钝角,sin α先增大后减小,故挡板AO的弹力先增大后减小,A错误,B正确;β从180°减小到90°,sin β一直增大,故挡板BO的弹力一直增大,C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13.(15分)如图所示,左、右对称的粗糙斜面与竖直方向的夹角均为θ=53°,两根刚性轻杆通过铰链与两个相同的物块P、Q相连,P、Q的质量均为m1=2.0 kg,对称着放在两侧的斜面上。一质量为m2=3.2 kg的物块A悬挂在上方的铰链上,对称调节P、Q的位置,使杆与斜面垂直,整个装置处于平衡状态。已知物块均可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,杆与物块均处于同一竖直面内,铰链质量忽略不计,重力加速度g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,求: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)轻杆受到的力的大小; 解析:对悬挂点进行受力分析,其受绳子的拉力(大小等于m2g)和两个轻杆的弹力而处于平衡状态,对绳子的拉力沿杆的方向进行分解,如图所示, 由几何关系和平衡条件得 F1=·, 代入数据可得F1=20 N, 即轻杆受到的力的大小为20 N。 答案: 20 N　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)物块与斜面间动摩擦因数的最小值(结果用分式表示)。 解析:对物块P受力分析,其受重力m1g、轻杆的力F、支持力N和摩擦力f而处于平衡状态,如图所示。 因轻杆与斜面垂直,则当最大静摩擦力与重力沿斜面方向的分力相等时,动摩擦因数μ有最小值,此时在沿杆方向上有 N=F+m1gsin θ, 沿斜面方向上有 f=m1gcos θ, 又f=μN,F=F1=20 N, 联立可得μ=。 答案: $