安徽省2026届高三物理二轮专项训练 力与物体的平衡（五）

二轮专项——力与物体的平衡 （60分钟 100分） 一.单项选择题（每题10分） 1．如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平面上，一横截面半径为R的半圆柱体丙放在水平面上，可视为质点的光滑小球乙质量为m，用轻绳拴接置于半圆柱上；质量为2m的物块甲用轻绳拴接放在斜面体上，拴接小球乙与拴接物块甲的轻绳与竖直的轻绳系于O点，且O点位于半圆柱圆心的正上方。已知O点到水平面的高度为2R，拴接小球乙的轻绳长度为R，整个装置处于静止状态，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A．拴接小球乙的轻绳拉力大小为mg B．小球乙对半圆柱体的压力大小为mg C．物块甲所受的摩擦力方向沿斜面向下 D．半圆柱体所受的摩擦力大小为mg 2．如图所示，将两个相同的物块P、Q置于粗糙斜面上，P、Q中间有一处于压缩状态的轻弹簧，轻弹簧不与P、Q拴接。物块P受到一个沿斜面向下的恒定拉力，此时P、Q均静止，下列说法正确的是（　　） A．Q一定受到4个力的作用 B．P可能受到4个力的作用 C．仅撤去轻弹簧，P可能会沿斜面下滑 D．仅撤去拉力，P受到的摩擦力一定变小 3．两质量均为m的滑块a、b，a与挡板通过劲度系数为k1的轻弹簧1连接，a与b通过劲度系数为k2的轻弹簧2连接。如图甲所示，挡板竖直时，b与挡板上侧面恰好接触且无挤压。若把挡板顺时针旋转90°，使挡板水平，如图乙所示，不计一切摩擦，重力加速度为g，a、b都静止后，b对挡板右侧面的弹力大小为（　　） A．mg B． C． D． 4．如图所示，轻质弹簧P上端固定在天花板上，下端的挂钩钩住轻弹簧Q的环，P、Q的劲度系数分别为100N/m和200N/m，现用大小为20N的拉力F竖直向下拉弹簧Q，两只弹簧形变量之和为Δx，两弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A．弹簧Q拉弹簧P的力大于P拉Q的力 B．Δx=0.3m C．若将拉力F增加一倍，则稳定后两只弹簧的总长度之和也增加一倍 D．上述两只弹簧形变的效果与一只劲度系数为150N/m的弹簧等效 5．筷子是中华文明的重要载体。如图所示，一双处于同一水平面内的筷子夹住一个直径较大的圆柱形物体，圆柱形物体悬在空中保持竖直并静止，两根筷子之间形成一定大小的夹角，忽略物体的形变，则以下说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力方向竖直向上 B．物体受到的摩擦力与重力大小相等 C．物体受到的摩擦力大于其重力 D．筷子对物体的弹力大于物体对筷子的弹力 6．如图所示，将半径为R的半圆柱体A放置于粗糙水平面上，另一半径也为R的球B置于半圆柱上，下端用挡板MN托住，其中挡板MN的延长线过A横截面的圆心，且与水平面夹角为，以O点为轴逆时针转动挡板MN，从0°缓缓增大到60°的过程中，A始终未动。已知B的质量为m，不计A、B之间的摩擦力，重力加速度g取，则（　　） A．时，半圆柱体A对球B的支持力大小为 B．时，挡板MN对球B的支持力大小为 C．半圆柱体A对地面的摩擦力一直增大 D．半圆柱体A对地面的摩擦力先增大后减小 7．吊坠是日常生活中极为常见的饰品，深受人们喜爱。现将一“心形”金属吊坠穿在一根细线上，吊坠可沿细线自由滑动。在佩戴过程中，某人手持细线两端，让吊坠静止在空中，如图所示，现保持其中一只手不动，另一只手捏住细线缓慢竖直下移，不计吊坠与细线间的摩擦，则在此过程中，细线中张力大小变化情况为（　　） A．保持不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大 D．无法确定 8．如图所示，将两块光滑平板OA、OB固定连接，构成顶角为60°的楔形槽，楔形槽内放置一质量为m的光滑小球，初始时整个装置保持静止，OB板竖直。现使楔形槽绕O点顺时针缓慢转动至OA板竖直的过程中，（重力加速度为g）以下说法正确的是（　　） A．OA板对小球的作用力先减小后增大 B．OB板对小球的作用力先增大后减小 C．OA板对小球作用力的最大值为2mg D．OB板对小球的作用力大小为mg时，OA板对小球的作用力大小也为mg 二、多选题（每题10分） 9．如图所示，斜面体固定在水平面上，一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2，两端分别与物体和轻环连接，轻环穿在水平横杆上，滑轮2下吊一物体。物体和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。现将向右移动少许，物体始终静止，系统再次静止，不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则（　　） A．细线拉力将变大 B．地面对斜面体的支持力将变大 C．横杆对轻环的摩擦力将变小 D．斜面体对物体的摩擦力可能变小 10．光滑半圆槽的边缘上固定有一轻质定滑轮，轻质定滑轮轴与一直杆AB一端连接，直杆可绕B在竖直面上转动，轻绳一端连接一小球P，另一端跨过轻质定滑轮后套着一铁环Q，然后固定在直杆的A端，如图所示。开始时直杆通过外力水平放置并使整个系统处于平衡状态，不计任何摩擦阻力，小球可视为质点，则（　　） A．若轻绳PB段与BQ段均与竖直方向成30°角，小球P和铁环Q的质量之比为1：1 B．若小球P的质量足够大，系统平衡时小球P可能位于半圆弧槽的最低点 C．若通过外力把直杆AB顺时针缓慢转动一小段距离，小球P的位置可能不动 D．若通过外力把直杆AB逆时针缓慢转动一小段距离，小球P的位置一定下移 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．D 【详解】AB．对小球乙受力分析如图1所示，由相似三角形知识得 ＝＝ 解得拴接小球乙的轻绳拉力大小 T＝mg 小球乙受到的支持力为 N＝mg 根据牛顿第三定律可知，小球乙对半圆柱体的压力大小为mg，故AB错误； C．设拴接小球乙的轻绳与竖直方向的夹角为α，由几何关系可知 （2R）2＝R2+（）2 所以连接乙球的轻绳与半圆柱体相切 sinα＝＝ 解得 α＝30° 以结点O为研究对象，对其受力分析如图2所示，拉力T和F2的合力与F1等大反向，由平衡关系得 F2＝Ttanα 代入数据解得 F2＝mg 物块甲的重力沿斜面向下的分力大小为 2mgsin30°＝mg＞mg 则物块甲所受的摩擦力沿斜面向上，故C错误； D．以小球乙和半圆柱体丙整体为研究对象，由力的平衡条件可知，半圆柱体丙所受的摩擦力方向水平向左，大小等于拉力T沿水平向右方向的分力，即 f＝Tsinα＝＝mg 故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．对Q受力分析，Q受到重力、支持力和弹簧沿斜面向上的弹力，若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小相等，则Q不受静摩擦力，此时Q受3个力的作用，若重力沿斜面向下的分力与弹簧弹力的大小不相等，则Q受静摩擦力，此时Q受4个力的作用，故A错误； B．对P进行受力分析，弹簧弹力沿斜面向下，拉力方向沿斜面向下，重力竖直向下，根据平衡条件可知，P沿斜面方向合力为零，可知，P受到沿斜面向上的静摩擦力，还有垂直斜面向上的支持力，故P受到5个力的作用，故B错误； CD．结合上述，设斜面倾角为，两物块质量均为，有弹簧时，对P受力分析，沿斜面方向有 仅撤去轻弹簧有 可知，若仅撤去轻弹簧，物块P沿斜面向下的合力变小，需要的摩擦力变小，故物块P仍然保持静止。 仅撤去拉力，有 可得摩擦力变小，故C错误，D正确。 故选D。 3．C 【详解】初始时，根据平衡条件可得， 挡板水平时，有 根据几何关系可得 联立解得 故选C。 4．B 【详解】A．根据牛顿第三定律可得，弹簧Q拉弹簧P的力等于P拉Q的力，故A错误； B．由题意可知，两只弹簧中的弹力大小均为F，则两只弹簧的形变量之和为 所以 故B正确； C．由以上分析可知，若将拉力F增加一倍，则稳定后两只弹簧的伸长量之和也加倍，但总长度之和应小于原来的两倍，故C错误； D．由题意 解得 故D错误。 故选B。 5．C 【详解】ABC．对圆柱形物体水平方向受力分析如图所示 两个接触点分别受弹力、，沿筷子方向有摩擦力分量、。 竖直方向，两接触点还有摩擦力竖直方向的分量、。由对称性可知 ， 由竖直方向平衡可知 得 圆柱形物体受到摩擦力竖直方向分量 设两根筷子夹角的一半为，圆柱形物体受到摩擦力水平方向分量 圆柱形物体受到的摩擦力，故AB错误，C正确； D．由牛顿第三定律，可知筷子对物体的弹力大小等于物体对筷子的弹力大小，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】AB．B受到MN给的弹力、A给的弹力和自身重力mg而平衡，受力分析如图 几何关系可知 解得 将B受到的力构成矢量三角形（上图红色三角形），几何关系可知 由正弦定律有 当时，解得 故AB错误； CD．由牛顿第三定律可知，B给A的弹力与等大，结合以上分析可得 由平衡条件可知，地面对A的摩擦力大小 由牛顿第三定律可知，A对地面的摩擦力大小 由数学关系可得 可知从0°缓缓增大到60°的过程中，半圆柱体A对地面的摩擦力先增大后减小，故C错误，D正确。 故选D。 7．A 【详解】因为吊坠可沿细线自由滑动，细线的长度不变，保持其中一只手不动，另一只手捏住细线缓慢竖直下移的过程中，细线与竖直方向的夹角不变，设为α，设细线的拉力为F，由平衡条件得 由上式可知，α不变，F不变，A正确，BCD错误。 故选A。 证明：细线与竖直方向的夹角α不变 OE是BO的延长线，做CD平行于EB，交点为D，OM是∠AOB的角分线，因为平行线的内错角相等 因为角的两边互相平行 因为OM是角分线 由以上得 所以得 又因为细线长度不变 所以四边形CDOE是平行四边形，则 所以当另一支手向下移动的过程中，两段细线的夹角保持不变，即细线与竖直的夹角保持不变。 8．D 【详解】A B．对初始状态的小球进行受力分析，如图所示： 因小球受力平衡，故将这三个力进行适当平移可构成一个首尾相接的矢量三角形，另外小球所受重力不变，与夹角不变，根据数学知识可知，在动态变化过程中，的非箭头端（或的箭头端）始终落在这个矢量三角形的外接圆上，如图所示： 由图可知，在动态变化过程中，逐渐变小，逐渐变大，故A错误，B错误； C．由以上分析可知，初始状态最大，最大值为 故C错误； D．若OB板对小球的作用力大小为，则根据数学知识可知，此时这个矢量三角形为等边三角形，故OA板对小球的作用力大小也为，故D正确。 故选D。 9．AD 【详解】A. 以滑轮2为研究对象，若将c向右移动少许，两个绳子之间的夹角 增大，由于b对滑轮的拉力不变，两个绳子之间的夹角增大，则绳子拉力一定变大，A正确； B. 对斜面体、物体、物体整体受力分析，受重力、支持力、细线的拉力和地面的静摩擦力，如图所示 根据平衡条件，有 与角度无关，恒定不变，B错误； C．以为研究的对象 水平方向 向右移动少许，F变大，变大，变大，横杆对轻环的摩擦力将变大，C错误； D．若原来物块有下降趋势，绳子拉力增大，可能有上升趋势，因摩擦力大小和方向都不能确定，D正确； 故选AD。 10．AD 【详解】A．受力分析如下图所示，若轻绳PB段与BQ段均与竖直方向成30°角，即 由几何关系可得，OP与竖直方向的夹角也为，对小球P有 ， 对铁环Q有 联立可得出小球P和铁环Q的质量之比为1：1，故A正确； B．如果小球P在半圆弧槽的最低点，那么连接小球的轻绳拉力应该为零，此时整个系统不可能平衡，故B错误； C．假设小球P位置不变，轻绳拉力不变，B端右侧的绳长l不变，把直杆AB顺时针转动一小段距离，AB段的水平距离d变小，由 可知，变小，绳的拉力 将变小，与小球P位置不变时轻绳拉力不变矛盾，故C错误； D．直杆AB逆时针缓慢转动一小段距离，AB段的水平距离d也是变小，设，如图建立直角坐标系，对小球P受力正交分解可得 即 可知小球质量不变，轻绳拉力变小，变大，小球P下移，故D正确。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司 $