专题分层突破练1 力与物体的平衡A组1.(2021广东深圳高三一模)如图所示,一玩偶与塑料吸盘通过细绳AB连接,吸盘吸附在墙壁上,玩偶静止悬挂,忽略玩偶与墙壁之间的静摩擦力,则( )A.细绳AB越短,玩偶对墙壁的压力越大B.细绳AB越长,吸盘受到墙壁的摩擦力越小C.玩偶重力的大小大于墙壁和细绳对玩偶作用力合力的大小D.吸盘与墙壁之间的挤压力越大,吸盘受到墙壁的摩擦力越大2.(2021山东菏泽高三一模)为了迎接春节,冬至前后,是自制“纯手工腊肉”的最佳时期,用图示支架悬挂腊肉。OA、OB为承重的轻杆,A、O、B始终在同一竖直平面内,OA可绕A点自由转动,OB与OA通过铰链连接,可绕O点自由转动。现将腌制好的鲜猪肉用结实的细绳悬挂于O点,OA杆所受作用力大小为F1,OB杆所受作用力大小为F2。下列说法正确的是( )A.保持A、B端不动,在鲜猪肉风干变成腊肉的过程中,F1逐渐变小,F2逐渐变大B.保持A、B端不动,在鲜猪肉风干变成腊肉的过程中,F1逐渐变大,F2逐渐变小C.现为了取下风干好的腊肉,让B端沿地面上的AB连线向左缓慢移动,F1逐渐变大,F2先变小后变大D.现为了取下风干好的腊肉,让B端沿地面上的AB连线向左缓慢移动,F1、F2都逐渐变大3.(2021浙江月考)研究发现,经常低头玩手机会引起各类疾病。当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重量;当低头玩手机时,颈椎受到的压力会随之变化。现将人体头颈部简化为如图所示的模型,P点为头部的重心,PO为提供支持力的颈椎(视为轻杆),可绕O点转动,PQ为提供拉力的肌肉(视为轻绳)。当某人低头时,PO、PQ与竖直方向的夹角分别为30°、60°,此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力之比约为( ) A.1∶1B.∶1C.∶1D.2∶1,4.(2021广东名校一模)如图所示,人站在电动平衡车上在某水平地面上沿直线匀速前进,人受到的空气阻力与速度成正比,下列说法正确的是( )A.电动平衡车对人的作用力竖直向上B.电动平衡车对人的作用力大于人的重力C.不管速度多大,电动平衡车对人的作用力不变D.地面对电动平衡车的作用力竖直向上5.(2021浙江高三模拟)如图所示,在一倾角为θ的粗糙斜面上有两个质量分别为m1和m2的木块1、2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连接,木块与斜面间的动摩擦因数均为μ。现用一平行于斜面的外力沿斜面向上推木块1,最终两木块一起匀速运动,则最终两木块之间的距离是( )A.l+m1gcosθB.l-C.l+m2gcosθD.l-cosθ6.(2022天津蓟州第一中学月考)如图所示,高空走钢丝的表演中,若表演者走到钢丝中点时,使原来水平的钢丝下垂与水平面成θ角,则此时钢丝上的弹力应是表演者(含平衡杆)体重的( )A.B.C.D.7.如图所示,一根长为L的金属细杆通有电流时,在竖直绝缘挡板作用下静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上。斜面处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。若电流的方向和磁场的方向均保持不变,金属细杆的电流由I变为0.5I,磁感应强度大小由B变为4B,金属细杆仍然保持静止,则( ),A.金属细杆中电流方向一定垂直纸面向外 B.金属细杆受到的安培力增大了2BILsinθC.金属细杆对斜面的压力可能增大了BILD.金属细杆对竖直挡板的压力可能增大了BIL8.如图所示,某同学通过三段轻绳提起一质量为m1=1kg的物体A,三段轻绳的结点为O,轻绳OQ水平且Q端与放在水平桌面上一质量为m2=4kg的物体B相连,轻绳OP与竖直方向的夹角θ=37°,该同学和物体A、B均处于静止状态。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,物体B与水平桌面之间的动摩擦因数μ=0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)求轻绳OP的拉力大小和物体B受到的摩擦力大小。(2)欲使物体B在水平桌面上不滑动,物体A的质量mA最大不能超过多少。,B组9.(多选)筷子是中华饮食文化的标志之一。如图所示,用筷子夹住质量为m的小球,两根筷子均在竖直平面内,且筷子和竖直方向的夹角均为θ。已知小球与筷子之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,小球静止。下列说法正确的是( )A.筷子对小球的最小压力是B.当θ增大时,筷子对小球的最小压力一定增大C.当θ减小时,筷子对小球的最小压力一定增大D.要想用筷子夹住小球,必须满足μ>tanθ10.(多选)(2021湖北高三月考)如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则( )A.B对墙的压力减小B.B对A的压力增大C.地面对A的摩擦力减小D.A对地面的压力增大11.(多选)(2021山东济南第十一中学高三开学考试)一学校物理项目学习小组研究悬索桥的受力特点,实际的悬索桥在工程上是复杂的,他们进行了合理简化,悬索桥的简化模型如图所示,吊桥悬吊的六对钢杆在桥面上分列两排,其上端挂在两根钢缆上,已知图中相邻两钢杆间距离为9m,靠桥面中心的钢杆长度为2m(即lAA'=lDD'=2m),lBB'=lEE',lCC'=lPP',又已知两端钢缆CM、PN与水平方向成45°角,若钢杆钢缆自重不计,每根钢杆能承受的拉力相同,桥面总质量为m,每对钢杆拉力均为F。以下说法正确的是( ),A.每对钢杆拉力F=B.每对钢缆AD中拉力FAD=C.每对钢缆CM中拉力FMC=D.BB'长度为5m12.(多选)(2021河北高三模拟)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、质量为m的光滑小球乙用轻绳连接置于半圆柱上,质量为2m的物块甲用轻绳连接放在斜面体上,连接小球乙与连接物块甲的轻绳与一端固定在天花板的竖直轻绳系于O点,且O点位于半圆柱截面圆心的正上方。已知O点到水平面的高度为2R,连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.连接小球乙的轻绳拉力大小为mgB.小球乙对半圆柱体的压力大小为mgC.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专题分层突破练1 力与物体的平衡1.A 解析玩偶的受力分析如图所示,玩偶对墙壁的压力等于玩偶受到的支持力,有FN=Gtanθ,细绳AB越短,θ越大,则玩偶对墙壁的压力越大,A正确;对吸盘与玩偶整体分析,竖直方向只受重力与摩擦力,所以吸盘受到墙壁的摩擦力总是等于吸盘与玩偶的重力,与细绳的长短无关,与吸盘与墙壁之间的挤压力无关,B、D错误;由平衡条件可知,玩偶重力的大小等于墙壁和细绳对玩偶作用力合力的大小,所以C错误。2.D 解析在鲜猪肉风干变成腊肉的过程中,猪肉重力减小,A、B端不动,则两杆的弹力方向不变,因为合力减小,所以两杆的弹力均减小,A、B错误;让B端沿地面上的AB连线向左缓慢移动,在合力不变的情况下,两杆的夹角逐渐增大,则两杆的弹力逐渐变大,C错误,D正确。3.C 解析由,题意人的头部受力情况如图所示。设人的颈椎对头部的支持力为FN,肌肉提供的拉力为FT,平衡方程为FNcos30°=mg+FTcos60°,FNsin30°=FTsin60°,联立可得FN=mg;头部直立时有FN'=mg,所以颈椎弯曲时受到的压力与直立时的压力之比为,故选C。4.B 解析电动平衡车做匀速直线运动,人处于平衡状态,即竖直方向上电动平衡车对人的支持力与人的重力平衡,水平方向上电动平衡车对人的摩擦力等于人受的阻力,则电动平衡车对人的作用力即支持力和摩擦力的合力,不是竖直向上的,电动平衡车对人的作用力大于人的重力,选项A错误,B正确;速度越大,人受的阻力越大,则电动平衡车对人的作用力越大,选项C错误;对电动平衡车和人的整体而言,受到地面的支持力和摩擦力,则地面对电动平衡车的作用力方向不是竖直向上的,选项D错误。5.B 解析对木块2进行受力分析,匀速运动时,沿斜面方向满足μm2gcosθ+m2gsinθ=kx,解得x=,因此两木块之间的距离L=l-x=l-,B正确。6.C 解析以人为研究对象,分析受力情况,如图所示,根据平衡条件,两绳子合力与重力等大反向,则有2Fsinθ=mg,解得F=,故钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的,C正确,A、B、D错误。7.D 解析安培力一定沿水平方向,根据力的平衡条件可知,安培力水平向左或水平向右均可,故不能确定电流方向,选项A错误;开始时安培力为F1=BIL,后来的安培力为F2=4B·IL=2BIL,则安培力增大了ΔF=BIL,选项B错误;安培力沿水平方向,不影响竖直方向受力,斜面对金属杆支持力的竖直分力始终等于重力,故斜面的支持力不变,金属细杆对斜面的压力也不变,选项C错误;由于金属细杆受到斜面的支持力不变,故安培力的大小变化量ΔF=BIL与挡板的支持力的大小变化量相等,安培力方向水平向右时,金属细杆对竖直挡板的压力增大了BIL,选项D正确。8.答案(1)12.5N 7.5N (2)1.6kg解析(1)以结点O为研究对象进行受力分析如图所示由平衡条件得,竖直方向FOPcosθ-m1g=0水平方向FOPsinθ-FOQ=0解得FOP=12.5NFOQ=7.5N物体B水平方向受到OQ绳的拉力FOQ'和水平桌面的静摩擦力Ff作用,且FOQ'=FOQ由平衡条件得物体B受到的摩擦力大小Ff=FOQ'=7.5N。(2)当物体B刚要滑动时静摩擦力达到最大值Ffmax,由题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,Ffmax=μm2g又FOQmax=Ffmax,FOQmax=mAmaxgtanθ解得mAmax=1.6kg。9.BD 解析左右两边的筷子对球有沿筷子向上的摩擦力Ff和垂直筷子指向球心的压力FN,则对球有2Ffcosθ=mg+2FNsinθ,当压力FN最小时,则Ff=μFN,解得最小压力为FN=,A错误;根据FN=可知,当θ增大时,筷子对小球的最小压力一定增大,B正确,C错误;要想用筷子夹住小球,表达式FN=的分母应大于零,即必须满足μ>tanθ,D正确。10.AC 解析小球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2。如下图所示,将重力G分解为G1和G2,则根据平衡条件可知F1=G1=,F2=G2=Gtanθ,当A向右移动少许,根据题意可知,A对小球B的作用力F1与竖直方向的夹角θ将减小,故cosθ增大,tanθ减小,即墙壁对小球B的作用力减小,A对小球B的支持力减小,根据牛顿第三定律可知,球B对墙壁的压力减小,球B对A的压力减小,故A正确,B错误;再对A进行受力分析,知A受地面摩擦力Ff=FBsinθ,根据题意知,B对A的压力FB减小且FB与竖直方向的夹角θ减小,故A所受地面的摩擦力Ff减小,故C正确;对整体分析可知,整体在竖直方向上受重力和支持力的作用,由于竖直方向受力不变,故受地面的支持力不变,由牛顿第三定律可知,A对地面的压力不变,故D错误。11.AD 解析桥面总质量为m,每对钢杆拉力均为F,由平衡条件可得6F=mg,解得F=,A正确;对整体受力分析如图所示,由平衡条件可得2FMCsin45°=mg,解得FMC=,C错误;对左边的悬索受力分析如图所示,由平衡条件可得FAD=FMCcos45°=,B错误;对A点受力分析如图所示,由平衡条件可得tanθ=,由几何关系可得lBB'=lAA'+lA'B'tanθ=2m+9×m=5m,D正确。,12.AD 解析对小球乙受力分析,如图1所示,由相似三角形知识得,解得FN=mg,FT=mg,故A正确、B错误;设连接小球乙的轻绳与竖直方向的夹角为α,由几何关系可知R2=(2R)2+R2-2×2R×Rcosα,解得cosα=,又sinα=,以结点O为研究对象,对其受力分析如图2所示,拉力FT和F2的合力与F1等大反向,由平衡关系得F2cos30°=FTsinα,解得F2=,物块甲的重力沿斜面向下的分力大小为2mgsin30°=mg>,则物块甲所受的摩擦力沿斜面向上,故C错误;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FT沿水平向右方向的分力,即Ff=FTsinα=mg×mg,故D正确。
