客观题冲刺卷-2023届高考物理点对点 02 受力分析 物体的平衡（含解析）

02 受力分析 物体的平衡
一、单选题
1．一质量为m的物块放在水平地面上，该物块在斜向下的拉力作用下做直线运动。物块与水平地面间的动摩擦因数为μ，对水平地面的压力为FN。则物块受到的滑动摩擦力大小为（ ）
A． B． C．mg D．
2．风筝节上有一款“空中骑行”风筝，风笮在线的牵引下悬停在空中，示意图如图，则空气对风筝的作用力F的方向可能是（　　）
A．B．
C．D．
3．工人要将建筑材料送到高处，常在楼顶装一个定滑轮，用绳AB通过滑轮将建筑材料提上去．为了防止材料与墙壁相碰，站在地面上某一位置的工人还另外用绳子CD拉住材料，使它与竖直墙壁保持一定的距离L，如图所示（滑轮未画出）．若不计两绳质量，在建筑材料被缓慢提起的过程中，绳AB、CD的拉力、的变化情况是
A． 变大，变大
B．变大，不变
C．变大，变小
D．变小，变小
4．如图所示，一辆小汽车停在斜坡上，关于小汽车的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．只受重力和支持力
B．只受重力和摩擦力
C．受重力、支持力和沿斜面下滑的力
D．受重力、支持力和摩擦力
5．如图所示，质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上，斜面静止在地面上．重力加速度为g．关于物块的受力情况分析，下列说法不正确的是
A．物块受到重力、支持力和摩擦力作用
B．物块所受支持力大小为mgtanθ
C．物块所受摩擦力大小为mgsinθ
D．斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上
6．水上滑翔伞是一项刺激的水上运动，如图所示，滑翔伞由专门的游艇牵引，稳定时做匀速直线运动，游客可以在空中体验迎风飞翔的感觉。为了研究这一情境中的受力问题，可以将座椅和人作为研究对象，简化为如图所示的模型，座椅和人受到牵引绳、滑翔伞的作用力分别为、，其中斜向左下方，斜向右上方。若滑翔伞在水平方向受到的空气阻力与水平速度成正比，在竖直方向上受到的空气作用力保持不变。现提高游艇速度再次稳定时，座椅和人受到牵引绳滑翔伞的作用力分别为、，则（　　）
A．牵引绳对座椅和人的作用力
B．滑翔伞对座椅和人的作用力
C．滑翔伞对座椅和人的作用力可能小于座椅和人的重力
D．滑翔伞对座椅和人的作用力与座椅和人的重力的合力方向可能水平向右
7．如图所示，在竖直平面内固定一直杆，杆与地面间夹角为，轻环套在杆上．不计质量的滑轮用轻质绳OP悬挂在天花板上，另一轻绳通过滑轮系在环上，不计所有摩擦．现向左缓慢拉绳，当环静止时，与手相连的绳子水平，则OP绳与天花板之间的夹角为（ ）
A． B． C． D．
8．如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角的木板托住，小球处于静止状态，弹簧处于压缩状态，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（　　）
A．小球一定受四个力作用
B．弹簧弹力不可能为mg
C．小球受木板摩擦力一定沿斜面向上
D．木板对小球的作用力一定大于小球的重力mg
9．2017年12月1日，中国4500米载人潜水器“深海勇士”号完成验收．设潜水器在下潜或上升过程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用，其中，海水浮力F始终不变，所受海水阻力仅与潜水器速率有关．已知当潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降，若使潜水器以同样速率匀速上升，则需要从潜水器储水箱向外排出水的质量为(重力加速度为g)
A． B． C． D．
10．在大山深处某建筑工地，由于大型机械设备无法进入，只能使用简单的机械装置将工件从地面提升到楼顶。如图所示，质量相同的甲、乙两人将工件提升到图示高度后保持其站立位置不动，甲缓慢释放手中的绳子，乙用始终水平的绳子将工件缓慢向左拉至其所在位置。甲、乙两人握绳处始终处于同一高度上，绳的重力及与滑轮的摩擦不计，则在工件向左移动过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．甲对绳子的拉力不断减小
B．楼顶对甲的支持力不断增大
C．楼顶对甲的摩擦力始终大于对乙的摩擦力
D．甲对楼顶的压力始终大于乙对楼顶的压力
二、多选题
11．许多教室里都悬挂一磁性小黑板，小铁块被吸在小黑板上可以用于“贴”通知或宣传单，关于铁块与黑板受到的力，下列说法正确的是（ ）
A．铁块受到四个力的作用
B．铁块与黑板间在水平方向存在两对作用力与反作用力
C．铁块受到的磁力与受到的弹力是一对作用力与反作用力
D．铁块受到的磁力大于受到的弹力才能被吸在黑板上
12．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上，∠CAB=30°，斜面内部0点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在M、P、N点，P为MN的中点，OM=ON，OM∥AB，下列说法正确的是（　　）
A．小物体在M、P、N点静止时一定都是受4个力
B．小物体静止在P点时受到的摩擦力最大
C．小物体静止在P点时受到的支持力最大
D．小物体静止在M、N点时受到的支持力相等
13．下列各三角形的各边分别表示三个力F1、F2、F3，对各图中三个力及它们的合力F的关系描述正确的是（　　）
A． B．
C． D．
14．如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个可以视为质点的带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直。N为PQ连线中点，M点位于N点正上方且MPQ构成等边三角形。则下列说法正确的是（　　）
A．P带正电，Q带负电
B．P所带电量的大小与Q所带电量的大小相等
C．在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，N点电势大于M点电势
D．在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，M点的场强为零
15．如图所示，在水平面上固定一个半圆弧轨道，轨道是光滑的，O点为半圆弧的圆心，一根轻绳跨过半圆弧的A点（O、A等高，不计A处摩擦），轻绳一端系在竖直杆上的B点，另一端连接一个小球P。现将另一个小球Q用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的AB之间，已知整个装置处于静止状态时，α=30°，β=45°。则（　　）
A．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变
B．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球P位置下移
C．静止时剪断A处轻绳瞬间，小球P的加速度为
D．小球P与小球Q的质量之比为
16．如图，在竖直平面内，一半径为R的圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，。一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球轨道的压力恰好为零。不计一切摩擦，重力加速度大小为g。则下列说法正确的是（　　）
A．小球在A点时速度最大 B．小球在B点时对轨道的压力最大
C．小球受到的水平恒力的大小为 D．小球到达C点时速度的大小为
参考答案：
1．A
【详解】ACD．物块做直线运动时，受到的是滑动摩擦力，由滑动摩擦力公式可知摩擦力为，A正确，CD错误；
B．因为受到斜向下的拉力，故FN大于重力，B错误；
故选A。
2．D
【详解】由题意可知，风筝受到竖直向下的重力，沿着线的拉力及空气对风筝的作用力，由于其处于平衡，因此风筝受到空气作用力与重力和拉力的合力等大反向；根据平行四边形法则，空气对风筝的作用力的方向一定在重力、线的拉力这两个力反向延长线的夹角之间，如图所示，故ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】在建筑材料缓慢提起的过程中，其合力保持为零，因物体与墙壁的距离始终保持不变，根据平衡条件得知两绳拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，保持不变；结点与竖直墙壁保持一定的距离L，在建筑材料被缓慢提起的过程中AC绳逆时针旋转，其与竖直方向夹角变大，CD绳逆时针旋转，与竖直方向夹角减小，再根据平行四边形定则作出图（2）
由图知，两根绳子上的拉力和均变大，故A正确，BCD错误。
故选A．
4．D
【详解】一辆小汽车停在斜坡上，受到重力、斜坡对汽车的支持力和摩擦力三个力的作用，如图所示：
故选D。
5．B
【详解】物块受到重力、支持力和摩擦力作用，选项A正确；物块所受支持力大小为mgcosθ，选项B错误；物块所受摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分量，大小为mgsinθ，选项C正确；斜面对物块的摩擦力与支持力的合力与重力等大反向，故方向竖直向上，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B.
6．A
【详解】A．设和与竖直方向的夹角分别为、，水平方向
由题知速度变大时空气阻力变大，即的水平分量变大，也一定变大，即，故A正确；
B．滑翔伞在竖直方向上受到的空气作用力保持不变，水平方向受到空气的作用力与水平速度成正比，由力的合成知是空气对滑翔伞水平分力与竖直分力的合力，因此速度增大时空气对滑翔伞的作用力会变大，即，故B错误；
C．竖直方向上，由平衡条件有
因此一定大于座椅和人的重力，故C错误；
D．再次稳定时，由于、与座椅和人的重力三力平衡，与座椅和人的重力的合力与等大反向，不可能沿水平方向，故D错误。
故选A。
7．C
【详解】当轻环静止不动时，PQ绳的拉力与杆的压力等大反向共线，所以PQ绳垂直于杆，由几何关系可知，绳PQ与竖直方向之间的夹角是；对滑轮进行受力分析如图，由于滑轮的质量不计，则OP对滑轮的拉力与两个绳子上拉力的合力大小相等、方向相反，所以OP的方向一定在两根绳子之间的夹角的平分线上，由几何关系得OP与天花板之间的夹角，C正确．
8．D
【详解】AC．小球处于静止状态，受力平衡，对小球受力分析，如图所示
当重力、弹簧弹力以及木板的支持力的合力为零时，小球不受摩擦力，即小球可以受到3个力作用，故AC错误；
B．若小球不受摩擦力，根据平衡条件得
解得
故B错误；
D．依题意，小球受到重力、弹簧弹力以及木板对小球的作用力，处于平衡状态，合力为零，则木板对小球的作用力与小球重力和弹力的合力等大反向，则由平行四边形定则可得木板对小球的作用力大小为
故D正确。
故选D。
9．A
【详解】潜水器匀速下降时，受到向下的重力、向上的浮力、和向上的阻力，根据平衡知：
当以相同的速度向上匀速运动时，受到向下的重力，向下的阻力，向上的浮力，根据平衡可知：
结合两个公式可求出： 故A正确；
故选A
10．C
【详解】AB．开始的时候绳子上的拉力大小是物体重力，后来是重力和乙对物体拉力和重力的合力，由于重力和乙对物体拉力相互垂直，放在直角三角形中，合力就是三角形的斜边，由于三角形的斜边大于任意直角边，所以绳子上的拉力增大了，对甲的拉力也增大了，则楼顶对甲的支持力不断减小，故AB错；
C．可用极端法，先分析乙在图上位置
再分析乙在甲位置有
所以在移动过程中楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力，故C正确；
D．刚开始时，楼顶对甲的支持力等于甲的重力减绳子向上的分力，而对乙的支持力等于乙的重力，由于甲乙质量相等，所以重力相等，由牛顿第三定律可得甲对楼顶的压力没有始终大于乙对楼顶的压力，故D错。
故选C。
11．AB
【详解】A. 小磁铁受到四个力的作用，竖直方向有重力和静摩擦力，水平方向有黑板对小磁铁的吸引力和黑板对小磁铁的弹力，A正确；
B. 小磁铁与黑板间在水平方向存在两对作用力与反作用力，黑板对磁铁的吸引力与磁铁对黑板的吸引力是一对相互作用力，黑板对磁铁的弹力与磁铁对黑板的弹力是另一对相互作用力，B正确；
C D. 小磁铁受到的磁力与受到的弹力大小相等，反向相反，是一对平衡力，CD错误；
故选AB。
12．CD
【详解】对小物体分别在三处静止时所受力分析如图所示：
A．结合平衡条件，由图，小物体在P、N两点时一定受四个力的作用，而在M处不一定。故A错误。
B．小物体静止在P点时，摩擦力f=mgsin30°，静止在N点时：f′=mgsin30°+F′cos30°，静止在M点时：f″=mgsin30°-F′cos30°，可见静止在N点时所受摩擦力最大。故B错误。
CD．小物体静止在P点时，设库仑力为F，受到的支持力：N=mgcos30°+F，在M、N点时：N′=mgcos30°+F′sin30°，由库仑定律知：F＞F′，故N＞N′，即小物体静止在P点时受到的支持力最大，静止在M、N点时受到的支持力相等。故CD正确。
故选CD。
13．BCD
【详解】AB．由力的矢量运算可知，合力为
A错误，B正确；
C．由力的矢量运算可知，合力为
C正确；
D．由力的矢量运算可知
可得
D正确。
故选BCD。
14．BD
【详解】A．由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下处于平衡，由于库仑力为相互作用力，大小相等，方向相反，因此两小球受到的电场力也一定是大小相等，方向相反，两小球一定带异种电荷，P小球所受库仑力向右，Q小球所受库仑力向左，匀强电场方向向右，因此正电荷受电场力方向向右，其受库仑力方向一定向左，所以Q带正电荷，P带负电荷，A错误；
B．由以上分析可知，P所带电量的大小与Q所带电量的大小相等，B正确；
C．P、Q两小球带等量异种电荷，N点是PQ的中点，M点在N点的正上方，都在中垂线上且与电场方向垂直，因此M、N两点的电势相等，C错误；
D．因为MPQ是等边三角形，所以P、Q两小球所带电荷在M点产生的合场强与匀强电场大小相等，方向相反，因此M点的场强是零，D正确。
故选BD。
15．AC
【详解】A．绳子 B端向上移动一小段距离，根据受力分析可知P球没有发生位移，因此AQB变成了晾衣架问题，绳长不会变化，A到右边板的距离不变，因此角度不会发生变化，即绳子的张力也不会变化；选项A正确。
B．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时，如果 P向下移动一段距离，绳子AP拉力变小，绳长AP变长，而 AB之间的绳子长度变短，则角度 变大，绳子 AB之间的张力变大，AP的张力也变大，产生矛盾；B错误。
C．剪断 A处细绳，拉力突变为零，小球 P只受重力的分力，所以加速度为
C正确。
D．根据受力分析，分别对两个小球做受力分析，因为是活结所以绳子的张力都是相同， 则
又由于
由两式可得
故 D错误。
故选AC。
16．BCD
【详解】C．设小球受到的水平恒力大小为F，由题意，根据力的合成与分解可得
解得
故C正确；
AB．小球所受合力方向始终沿C→B方向，小球在从A运动至B的过程中，合力与速度方向的夹角始终小于90°，则小球速度增大，而当小球通过B点之后，合力与速度方向的夹角将大于90°，小球速度将减小，所以当小球在B点时速度最大，所需向心力最大，受到轨道的支持力最大，对轨道的压力最大，故A错误，B正确；
D．设小球到达C点时速度的大小为v，根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选BCD。