备战2021新高考物理重点专题：受力分析与平衡练习(二)
备战2021新高考物理-重点专题-受力分析与平衡练习（二）
一、单选题
1.一条形磁体静止在斜面上,固定在磁体中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流,如图所示.若将磁体的N极位置与S极位置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则磁体对斜面的压力F N和摩擦力F f的变化情况分别是（）
A.F N增大,F f减小
B.F N减小,F f增大
C.F N与F f都增大
D.F N与F f都减小
2.如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量为100 g，某人用手在这叠木板的两侧加一水平压力F，使木板水平静止．若手与木板之间的动摩擦因数为0.5，木板与木板之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10
m/s2．则水平压力F至少为()
A.8 N
B.16N
C.15 N
D.30 N
3.如图所示，在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在墙壁上的A点，另一端从墙壁上的B点先沿着墙壁缓慢移到C点，后由C点缓慢移到D点，不计一切摩擦，且墙壁BC段竖直，CD段水平，在此过程中关于轻绳的拉力F 的变化情况，下列说法正确的是（）
A.F一直减小
B.F一直增小
C.F先增大后减小
D.F先不变后增大
4.如图所示，倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜劈上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态若将固定点c向左移动少许，而a与斜劈始终静止，则（）
A.斜劈对物体a的摩擦力减小
B.斜劈对地面的压力减小
C.细线对物体a的拉力增大
D.地面对斜劈的摩擦力减小
5.如图所示，体操运动员在保持该姿势的过程中，以下说法中错误的是（）
A.环对人的作用力保持不变
B.当运动员双臂的夹角变小时，运动员会相对轻松一些
C.环对运动员的作用力与运动员受到的重力是一对平衡力
D.运动员所受重力的反作用力是环对运动员的支持力
6.如图所示，用一水平力将木块压在粗糙的竖直墙面上，现增加外力，则关于木块所受的静摩擦力和最大静摩擦力，说法正确的是()
A.都变大
B.都不变
C.静摩擦力不变，最大静摩擦力变大
D.静摩擦力增大，最大静摩擦力不变
7.如图所示，A、B两物体靠在一起静止放在粗糙水平面上，质量分别为kg，
kg，A、B与水平面间的滑动摩擦因数均为0.6，g取10m/s2，若用水平力F A＝8N推A物体。则下列有关说法不正确的是（）
A.A对B的水平推力为8N
B.B物体受4个力作用
C.A物体受到水平面向左的摩擦力，大小为6N
D.若F A变为40N，则A对B的推力为32N
8.如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部经过a点爬到最高点b点，之后开始沿碗下滑并再次经过a点滑到底部，蚂蚁与碗内各处的动摩擦因数均相同且小于1，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）
A.b点与球心的连线与竖直方向的夹角小于45°
B.上爬过程中，蚂蚁所受摩擦力逐渐减小
C.上爬过程中，蚂蚁所受碗的作用力逐渐增大
D.上爬过程和下滑过程中，蚂蚁经过a点时所受支持力相同
9.在如图所示装置中，两物体质量分别为m1、m2，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态．由图可知（）
A.α可能大于β
B.m1一定大于m2
C.m1一定小于2m2
D.m1可能大于
2m2
二、多选题
10.如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为的固定斜面C匀速下滑，则（）
A.A，B间没有静摩擦力
B.A与B间的动摩擦因数
C.A受到斜面的滑动摩擦力大小为
D.A受到B的静摩擦力方向沿斜面向下
11.如图所示，一质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平面上，一质量为m的滑块通过一跨过定滑轮的轻绳与一重力为G的钩码相连（两滑轮间的轻绳水平），现将滑块置于斜面上，滑块在斜面上匀速上滑，且发现在滑块运动过程中，斜面一直保持不动，则下列说法中正确的是（）
A.地面对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小为Gsinθ
B.滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为G-mgsinθ
C.地面对斜面体的支持力大小为(M+mg)+G
D.地面对斜面体的支持力大朩为(M+m)g
12.如图所示，质量为m 的物块在质量为M 的长木板上滑行，木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与水平面间的动摩擦因数为μ2，关于长木板受地面摩擦力f的大小，（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）下列说法正确的是（）
A.若长木板处于静止状态，f一定等于mg
B.若长木板处于静止状态，f一定等于（2M + m）g
C.若长木板也被带动而在水平面上滑行，f一定等于Mg
D.若长木板也被带动而在水平面上滑行，f一定等于（M + m）g
13.如图所示倾角与斜面相等的物体A 放在斜面上，方形小物体B 放在A 上，已知A 与斜面接触面光滑，其他接触面粗糙，在水平向左大小为F 的恒力作用下，A、B及斜面均处于静止状态，下列说法正确的是（）
A.小物体B 受到向右的摩擦
B.斜面受到向右的摩擦，大小为F
C.若将小物体B 从A 上取走A 仍能保持静止
D.若将小物体B 从A 上取走斜面仍能保持静止
14.如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动．现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ=60°．下列说法正确的是（）
A.若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G
B.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大
C.若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力逐渐减小
D.若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零
15.如图所示，轻弹簧的劲度系数为k，一端固定在内壁光滑、半径为R的半球形容器底部O′处（O为球心），弹簧另一端与质量为m的A小球相连，小球静止于P点，OP与水平方向
的夹角为θ=30°，若换成质量为2m的小球B与弹簧相连，小球静止在之间的M点（图中没有标出），重力加速度为g，下列说法正确的是（）
A.容器对小球A的支持力为mg
B.容器对小球B的支持力为2mg
C.的长度为
D.弹簧的原长为
16.木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25．夹在A、B 之间的轻弹簧被压缩了2 cm，弹簧的劲度系数为400 N/m．系统置于水平地面上静止不动．现用F＝1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后（）
A.木块A所受摩擦力大小是8 N
B.木块A所受摩擦力大小是12.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N
17.《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。关于王进从C 点运动到E点的过程中，下列说法正确的是()
A.工人对绳的拉力一直变大
B.绳OD的拉力一直变小
C.OD，CD两绳拉力的合力大小等于mg
D.当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为
18.(多选)如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动．现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°．下列说法正确的是( )
A.若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G
B.若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大
C.若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力逐渐减小
D.若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零
三、综合题
19.如图所示，一带电荷量为q＝－5×10－3C，质量为m＝0.1kg的小物块处于一倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态。（g取10m/s2）（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
（1）电场强度多大？
（2）若从某时刻开始，电场强度减小为原来的，物块下滑距离L＝1.5m时的速度大小？
答案
一、单选题
1.【答案】C
【解答】在磁铁的N极位置与S极位置对调前，根据左手定则判断可知，导线所受的安培力方向斜向下，由牛顿第三定律得知，磁铁所受的安培力方向斜向上，设安培力大小为F安，斜面的倾角为α，磁铁的重力为G，由磁铁的力平衡得：斜面对磁铁的支持力：F=（G-F安）cosα，摩擦力：f=（G-F安）sinα，在磁铁的N极位置与S极位置对调后，同理可知，斜面对磁铁的支持力：F=（G+F安）cosα，摩擦力：f=（G+F安）sinα，可见，F、f都增大，故ABD 不符合题意，C符合题意。
故答案为：C
【分析】对条形进行受力分析，在重力、支持力、摩擦力和安培力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，结合磁极颠倒后安培力的变化分析其他力的变化。
2.【答案】C
【解答】先将所有的书当作整体，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有
再考虑除最外侧两本书受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有
联立解得：，故选项C正确，ABD错误。
故答案为：C
【分析】分别对整体和中间6本书进行分析，根据平衡条件可得出摩擦力重力关系，再分析与最大静摩擦力间的关系即可明确力的大小范围；
3.【答案】D
【解答】当轻绳另一端在C点时，设轻绳左右两侧间的夹角为2θ以滑轮为研究对象，分析受力情况，受力分析图如图所示μ
根据平衡条件得2Fcosθ=mg
得到轻绳的拉力F=
轻绳另一端从B点沿墙壁缓慢移到D点，由几何知识可知，θ先不变后增大，cosθ先不变
后减小，轻绳的拉力F先不变后增大，D项正确，ABC不符合题意；
故答案为：D。
【分析】利用滑轮的平衡条件结合角度的变化可以判别拉力的变化。
4.【答案】D
【解答】A、对滑轮和物体b受力分析，受重力和两个拉力，如图所示：
根据平衡条件，有：
解得：
将固定点c向左移动少许，则θ减小，故拉力T减小；
对物体a受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，拉力减小，但由于不知道拉力与重力的下滑分力的大小关系，故无法判断静摩擦力的方向，故不能判断静摩擦力的变化情况，AC不符合题意；
B、对斜面体、物体a、物体b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：，N与角度θ无关，恒定不变；根据牛顿第三定律，压力也不变；
静摩擦力为：，将固定点c向左移动少许，则θ减小，故摩擦力减小，B不符合题意，D符合题意．
故答案为：D
【分析】对滑轮和物体b受力分析，根据平衡条件求解细线的拉力变化情况；
对物体a受力分析，判断物体a与斜面体间的静摩擦力的情况；
对斜面体、物体a、物体b整体受力分析，根据平衡条件求解整体与地面间的静摩擦力和弹力的情况；
5.【答案】D
【解答】A．当人保持静止不动时，人受到的环的支持力方向不变，且两个支持力的合力大小始终和重力相等，所以环对人的作用力保持不变，A不符合题意；
B．当运动员双臂的夹角变小，则满足环对人的两个支持力的合力不变，但两个力的夹角变小，所以运动员受到的两个支持力变小，根据牛顿第三定律可知，运动员对环的作用力变小，所以运动员会相对轻松一些，B不符合题意；
C．运动员受到两个环的支持力以及自身的重力作用处于平衡状态，所以环对运动员的作用力与运动员受到的重力大小相等，方向相反，是一对平衡力，C不符合题意；
D．根据重力的产生原因可知，运动员所受重力的反作用力是运动员对地球的吸引力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当物体受到两个等大反向的力时，物体就会处于匀速直线运动状态或静止状态，即为平衡状态。
6.【答案】C
【解答】由图可知，静摩擦力应沿墙壁方向且与重力方向相反，与静摩擦力大小相等，方向相反；故静摩擦力不变；
垂直于墙面方向上，物体受F及墙面的弹力而处于平衡，水平外力增大时，物体受墙的弹力增大，则最大静摩擦力增大；C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C
【分析】在分析摩擦力时一定要明确是静摩擦还是动摩擦力，动摩擦力一般由公式求出，而静摩擦力应由共点力平衡或牛顿第二定律求出．同时明确静摩擦力与压力大小无关；而最大静摩擦力与压力有关．
7.【答案】A
【解答】A与地面的最大静摩擦力为：=6N，B与地面的最大静摩擦力为：=24N。
AC．因为：N<
所以没有推动AB物体，对A分析，可知A已达到最大静摩擦力，为6N，根据平衡条件有：
解得：N
故A错误，符合题意，C正确，不符合题意；
B．结合A项的分析，对B受力分析可知，B受重力、地面的支持力、水平向左的摩擦力和A对B水平向右的推力，故B正确，不符合题意；
D．若：N>
所以能推动AB物体，对AB整体分析，根据牛顿第二定律有：
解得：m/s2
对B分析，根据牛顿第二定律有：
解得：N
故D正确，不符合题意。
故答案为：A．
【分析】分别对两个物体进行受力分析，在推力、摩擦力的作用下，两个物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。
8.【答案】A
【解答】蚂蚁缓慢上爬，可以认为蚂蚁处于平衡状态，设蚂蚁与球心的连线与竖直方向的夹角为α，对蚂蚁有：，
A、b点为最高点，则在b点恰好滑动，有：，由于μ小于1，所以b 点与球心的连线与竖直方向的夹角小于45°，A符合题意；
B、上爬过程中，蚂蚁与球心的连线与竖直方向的夹角α增大，根据，在上爬过程中，蚂蚁所受摩擦力逐渐增大，B不符合题意；
C、在蚂蚁向上爬的过程中，碗对蚂蚁的作用力(支持力和摩擦力的合力)都等于蚂蚁的重力，所以在上爬过程中，蚂蚁受到碗的作用力不变，C不符合题意；
D、蚂蚁沿碗下滑的过程中做圆周运动，有指向圆心方向的向心加速度，所以下滑的过程中蚂蚁受到的支持力大，D不符合题意．
故答案为：A
【分析】利用恰好滑动的条件可以判别夹角的大小；利用平衡方程可以判别摩擦力的大小；利用平衡条件可以判别碗作用力的大小；利用圆周运动的向心力可以判别支持力的大小。
9.【答案】C
【解答】绳子通过定滑轮和动滑轮相连，绳子的拉力相等，等于m2的重力，对与m1连接的滑轮进行受力分析，有Tsinα=Tsinβ，所以α=β．在竖直方向上有：Tcosα+Tcosβ=m1g，而T=m2g，则有2m2gcosα=m1g．所以m1一定小于2m2，当α=β=60°时，T=m1g=m2g．C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】解决本题的关键合适地选择研究对象，正确地进行受力分析，运用共点力平衡，抓住水平方向和竖直方向合力为零进行求解．
二、多选题
10.【答案】C,D
【解答】AD．对B受力分析可知，B受重力、支持力；将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，要使B能匀速下滑，受力一定平衡，A对B应有沿斜面向上的摩擦力，所以A受到B的静摩擦力方向沿斜面向下，A不符合题意，D符合题意；
B．由于AB间为静摩擦力，无法确定动摩擦因数，B不符合题意；
C．对整体分析，并将整体重力分解，由平衡可知，重力的分力与摩擦力等大反向，A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsinθ，C符合题意。
故答案为：CD
【分析】利用整体的平衡可以判别A受到斜面的摩擦力的大小；利用B的平衡方程可以判别B受到的摩擦力方向及动摩擦因素的大小。
11.【答案】B,D
【解答】A．取m、M为研究对象，整体上受到向左的水平拉力，拉力大小为G，水平方向合力为零，所以地面对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小也为G，A不符合题意。
B．取滑块为研究对象，滑块匀速运动，合力为零，由平衡关系可得
所以
方向沿斜面向下，根据力的相互性，滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为G-mgsinθC D．取m、M为研究对象，竖直方向合力为零，地面对斜面体的支持力大小为（M+m）g ,C 不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD
【分析】由题意可知考查连结体平衡问题，运用整体法、隔离法根据平衡关系列式计算可得。
12.【答案】A,D
【解答】AB．物体m相对M向右滑动，受到向左的滑动摩擦力，大小为：f1=μ1N=μ1mg；力的作用是相互的，故m对长木板M有向右的滑动摩擦力，故长木板M有向右滑动的趋势，受到地面对其向左的静摩擦力，根据共点力平衡条件有f=μ1mg。选项A正确，B错误；CD．若长木板也被带动而在水平面上滑行，则长木板受到的是滑动摩擦力，大小μ1（M + m）g，选项C错误，D正确。
故答案为：AD
【分析】利用平衡可以求出长木板的摩擦力的大小；利用滑动可以求出木板受到地面的滑动摩擦力大小。
13.【答案】B,D
【解答】解：A、物体B处于平衡状态，水平方向没有使它发生运动趋势的力，所以B不受摩擦力．A不符合题意；
B、以A、B和斜面体组成的整体为研究对象受力分析有：重力、地面的支持力，水平向左的推论F，若要保持平衡，则必定受到地面对斜面体的向右的摩擦力．B符合题意；
C、令A、B的质量分别为M和m，以AB整体为研究对象受力分析有：
根据平衡条件有：F=（M+m）gtanθ
取走质量为m的B后，在斜面方向：Fcosθ=（M+m）gsinθ＞Mgsinθ，故A将向上滑动，C 不符合题意；
D、小物体B未从A上表面上取走时，A对斜面压力的水平分力不大于地面对斜面的最大静摩擦力，取走B后，A对斜面的压力减小，仍满足A对斜面压力的水平分力不大于地面对斜面的最大静摩擦力，故斜面仍保持与地面静止，D符合题意．
故答案为：BD．
【分析】先对物体B受力分析，受重力和拉力，二力平衡；再对物体A受力分析，受拉力、重力、支持力和静摩擦力，分静摩擦力向上和向下两种情况列方程求解．本题关键是找出恰好不上滑和恰好不下滑的临界状态，然后根据共点力平衡条件列式求解．
14.【答案】A,D
【解答】解：A、球处于静止状态，受力平衡，对球进行受力分析，如图所示：
F A、F B以及G构成的三角形为等边三角形，
根据几何关系可知，F A=F B=G，故A正确；
B、若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，根据图象可知，F B先减小后增大，根据牛顿第三定律可知，球对挡板的压力先减小后增大，故BC错误；
D、若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，当F A和重力G的合力正好提供加速度时，球对挡板的压力为零，故D正确．
故选：AD
【分析】以球为研究对象，球处于静止状态，受力平衡，对球进行受力分析，求出挡板对球的作用力，
若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，分析小球受力情况，作出力图，运用图解法，分析支持力的变化情况即可．
15.【答案】A,B,C
【解答】对质量为m的小球，受重力、支持力和弹簧的弹力而平衡，如图所示：
A．对A小球，弹簧弹力T、重力和支持力N围成的矢量三角形和μPO’O相似，则
即有：；A符合题意；
B．同理对B小球，弹簧弹力、重力、支持力和μMO’O相似，则
则，B符合题意．
CD．由A分析可知，弹簧被压缩量为，则弹簧的原长为：
，
由B分析可知，，
则，C符合题意，D不符合题意．
故答案为：ABC
【分析】对小球进行受力分析，在重力、支持力、弹力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解弹力，利用几何关系求解弹簧的形变量，结合胡克定律劲度系数。
16.【答案】A,C
【解答】未加是，木块受力平衡，所受静摩擦力等于弹簧的弹力，则弹力为：
木块与地面间的最大静摩擦力为：
木块与地面间的最大静摩擦力为：
施加力，对木块有：
所以木块受的仍是静摩擦力，其大小为：
施加，木块所受的仍是静摩擦力，大小为：
综上分析，AC正确，BD错误。
【分析】利用平衡条件可以求出静摩擦力的大小。
17.【答案】C,D
【解答】A.对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示，
绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。根据几何知识知：θ+2α=90°，由正弦定理可得F1增大，F2减小，A不符合题意，B.根据A的分析，B不符合题意
C.两绳拉力的合力大小等于mg，C符合题意
D.α=30°时，θ=30°，可求出，D符合题意。
故答案为：CD
【分析】对物体进行受力分析，在重力、两个拉力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，结合拉力方向的变化分析其他力的变化。
18.【答案】A,D
【解答】A：保持挡板不动，车静止，对球受力分析如图：
由平衡条件可得：、
解得：，据牛顿第三定律可得：球对斜面的压力大小为G．A项正确．
BC：挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，画出转动过程中的受力示意图如图：
则斜面对球的支持力减小，挡板对球的支持力先减小后增大．
据牛顿第三定律可得：球对斜面的压力逐渐没有减小，球对挡板的压力先减小后增大．BC 两项均错误．
D：挡板不动，小车水平向右做匀加速直线运动，对球受力分析如图：
设小车的加速度为，将力沿水平方向和竖直方向分解可得：、
，解得：
当时，挡板对球的支持力为零；据牛顿第三定律可得此时球对挡板的压力为零．D 项正确．
故答案为：AD．
【分析】对小球进行受力分析，在重力和两和支持力的作用下，小球处于平衡状态，合力为零，结合挡板角度的变化分析支持力的变化，利用平衡方程求解其他力的变化。
三、综合题
19.【答案】（1）解：竖直向下的重力，水平向右的电场力，垂直斜面向上的支持力
物体静止，则将支持力沿着竖直方向和水面方向分解，则有①
②
联立得
（2）解：运用正交分解法，物体在沿斜面方向有
解得
由可得，物块下滑距离L＝1.5m时的速度
【分析】（1）小物块在重力、支持力和电场力作用下静止，利用平衡方程可以求出电场强度的大小；
（2）小物块在电场强度变小时做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度位移公式可以求出速度的大小。