统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第二部分核心热点专项练专项2力与物体的平衡（附解析）

专项2　力与物体的平衡一、单项选择题1．[2023·海南卷]如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是(　　)A.工人受到的重力和支持力是一对平衡力B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力变小D．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力不变2．[2023·北京昌平临川学校高三联考]如图所示，质量为m的木块，被水平力F紧压在倾角为θ＝60°的墙面上处于静止状态．则关于木块的受力情况、墙面对木块的作用力(压力与摩擦力的合力)，下列说法正确的是(　　)A.墙面对木块不一定有压力B．墙面对木块一定没有摩擦力C．墙面对木块的作用力大小为FD．墙面对木块的作用力大小为3．[2022·湖南卷]如图(a)，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图(b)所示．导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ.下列说法正确的是(　　)A．当导线静止在图(a)右侧位置时，导线中电流方向由N指向MB．电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变C．tanθ与电流I成正比D．sinθ与电流I成正比4．三个完全相同的横截面为正方形的工件1、2、3平行堆放，其中2、3放在水平地面上，1叠放在2、3上，其侧视面如图所示，1侧视面的对角线AB恰好竖直，工件间的摩擦忽略不计，此时系统处于静止状态．现同时向外缓慢移动2和3一小段相同距离，系统再次平衡后1仍叠放在2、3上，下列说法正确的是(　　) A.1对2的压力变大B．1对2的压力变小C．2对地面的压力变大D．2对地面的摩擦力不变5．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流I时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上，空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．若电流和磁场的方向均不变，仅将磁感应强度大小变为4B，重力加速度为g，则此时(　　)A.金属细杆中的电流方向垂直于纸面向外B．金属细杆受到的安培力大小为4BILsinθC．金属细杆对斜面的压力大小变为原来的4倍D．金属细杆将沿斜面加速向上运动，加速度大小3gsinθ6.如图所示的装置，杆OQ沿竖直方向固定，且顶端有一光滑的定滑轮，轻杆OP用铰链固定于O点且可绕O点转动，用两根轻绳分别拴接质量为m1、m2的小球并系于P点，其中拴接质量为m1的小球的轻绳跨过定滑轮，已知O点到滑轮顶端Q的距离等于OP，当系统平衡时两杆的夹角为α＝120°.则m1∶m2为(　　)A．1∶2B．∶2C．∶1D．1∶17.[2023·安徽合肥市4月模拟]研究表明，风力的大小F与风速的大小v、物体的横截面积S以及物体的形状有关，对于形状相同的物体，风力F＝kSv(k是比例系数).某物理兴趣小组想测量风速的大小，将半径为r、质量均匀分布的实心塑料球用不可伸长的轻质细线固定在水平墙面上，如图所示，风水平吹来时，若风速为v1，塑料球平衡时细线与墙面的夹角为α；若风速为v2，选用半径为2r的相同材料的塑料球，平衡时细线与墙面的夹角为β.下列关系式正确的是(　　)A．＝B．＝ C．＝D．＝二、多项选择题8.[2023·四川绵阳三诊]如图所示，粗糙斜面放置于水平地面上，其左侧固定一竖直光滑直杆，杆上套着的圆环通过细线绕过光滑定滑轮与斜面上的滑块相连，滑轮右侧细线与斜面平行，圆环、滑块均静止．现对滑块施加平行于斜面向下的外力F，将圆环从A点缓慢拉升至B点，斜面始终保持静止．则在圆环上升过程中(　　)A．直杆对圆环的弹力逐渐增大B．细线对圆环的拉力逐渐减小C．地面对斜面的摩擦力保持不变D．地面对斜面的支持力逐渐增大9．如图所示，固定在水平面的光滑绝缘半圆弧槽的b处固定一带正电的点电荷Q，另一带正电的小球在库仑力的作用下静止在圆弧槽的P处，小球所受重力为G，可视为质点，小球与圆心O的连线与竖直方向夹角θ＝30°.下列分析正确的是(　　)A.小球所受库仑力大小为GB．半圆弧槽对小球的弹力大小为GC．若小球的电荷量稍有减小，等再次平衡时，库仑力增大D．若小球的电荷量稍有减小，等再次平衡时，半圆弧槽对小球的弹力大小不变专项2　力与物体的平衡1．解析：工人受到三个力的作用，即绳的拉力、地面的支持力和重力，三力平衡，A错；工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，B对；对动滑轮受力分析，由平衡条件有2Tcos＝mg，其中T为绳子拉力的大小、θ为与动滑轮相连的两段绳的夹角、m为重物与动滑轮的总质量，随着重物的上升，θ增大，则绳的拉力变大，CD错．答案：B2.解析： 对木块受力分析，受推力、重力，若没有支持力就没有摩擦力，木块不可能平衡，故一定有支持力，同理有静摩擦力，如图所示，故A、B错误；根据共点力平衡条件，墙面对木块的作用力（压力与摩擦力的合力）与重力、推力的合力受力平衡，重力和推力的合力为，故墙面对木块的作用力为，故C错误，D正确．答案：D3．解析：当导线静止在图（a）右侧时，导体棒MN在重力、拉力和安培力的作用下处于平衡状态，由平衡条件可知，导体棒所受安培力指向右侧，又安培力与磁场方向垂直，所以安培力垂直于轻绳指向右上方，由左手定则可知，导线中电流方向由M指向N，A项错误；由平衡条件有轻绳拉力F＝，又BIL＝mgsinθ，得sinθ＝I，分析易知B、C项错误，D项正确．答案：D4.解析：对1受力分析如图，向外缓慢移动2和3一小段相同距离，则N的方向不变，仍垂直于1的两边，可知N不变，由牛顿第三定律知，1对2的压力N′不变，选项A、B错误；对1、2、3整体分析，则地面对2的支持力等于整体重力的一半，可知同时向外缓慢移动2和3一小段相同距离时，分析知，2对地的压力不变，选项C错误；地面对2的摩擦力等于N′的水平分力，因N′大小不变且N′的方向不变，可知N′的水平分力不变，地面对2的摩擦力不变，则2对地面的摩擦力不变，选项D正确．答案：D5．解析：直导线受到重力、导轨的支持力和安培力而平衡，安培力垂直于B，只能水平向右，由左手定则知，电流方向应垂直纸面向里，故A错误；根据安培力公式可得受到的安培力大小为F安＝4BIL，故B错误；金属细杆水平静止在斜面上时，根据平衡条件可得FN＝mgcosθ＋BILsinθ，BILcosθ＝mgsinθ，磁感应强度大小改变时，根据受力分析和牛顿第二定律可得FN′＝mgcosθ＋4BILsinθ<4FN，a＝＝3gsinθ，加速度方向沿斜面向上，故C错误，D正确．答案：D6.解析：以结点P为研究对象，受力分析如图所示，则拴接质量为m1 的小球的轻绳的拉力大小等于m1g，由力的平衡条件将杆OP的支持力与轻绳的拉力合成，由相似三角形可得FN＝m2g，则由几何关系可知m1g＝2m2gcos30°，解得m1∶m2＝∶1，选项C正确，A、B、D错误．答案：C7．解析：设塑料球的密度为ρ，半径为r时，塑料球的质量m＝ρ·πr3，风力F＝kSv＝kπr2v.当塑料球的质量为m1，半径为r，风速为v1时，对塑料球受力分析，根据共点力的平衡条件可知tanα＝＝，当塑料球的质量为m2，半径为2r，风速为v2时，有tanβ＝＝，所以＝，选项C正确．答案：C8.解析：对圆环受力分析，如图所示，由力的平衡条件可知，细线的拉力与支持力的合力与重力等大反向，当圆环由A到B时，细线与竖直方向的夹角增大，则由图可知杆的弹力与细线的拉力均增大，A正确，B错误；设斜面的倾斜角为α，斜面对滑块的支持力为FN2，滑块重力为G2，由于滑块处于动态平衡状态，所以有FN2＝G2cosα，因G2与α不变，所以FN2不变，又因摩擦力f＝μFN2，所以滑块受到的斜面的摩擦力也不变，由牛顿第三定律可得，斜面受到的滑块的作用力也不变，因此地面对斜面的摩擦力和支持力保持不变，选项C正确，D错误．答案：AC9．解析：对P处带正电的小球受力分析如图甲所示，由于三角形OPb为等腰三角形，有α＝β，又有θ＋90°＋α＋β＝180°，可知α＝θ＝30°，则三角形OPc为等腰三角形，图中阴影部分力矢量三角形与几何三角形OPc相似，有＝，可得库仑力F＝G＝G，选项A正确；由A项分析知＝，可得半圆弧槽对小球的弹力大小N＝G＝G，选项B正确；若小球的电荷量稍有减小，等再次平衡时，小球将下移到P′处，如图乙所示，同理可知库仑力F′＝G<G，选项C错误；半圆弧槽对小球的弹力大小N′＝G<G，选项D错误．答案：AB