1、课时作业一力与物体的平衡一、选择题1(2023年年山东省实验中学高三二模)如图1所示，将某均匀长方体锯成A、B两块后，在水平桌面上并放在一起，现用水平力F推B，使A、B整体保持长方体沿F方向匀速运动，则()图1AA在水平方向受到三个力的作用，且合力为零BA在水平方向受到五个力的作用，且合力为零CA对B的作用力方向与A、B接触面垂直DB对A的弹力大于桌面对A的摩擦力解析：对A受力分析，如图2所示，在水平方向上受B对A的弹力，桌面的滑动摩擦力，B对A的静摩擦力，在三个力的作用下处于平衡，受力如图，故A正确，B错误B对A的弹力和静摩擦力的合力与桌面的滑动摩擦力等值反向，与F的方向相同；根据牛顿第三定
2、律可知，A对B的作用力方向与F的方向相反，不与A、B接触面垂直，故C错误因为B对A的弹力与B对A的摩擦力垂直，二者的合力等于桌面对A的摩擦力，所以B对A的弹力小于桌面对A的摩擦力，故D错误图2答案：A2(2023年年湖北省重点学校协作体冲刺模拟)如图3所示，静止在水平地面上倾角为斜面光滑的斜面体上，有一斜劈A，A的上表面水平且放有一斜劈B，B的上表面上有一物块C，A、B、C一起沿斜面匀加速下滑，已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，下列说法正确的是()图3AA的上表面可以是光滑的BC可能只受两个力作用CA加速度大小为gcosD斜面体受到地面的摩擦力为零解析：对B、C整体受力分析，受重力、
3、支持力，而B、C沿斜面匀加速下滑，整体的合力沿斜面向下，所以A、B间摩擦力不为零，A错误；对ABC整体分析，由于斜面体斜面光滑，所以整体的加速度为agsin，如果B的上表面是光滑的，倾角也为，则C的加速度也为agsin，此时只受重力和B给的支持力，B正确，C错误；因为ABC整体对斜面体有个斜向右下的作用力，该力可分解为一个水平向右的分力，而斜面体处于静止状态，故斜面体受地面的摩擦力水平向左，D错误答案：B3(2023年年郑州市二模)如图4所示，物体P、Q可视为点电荷，电荷量相同倾角为、质量为M的斜面体放在粗糙水平面上将质量为m的物体P放在粗糙的斜面体上当物体Q放在与P等高(PQ连线水平)且与物
4、体P相距为r的右侧位置时，P静止且受斜面体的摩擦力为0，斜面体保持静止，静电力常量为k，则下列说法正确的是()图4AP、Q所带电荷量为 BP对斜面体的压力为0C斜面体受到地面的摩擦力为0D斜面体对地面的压力为(Mm)g解析：以P为研究对象，受力分析如图5所示，受到重力mg、斜面体的支持力FN和库仑力F，由平衡条件得：图5FmgtanFN根据库仑定律得：Fk联立解得：qr由牛顿第三定律得P对斜面体的压力为：FNFN，故A、B错误图6以斜面体和P整体为研究对象受力如图6所示，由平衡条件得地面对斜面体的摩擦力为FfF，地面对斜面体的支持力为FN1(Mm)g，根据牛顿第三定律得斜面体受到地面的摩擦力为
5、F，斜面体对地面的压力为FN1FN1(Mm)g.故C错误，D正确答案：D4(2023年年保定模拟)(多选)如图7所示，在倾角为的粗糙斜面上固定一个与斜面垂直的光滑挡板，圆柱体A放在半圆柱体B上，A、B两圆柱体横截面半径相等现对B施加一个沿斜面向上的拉力使其沿斜面向上缓慢移动，直到A、B彻底分开该过程中()图7AA对挡板的压力先减小再增大BA对B的压力逐渐减小CB受到的摩擦力保持不变DB受到拉力逐渐减小解析：先以A、B为整体，受力分析如图8所示，受力得N1与f不变，以A为研究对象，如图9所示，B对A的支持力N与竖直夹角变大，N增大，则N2增大，FN2f，f不变，F减小，故选C、D.答案：CD5如
6、图10所示，上表面为四分之一光滑圆弧的物体A静止在粗糙的水平地面上，一小物块B从圆弧底端受到水平外力F的作用缓慢沿圆弧向上移动一小段距离，在此过程，A始终处于静止状态下列说法正确的是()图10A水平外力F保持不变B地面对A的摩擦力逐渐增大CA对B的支持力逐渐减小D地面对A的支持力逐渐减小解析：设A对B的支持力与竖直方向的夹角为，对B由平衡条件知，水平外力Fmgtan、支持力FN1，B沿圆弧上移，夹角变大，则水平外力F和支持力FN1均增大，选项A、C错误；对A、B整体，地面对A的摩擦力FfF，随水平外力F增大而增大，地面对A的支持力FN2(Mm)g保持不变，选项B正确，D错误答案：B6(2023
7、年年珠海一中模拟)如图11所示，水平固定且倾角为37的光滑斜面上有两个质量均为m1 kg的小球A、B，它们用劲度系数为k200 N/m的轻质弹簧连接，弹簧的原长为l020 cm，现对B施加一水平向左的推力F，使A、B均在斜面上以加速度a4 m/s2向上做匀加速运动，此时弹簧的长度l和推力F的大小分别为(sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)()图11A0.15 m，25 N B0.25 m，25 NC0.15 m，12.5 N D0.25 m，12.5 N解析：以整体为研究对象，受力分析如图12所示，沿斜面方向有：Fcos372mgsin372ma，以A为研究对象，沿斜面方向有
8、：图12kxmgsin37ma，xll0，解得F25 N，l0.25 m，故B正确，A、C、D错误答案：B7(多选)如图13所示，一根L形轻杆OAB用铰链固定在天花板上，且OA与AB相互垂直，在A点下方用一根轻质细线悬挂重力为G的物体现在B点施加拉力F，使轻杆的OA段由竖直向下的位置缓慢转到偏离竖直方向60角的位置若拉力F始终沿AB方向，则在变化过程中()图13A拉力F逐渐增大B轻杆OA段中的作用力不断增大C铰链对轻杆OAB的作用力不断减小D轻杆OA段中的最小作用力为图14解析：由题意知拉力F与OA始终垂直，且A点在重力G、拉力F和轻杆作用力F的作用下平衡，故此三力可构成一个封闭的矢量三角形，
9、如图14所示，由正弦定理，(060)，FF，60，F最小答案：AC8在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与光滑竖直墙之间放另一截面也为半圆的光滑柱状物体B，整个装置处于静止状态，截面如图15所示设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.在B上加一物体C，整个装置仍保持静止，则()图15AF1保持不变，F3增大 BF1增大，F3保持不变CF2增大，F3增大 DF2增大，F3保持不变解析：未放上C时，以B为研究对象，受力分析如图16甲所示，由平衡条件得，墙对B的作用力F1GBtan，当放上C时，F1增大A对B的作用力F2，F1增大，则F2增大，由牛顿第三定
10、律知F2F2，即F2也增大再以整体为研究对象，受力分析如图16乙所示，则放上C前，地面对A的支持力NGAGB，放上C后变为GAGBGC，即N增大，地面对A的摩擦力fF1，且F3为N与f的合力，所以F3增大，故C正确图16答案：C9(多选)某些农村一大家人过春节时常用简易灶做菜，如图17甲、乙所示，将一个球形铁锅用三个不计重力的小石块支起用柴火烧菜，铁锅边缘水平，小石块成正三角形放在水平灶台上，石块到铁锅球心的连线与竖直方向的夹角均为30，已知铁锅与菜的总质量为9 kg，不计铁锅与石块间的摩擦，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是()图17A灶台对每个石块的作用力均竖直向上B灶台受到每
11、个石块的压力大小为30 NC每个石块与铁锅之间的弹力大小为20 ND灶台对每个石块的摩擦力大小为10 N解析：灶台对石块有竖直向上的支持力和水平方向的摩擦力作用，故灶台对每个石块的作用力的方向不是竖直向上，选项A错误；铁锅和石块竖直方向对灶台的压力等于铁锅所受的重力，故灶台受到每个石块的压力大小等于mg910 N30 N，选项B正确；对铁锅由平衡条件可得：3FNcos30mg，解得：FN20 N，选项C正确；FfFNsin3010 N，即灶台对每个石块的摩擦力大小为10 N，选项D错误答案：BC10(2023年年山东省青岛能力测试)(多选)如图18所示，弹性轻绳一端固定于O点，另一端连有一质量
12、m的小球a，小球a通过不可伸长的细绳连接质量相同的小球b，两小球均处于静止状态现给小球b施加一个力F，使弹性轻绳与竖直方向成30角，两球依然保持静止下列说法正确的是()图18A弹性绳的长度一定增加Ba、b间细绳上的张力可能减小C力F的值可能大于mgD力F的值可能小于mg解析：以小球b为研究对象，分析受力，作出受力图如图19甲所示，由于力F方向不确定，根据作图法分析得到，a、b间细绳上的张力可能减小，故B正确；以小球ab为研究对象，分析受力，作出力图如图19乙，甲乙图19根据作图法分析得到，弹性绳的张力可能减小，所以弹性绳的长度可能减小；当小球施加的力F与弹性轻绳垂直时，所用的力F最小，Fmin
13、2mgsin30mg，故C正确，A、D错误答案：BC11(2023年年四川省物理三诊试卷)如图20所示，a、b两细绳一端系着质量为m的小球，另一端系在竖直放置的圆环上，小球位于圆环的中心，开始时绳a水平，绳b倾斜现将圆环在竖直平面内顺时针缓慢地向右滚动至绳b水平，在此过程中()图20Aa上的张力逐渐增大，b上的张力逐渐增大Ba上的张力逐渐减小，b上的张力逐渐减小Ca上的张力逐渐减小，b上的张力逐渐增大Da上的张力逐渐增大，b上的张力逐渐减小解析：图21设小球的重力为G，圆环沿顺时针方向转动过程中b绳与竖直方向的夹角为，a和b的拉力大小分别为T1、T2.小球的位置保持不动，受力保持平衡，由平衡条
14、件可知，两绳拉力的合力不变，小球受到的重力G和T1、T2组成一个闭合的三角形由几何知识得知，T1、T2的夹角不变，由正弦定理得，在90的范围内，变大故T1变大，T2变小故D正确答案：D12(2023年年山东省维坊市高三三模)(多选)如图22所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点，小球静止在M点，N为O点正下方一点，ON间的距离等于橡皮筋原长，在N点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧现对小球施加拉力F，使小球沿以MN为直径的圆弧缓慢向N运动，P为圆弧上的点，角PNM为60.橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，则()图22A在P点橡皮筋弹力大小为mg图23B在P点时拉力F大小为mgC小球在M向N运动的过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直D小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小解析：由题意知k2Rmg.小球在圆弧上任意一点A时，橡皮筋拉力F1k2Rcosmgcos，恰等于重力在F1方向上的分力mgcos，由力的平衡条件知F必然与重力的另一分力平衡，故拉力F应与橡皮筋始终垂直，小球在P点时，F1k2Rcos60mgcos60mg.拉力Fmgsin60mg；小球在由M沿圆弧移到N时，Fmgsin，变大，F逐渐变大故本题正确选项为A、C.答案：AC二、解