新教材2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分专题特训练专题一力与运动考点1力与物体的平衡（附解析）

专题一　力与运动考点1　力与物体的平衡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·山东卷]餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘．托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平．已知单个盘子的质量为300g，相邻两盘间距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2.弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为(　　)A．10N/mB．100N/mC．200N/mD．300N/m3．[2022·广东卷]如图是可用来制作豆腐的石磨．木柄AB静止时，连接AB的轻绳处于绷紧状态．O点是三根轻绳的结点，F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小，F1＝F2且∠AOB＝60°.下列关系式正确的是(　　)A．F＝F1B．F＝2F1C．F＝3F1D．F＝F1 4．[2022·河北卷]如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中(　　)A．圆柱体对木板的压力逐渐增大B．圆柱体对木板的压力先增大后减小C．两根细绳上的拉力均先增大后减小D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变题组一　三种常见的力及受力分析5．[2023·浙江金华调研]“倒立”可以利用地球引力对人体进行牵引和拉伸，可以帮助青少年保持良好体形，有助于增高，促进大脑发育，提高记忆力．照片展示的是义乌某中学一位学生在宿舍中练习“靠墙倒立”的情景，宿舍的地面水平粗糙，墙面光滑竖直．针对照片中情形，下列分析判断中正确的是(　　)A．地面对人的作用力与人对地面的压力是一对相互作用力B．墙面对人的作用力和人对墙面的作用力是一对平衡力C．人对地面的压力是因为地面发生形变产生的D．人体的重心位置可能在身体的外部6．(多选)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k1和k2，现用大小为F的拉力竖直向下拉弹簧Q，两只弹簧形变量之和为Δx.下列说法正确的是(　　)A．Δx＝＋B．Δx＝＋ 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的弹簧等效7．一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触．现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度v运动，同时方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，物块的质量为m，则关于物块所受摩擦力说法正确的是(　　)A．竖直挡板对物块的摩擦力大小为0B．竖直挡板对物块的摩擦力大小为μ1μ2mgC．只增大木板向左运动的速度，竖直挡板对物块的摩擦力将变小D．只增大物块沿挡板运动的速度，木板对物块的摩擦力将增大8．[2023·山东济宁检测]一本质量为m的书平放在水平桌面上，将一张A4纸夹在书页间，如图所示．已知书与桌面间的动摩擦因数为μ，A4纸与书页间的动摩擦因数为4μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A4纸的质量忽略不计．现有一水平向右的力F作用于A4纸上，若要使书与A4纸一起运动，则A4纸上面书页的质量应至少大于(　　)A．　　　B．C．　　　D．题组二　静态平衡问题9．[2023·山西大同模拟]2023年1月，央视新闻报道称，玉兔二号即将迎来小伙伴，结束单打独斗的服役生涯，嫦娥七号将首次携带“飞跃探测器”登月，其中探测器的结构形似蜘蛛，采用六足构型(如图).对称分布的六条轻质“腿”与探测器主体通过铰链连接，当探测器静止在水平地面上时，六条“腿”的上臂与竖直方向夹角均为θ，探测器的质量为m，重力加速度为g.则每条“腿”的上臂对探测器的弹力大小为(　　)A．B． C．D．10．[2023·浙江金华模拟]筷子是中华饮食文化的标志之一．如图所示，用筷子夹质量为m的小球处于静止，筷子均在竖直平面内，且筷子甲与竖直方向的夹角为θ，乙始终竖直．忽略小球与筷子之间的摩擦，下列说法正确的是(　　)A．筷子对小球的合力大于重力B．筷子甲对小球的弹力是因为小球发生了形变C．减小θ，乙和甲对小球的弹力都增大D．增加θ(不超过90°)，甲对小球的弹力先减小后增大11．[2023·湖南常德模拟]如图，质量为m的木块A放在水平地面上，固定在A上的竖直轻杆的上端与小球B用细绳连接，当与水平方向成30°角的力F作用在小球B上时，A、B恰好能一起向右匀速运动，此时细绳与竖直方向的夹角为60°.已知小球B的质量也为m，则木块A与水平地面间的动摩擦因数为(　　)A．B．C．D．12．[2023·山东潍坊模拟]如图所示，穿过小动滑轮的轻绳两端分别固定在a、b两点，质量为m的小物块通过轻绳拴接在小动滑轮的轴上．现给小物块施加一个水平向右的拉力F，系统静止时，滑轮到固定点a、b的两部分轻绳与水平方向的夹角分别为30°和60°，滑轮质量、大小忽略不计，重力加速度为g.下列判断正确的是(　　)A．小物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角为37°B．作用在小物块上的水平拉力大小为mgC．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为(－1)mgD．跨过滑轮的轻绳中的张力大小为(＋1)mg 13．[2023·浙江一模]如图为一名健身者正在拉绳锻炼，已知健身者质量为50kg，双手对绳的拉力均为100N，两根绳间夹角θ＝60°，两根绳关于上方连接的总绳对称且跟总绳处于同一平面，总绳与竖直方向的夹角为30°.若健身者处于静止状态，健身者与地面的动摩擦因数为0.5，绳的质量忽略不计，则健身者受地面的支持力FN和摩擦力Ff分别为(　　)A．FN＝350N，Ff＝25NB．FN＝500－50N，Ff＝50NC．FN＝350N，Ff＝50ND．FN＝350N，Ff＝175N14．[2023·河北邢台模拟]如图所示，轻杆AB的左端用铰链与竖直墙壁连接，轻杆CD的左端固定在竖直墙上．图甲中两轻绳分别挂着质量为m1、m2的物体，另一端系于B点，图乙中两轻绳分别挂着质量为m3、m4的物体，另一端系于D点．四个物体均处于静止状态，图中轻绳OB、O′D与竖直方向的夹角均为θ＝30°，下列说法一定正确的是(　　)A．m1∶m2＝1∶1B．m1∶m2＝2∶C．m3∶m4＝1∶1D．m3∶m4＝2∶题组三　动态平衡问题15．如图所示，质量为M的斜面体静置于水平面，斜面体上表面光滑．小球被轻质细绳系住放在斜面上．小球质量m，斜面倾角θ＝30°，悬线与竖直方向夹角α＝30°，则下列说法正确的是(　　)A．地面对斜面的支持力是Mg＋mgB．地面对斜面的摩擦力是mgC．若增大悬线与竖直方向夹角α，斜面对小球的弹力增大D．若增大悬线与竖直方向夹角α，绳子对小球的拉力先增大后减小16．[2023·安徽省宣城市模拟]如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，光滑斜面ab与水平面的夹角为60°，粗糙斜面bc与水平面的夹角为30°，顶角b处安装一个定滑 轮．质量分别为M、m的两滑块A和B，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．整个系统始终处于静止状态，已知物体B的质量m＝1kg，物体B与斜面bc间的动摩擦因数μ＝，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g＝10m/s2，则物体A的质量M的大小可能是(　　)A．0.2kgB．0.8kgC．1.5kgD．2kg17．[2023·湖南长郡中学高三联考]如图所示，斜面静止于水平地面．将一可视为质点的质量为m的小球用轻质柔软的细线悬挂于斜面顶端的O点，在外力F、细线拉力FT和重力mg的作用下处于平衡状态．细线与竖直方向的夹角为θ，与F的夹角为α，开始时F水平．保持α角不变，逐渐缓慢增大θ角，直至悬线水平．已知该过程中，斜面一直保持静止，则下列说法正确的是(　　)A.外力F先增大后减小B．细线拉力FT逐渐增大C．地面对斜面的摩擦力先增大后减小D．地面对斜面的支持力先减小后增大18．[2023·云南昆明模拟]如图所示，质量均为m的小球A和B用轻质细绳连接，再将它们悬挂于固定点O，用水平力作用于小球B将A、B缓慢向右拉，直到绳OA偏离竖直方向的夹角为37°，之后缓慢调整F的大小和方向但始终保持OA与竖直方向的夹角为37°.sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则F的最小值为(　　)A．mgB．mgC．mgD．mg19．[2023·四川凉山统考](多选)如图所示，两个足够长的光滑平板AP与BP用铰链连接，平板AP与水平面成53°角固定不动，平板BP可绕P点的水平轴在竖直面内自由转动，将一重为G的均匀圆柱体O放在两板间．在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，下列说法正确的是(　　) A．当BP沿水平方向时，圆柱体受两个力的作用B．当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大为C．当BP板与AP板垂直时，AP板受到的压力最小为D．当BP板与AP板垂直时，BP板受到的压力最小为20．[2023·重庆市第四次质量检测]如图1所示，横截面为直角的斜槽与水平方向的夹角为θ，横截面为正方形的长方体型物体恰好沿斜槽匀速下滑，斜槽横截面MON如图2所示，过斜槽底部OP的竖直面(图中未画出)与斜槽横截面MON相交处为虚线OO′，MO与虚线OO′的夹角也为θ，斜槽两侧面为同种材料．物体与斜槽的动摩擦因数等于(　　)A．tanθB．C．D．21．[2023·山东省济南市学业水平测试](多选)如图所示，甲、乙两细绳一端系着小球，另一端固定在竖直放置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时甲绳水平，乙绳倾斜．现将圆环在竖直平面内逆时针缓慢向左滚动至乙绳竖直，在此过程中(　　)A．甲绳中的弹力增大B．甲绳中的弹力减小C．乙绳中的弹力增大D．乙绳中的弹力减小22．[2023·云南临沧模拟]如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的内表面光滑，一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别为m1、m2，当它们静止时，m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°、30°角，则碗对m1、m2的弹力大小之比是多少(　　)A．∶1B．∶2C．2∶1D．∶323．[2023·山东济宁模拟]如图所示，轻绳MN的两端固定在水平天花板上，轻绳OP系在轻绳MN的某处，光滑轻滑轮悬挂一质量为m的物体，并跨在轻绳MN上．初始时用竖直向下的力F拉OP，使O点处于如图所示的位置，此时OM与水平方向的夹角为60°，O′N与水平方向的夹角为30°.在保证O点位置不变的情况下，使轻绳OP以O点为圆心顺时针 缓慢转过90°的过程中，下列说法正确的是(　　)A．力F的大小先减小后增大B．轻绳OM的拉力大小先减小后增大C．当力F竖直向下时，力F的大小为mgD．当力F竖直向下时，轻绳O′N的拉力大小为mg[答题区]题号123456789101112答案题号1314151617181920212223答案 考点1　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：由题知，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平，则说明一个盘子的重力可以使弹簧形变相邻两盘间距，则有mg＝3·kx解得k＝100N/m，故选B.答案：B3．解析：以结点O为研究对象，进行受力分析，由平衡条件可得F＝2F1cos30°＝F1，选项D正确．答案：D4．解析：设两绳子对圆柱体的拉力的合力为T，木板对圆柱体的支持力为N，绳子与垂直木板方向的夹角为α，从右向左看如图所示在矢量三角形中，根据正弦定理＝＝，在木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，α不变，γ从90°逐渐减小到0，又γ＋β＋α＝180°，且α<90°，可知90°<γ＋β<180°，则0<β<180°，可知β从锐角逐渐增大到钝角，根据＝＝，由于sinγ不断减小，可知T不断减小，sinβ先增大后减小，可知N先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为2θ，绳子拉力为T′，则2T′cosθ＝T.可得T′＝，θ不变，T逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，B正确，A、C、D错误．答案：B5．解析：人受到重力、地面对人的支持力和摩擦力、墙对人的支持力，地面对人的作用力为地面对人的支持力和摩擦力的合力，所以地面对人的作用力与人对地面的压力大小不相等，不是一对相互作用力，A错误；墙面对人的支持力和人对墙面的压力是一对相互作用力，不是一对平衡力，B错误；人对地面的压力是因为人手发生形变产生的，C错误；重心为物体各部分所受重力作用的集中点，重心的位置与物体的质量分布和几何形状均有关，故由图可知，人体的重心位置可能在身体的外部，D正确．答案：D6．解析：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Δx＝ ＋，A正确，B错误；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，C错误；由题意Δx＝＋＝，解得k＝，D正确．答案：AD7．解析：根据题意可知，物块与木板之间的弹力的大小等于物块的重力，由公式f＝μFN可知，木板对物块的摩擦力为f2＝μ2mg，只增大物块沿挡板运动的速度，木板对物块的摩擦力大小不变，D错误；根据题意，物体相对于木板的运动方向如图所示根据运动的合成和分解规律可知tanθ＝1，解得θ＝45°，由平衡条件可知，挡板对物体的支持力为N1＝f2sin45°，竖直挡板对物块的摩擦力大小f1＝μ1N1＝μ1μ2mg，A错误，B正确；结合AB分析可知，只增大木板向左运动的速度，θ增大，则N1增大，竖直挡板对物块的摩擦力将变大，C错误．答案：B8．解析：书本恰好运动时，设A4纸上面的书页的质量为m0，2×4μm0g＝μmg，解得m0＝，若要使书一同运动，A4纸上面的书页的质量越大越容易一起拉动，所以m0≥，A、C、D错误，B正确．答案：B9．解析：设每条“腿”的上臂对探测器的弹力大小为F，根据共点力的平衡可知6Fcosθ＝mg，得F＝，D正确．答案：D10.解析：由于小球处于静止状态，两只筷子对小球的合力大小等于小球的重力大小，A错误；筷子甲对小球的弹力是因为筷子发生了形变，B错误；对小球受力分析可知，小球受重力和两筷子的作用力，根据平衡条件可知：FN1cosθ＝FN2，FN1sinθ＝mg，解得FN2＝，FN1＝，随着θ减小，FN1、FN2都在增大，D错误，C正确．答案：C11．解析：对B球，根据平衡条件，水平方向有FTcos30°＝Fcos30°，竖直方向有FTsin30° ＋Fsin30°＝mg，解得F＝mg，对A、B整体，根据平衡条件，水平方向有Fcos30°＝Ff，竖直方向有Fsin30°＋FN＝2mg，Ff＝μFN，解得μ＝，B正确．答案：B12．解析：跨过滑轮的轻绳中的张力大小为T，把滑轮与物块看作整体，竖直方向有Tsin30°＋Tsin60°＝mg，解得T＝（－1）mg，C正确，D错误；水平方向有Tcos30°＋Tcos60°＝F，解得F＝mg，B错误；小物块与滑轮间的轻绳中张力大小为FT＝＝mg，由数学知识可知小物块与滑轮间的轻绳与竖直方向夹角为45°，A错误．答案：C13．解析：根据题意可知，总绳对人的作用力大小为F＝2×100×cos30°＝100N，对人受力分析，如图所示，由平衡条件有Ff＝Fsin30°＝50N，Fcos30°＋FN＝mg，解得FN＝350N，C正确．答案：C14．解析：图甲中，OB绳的拉力T＝m1g，由平衡条件可得m2g＝m1gcosθ，则m1∶m2＝2∶，A项错误，B项正确；CD杆固定在墙上，杆对结点D的弹力大小和方向都不确定，则m3、m4的比值不确定，C、D两项均错误．答案：B15．解析：以小球为研究对象，受力分析如图1所示．根据平衡条件得知，T与N的合力为F＝mg，则有Tcos30°＝F＝mg，解得T＝mg，以小球和斜面整体为研究对象，受力分析如图2所示．根据受力平衡可知，地面对斜面的支持力为N地＝（M＋m）g－Tsin60°＝Mg＋mg，地面对斜面的摩擦力为f地＝Tcos60°＝mg，A、B错误；悬线与竖直方向夹角α增大，如图3所示．由图分析得知小球受到的弹力增大．绳子对小球的拉力先减小后增大，C正确，D错误．图1 　　图2　　图3答案：C16．解析：物体B与斜面bc间的最大静摩擦力为fmax＝μmgcos30°＝×1×10×N＝3N，物体B重力沿斜面向下的分力为mgsin30°＝1×10×N＝5N，为了使物体B处于静止状态，绳子拉力的范围为mgsin30°－fmax＝2N≤T≤mgsin30°＋fmax＝8N，以物体A为研究对象，根据受力平衡可得T＝Mgsin60°，物体A的质量M的范围为kg≤M≤kg，B项正确．答案：B17．解析：如图所示，作出外力F、细线拉力FT的合力如图所示，二力的合力和重力大小相等，方向相反，保持α角不变，逐渐缓慢增大θ角，直至悬线水平，由此可以看出外力F逐渐增大，细线拉力FT逐渐减小，A、B错误；在此过程中，拉力F的水平分力先增大后减小，应用整体法可得，地面对斜面的摩擦力先增大后减小，C正确；在此过程中，拉力F的竖直分力逐渐增大，根据整体法可得，地面对斜面的支持力一直在减小，D错误．答案：C18．解析：对A、B整体受力分析，可得如图所示的矢量图 由该图可知当F与绳OA垂直时最小，可得Fm＝2mgsin37°＝mg，D正确．答案：D19．解析：根据题意，当BP沿水平方向时，对圆柱体受力分析，由平衡条件可知，圆柱体受竖直向下的重力和竖直向上BP板的支持力两个力的作用，A正确；根据题意，画出圆柱体的受力分析图，由平衡条件可知，AP板与BP板给圆柱体的支持力的合力，与圆柱体的重力等大反向，画出与圆柱体重力等大反向的力，由矢量三角形画图，如图所示由图可知，当BP沿竖直方向时，AP板的支持力最大，由几何关系有FAP＝＝，当BP板与AP板垂直时，BP板的支持力最小，由几何关系有FBP＝Gsin53°＝，由牛顿第三定律可知，当BP沿竖直方向时，AP板受到的压力最大为，当BP板与AP板垂直时，BP板受到的压力最小为，C错误，B、D正确．答案：ABD20．解析：根据力的分解可知，物块重力沿OO′方向的分力F＝mgcosθ，物块对ON截面的压力F1＝mgcos2θ，对OM截面的压力F2＝mgsinθcosθ.对物块，根据平衡条件mgsinθ＝μ（F1＋F2），解得μ＝，B正确．答案：B21．解析：设小球受到的重力为G和甲、乙绳的拉力F1、F2作用而处于平衡状态，圆环沿逆时针方向转至乙绳竖直状态的过程中，两绳间的夹角不变，作出由力的矢量图构成的三角形的外接圆如图所示．由几何关系得，初状态时乙绳拉力F2过圆心，所以在变化的过程中，甲、乙两绳中的弹力大小F1、F2均减小，B、D正确． 答案：BD22．解析：选取两小球和杆组成的整体为研究对象，受力分析并正交分解，如图所示由平衡条件得，F1在水平方向的分力F′和F2在水平方向的分力F″大小相等，即F1cos60°＝F2cos30°，所以＝＝，A正确．答案：A23．解析：O点位置不变，O′点位置也不变，滑轮两侧轻绳与水平方向夹角均为30°，由平衡条件可知，滑轮两侧的绳上拉力大小为F1＝F2＝mg，对O点受力分析，如图所示．轻绳OP上的拉力F与轻绳MN上的拉力F1的合力与OM在同一直线上，轻绳OP以O点为圆心顺时针缓慢转过90°的过程中，当OP垂直于OM时达到最小值，故力F的大小先减小后增大，轻绳OM的拉力大小不断减小，A正确，B错误；当力F竖直向下时，由对称性可知，力F与力F1大小相等，为mg，C错误；当力F竖直向下时，轻绳O′N的拉力大小等于F2，为mg，D错误．答案：A