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1、专题02 力与物体的平衡【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式,也是一种高难度的杂技.如图所示为六人叠成的三层静态造型,假设每个人的重量均为G,下面五人的背部均呈水平状态,则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为( )A. G B. G C. G D. G【答案】C点睛：受力平衡的题，一般用到整体法或隔离法，应用隔离法时注意顺序是层层剥皮，也就是由上
2、到下，由外到里，分别应用平衡条件即可。2顶端装有滑轮的粗糙斜面固定在地面上， 、两物体通过细绳如图连接，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）现用水平力作用于悬挂的物体上，使其缓慢拉动一小角度，发现物体仍然静止则此过程中正确的选项是（ ）A. 水平力变大B. 物体所受斜面给的摩擦力一定变大C. 物体所受斜面给的作用力不一定变大D. 细绳对物体的拉力不变【答案】A3如图所示，套有光滑小铁环的细线系在水平杆的两端A、B上，当杆沿水平方向运动时，小环恰好悬于A端的正下方并与杆保持相对静止，已知小环质量为m，重力加速度为g，下列分析正确的是（ ）A. 杆可能作匀速运动 B. 杆一定向右作匀加
3、速运动C. 杆可能向左作匀减速运动 D. 细线的张力可能等于mg【答案】C【解析】对小环受力分析：受绳的拉力和重力，如图，设细线夹角为：由题知竖直方向平衡：mg=T+Tcos设水平方向上加速度为a，由牛顿第二定律得：Tsin=ma由于090，得：T=mg，加速度方向水平向右；故杆和小环向右做加速度的匀加速或向左匀减速运动，由上分析，可知，故ABD错误，C正确；故选C.4如图所示，物体A的左侧为竖直墙面，B的下面有一竖直压缩的弹簧，A、B保持静止则（ ）A. 物体A一定与墙面间无摩擦力B. 物体A一定受到墙面竖直向下的摩擦力C. 物体A一定受到墙面竖直向上的摩擦力D. 以上判断都不对【答案】A5
4、如图所示，滑块穿在水平横杆上并可沿杆左右滑动，它的下端通过一根细线与小球相连，小球受到水平向右的拉力F的作用，此时滑块与小球处于静止状态保持拉力F始终沿水平方向，改变F的大小，使细线与竖直方向的夹角缓慢增大，这一过程中滑块始终保持静止，则（ ）A. 滑块对杆的压力增大B. 滑块受到杆的摩擦力不变C. 小球受到细线的拉力大小增大D. 小球所受各力的合力增大【答案】C【解析】:CD、对球分析,受重力mg、拉力F和细线的拉力T,如图所示:6如图所示为一竖直放置的大圆环，在其水平直径上的A、B两端系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小铁环现将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度，则
5、关于轻绳对A、B两点拉力FA、FB的变化情况，下列说法正确的是()A. FA变大，FB变大 B. FA变小，FB变小C. FA变大，FB变小 D. FA变小，FB变大【答案】B点睛：以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，根据平衡条件求解绳中拉力的大小；然后通过比较转动后绳子的方向与水平方向之间的夹角的变化即可得出力的变化。7半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态。如图所示是这个装置的纵截面图，若用外力使MN保持竖直并缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止。在此过程中，下列说法中正确的是（ ）A.
6、P、Q间的弹力逐渐增大B. 地面对P的摩擦力先增大后减小C. MN对Q的弹力逐渐减小D. Q受到P和MN的合力逐渐增大【答案】A8如图所示，轻弹簧的一端与物块P相连，另一端固定在木板上。先将木板水平放置，并使弹簧处于压缩状态。缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块P所受静摩擦力的大小变化情况是（ ）A. 一直增大B. 保持不变C. 先减小后增大D. 先增大后减小【答案】A【解析】解： 设物块的重力为,木板与水平面的夹角为,弹簧的弹力大小为,静摩擦力大小为.由题,缓慢抬起木板的右端,使倾角逐渐增大,直至物块刚要沿木板向下滑动的过程中,弹簧的弹力不变,
7、则有, 增大时, 不变, 增加.故选A.9如图所示，在水平长直轨道上，有一长木板在外力控制下始终保持向右做匀速直线运动，小物块(视为质点)P、Q由通过定滑轮且不可伸长的光滑轻绳相连处于静止状态，且AQ水平， OP、OQ与竖直方向的夹角均为。若物块Q的质量为m，物块P与长木板间的动摩擦因数，重力加速度为g，则下列说法中正确的是( )A. 水平绳AQ的拉力大小为mgB. 小物块P的质量为C. 若水平绳被剪断，则在剪断瞬间，小物块Q的加速度大小为gD. 长木板对小物块P的作用力与小物块P对长木板的作用力大小相等 【答案】ABD同一条绳子上的拉力相同，所以OP绳子的拉力也是，处于平衡状态；受力如图，又
8、知道，联立解得： ，B正确；若水平绳被剪断，则在剪断瞬间，小物块Q只受到重力和绳子OQ的拉力，由于绳子的拉力的大小会发生突变，所以物块Q的加速度的方向与OQ的方向垂直，所以加速度大小为，C错误；长木板对小物块P的作用力和小物块P对长木板的作用力是一对作用力与反作用力，所以它们大小相等，D正确10如图所示，木板C放在水平地面上，木板B放在C的上面，木板A放在B的上面，A的右端通过轻质弹簧测力计固定在竖直的墙壁上，A、B、C质量相等，且各接触面间动摩擦因数相同，用大小为F的力向左拉动C，使它以速度v匀速运动，三者稳定后弹簧测力计的示数为Ff设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（） A.
9、 B对A的摩擦力大小为Ff，方向向左B. A和B保持静止，C匀速运动C. A保持静止，B和C一起匀速运动D. C受到地面的摩擦力大小为FFf【答案】ACD点睛：本题考查了平衡力的辨别，会判断摩擦力的方向，并会根据影响滑动摩擦力的大小因素分析摩擦力的大小变化是解决本题的关键。11质量为m的物体处于静止状态，伸直的轻绳的一端连接物体，另一端固定在左侧竖直墙壁上，轻弹簧的一端连接物体，另一端固定在右侧竖直墙壁上，物体与地面均不光滑，关于物体的受力情况，下列说法正确的是()A. 物体一定受重力和地面的支持力B. 物体可能只受重力和地面的支持力C. 物体可能受重力、地面的支持力、弹簧的弹力、绳的拉力、地
10、面的摩擦力这五个力D. 物体一定受地面的摩擦力【答案】BC12如图所示，光滑细杆竖直固定在天花板上，定滑轮A、B关于杆对称，轻质圆环C套在细杆上，通过细线分别与质量为M、m（Mm）的物块相连现将圆环C在竖直向下的外力F作用下缓慢向下移动，滑轮与转轴间的摩擦忽略不计则在移动过程中（）A. 外力F不断增大B. 杆对环C的作用力不断增大C. 杆对环C的作用力与外力F的合力不断增大D. 杆对环C的作用力与外力F的合力保持不变【答案】AC点睛：圆环缓慢向下移动，合力为零，两绳的拉力大小保持不变，运用正交分解法，根据竖直方向力平衡研究F的大小与两个物体重力的关系，再分析F的变化情况，本题关键是抓住两绳拉力
11、的大小保持不变，运用正交分解法进行研究。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分） 如图所示，质量为m的物体，放在一固定斜面上，当斜面倾角为时恰能沿斜面匀速下滑保持斜面倾角为，对物体施加一水平向右的恒力F，使物体沿斜面匀速向上滑行（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）增大斜面倾角，当倾角超过某一临界角时，则不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，已知重力加速度为g，试求：（1）物体与斜面间的动摩擦因数；（2）水平恒力F的大小；（3）这一临界角的大小。【答案】（1），(2) ，（3）.【解析】(1)斜面倾角为30时，物体恰能匀速下
12、滑，满足：14（10分）用两根轻绳AC和BC悬挂一重物，绳与水平天花板的夹角分别为37和53，如图所示AC绳能承受的最大拉力为100N，BC绳能承受的最大拉力为200N已知sin37=0.6，g取 10m/s2（1）若重物的质量为5kg，则两根绳AC和BC上的拉力分别为多大？（2）为了不使绳子被拉断所悬挂m物的质量不应超过多大？【答案】（1）两根绳AC和BC上的拉力分别为30N和40N；（2）质量不应超过16.7kg【解析】解：（1）对C点受力分析，根据共点力平衡得AC绳拉力为：FA=Gsin37=500.6N=30N，BC绳拉力为：FB=Gcos37=500.8N=40N（2）取C点为研究对
13、象进行受力分析如图所示，由前面的分析可知，当AC上的张力为最大值100N，先达到最大值，当FA=100N时，m=16.7kg15（15分）如图所示在建筑装修中，工人用m=5kg的磨石A对地面和斜壁进行打磨，已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数m均相同。（g取l0m/s2且sin37=0.6，cos37=0.8）（1磨石A受到与水平方向成q=37斜向下的推力F1，当F1=50N时，A恰好在水平地面上做匀速直线运动，求A与地面间的动摩擦因数m。（2）又用A对倾角q=37的斜壁进行打磨，对A施加竖直向上的推力F2=60N，求磨石A从静止开始沿斜壁向上运动0.5m（斜壁长0.5m）所用的时间。【答案
14、】（1）m=0.5（2）t=1s在垂直斜面方向上有： ；则解得，根据，解得t=1s16（15分）如图（）所示，在倾角的光滑固定斜面上有一劲度系数的轻质弹簧，弹簧下端固定在垂直于斜面的挡板上，弹簧上端拴接一质量的物体，初始时物体处于静止状态取（）求此时弹簧的形变量（）现对物体施加沿斜面向上的拉力，拉力的大小与物体位移的关系如图（）所示，设斜面足够长分析说明物体的运动性质并求出物体的速度与位移的关系式；若物体位移为时撤去拉力，在图（）中做出此后物体上滑过程中弹簧弹力的大小随形变量的函数图像；并且求出此后物体沿斜面上滑的最大距离以及此后运动的最大速度图a 图b 图c【答案】（）（） 物体位移后撤去拉力，此后物体上滑过程中弹力随形变量的图象如下图所示；物体上滑过程中克服弹力所做的功对应右上图中的面积，即 点睛：本题考查动能定理及胡克定律的应用，解题的关键在于图象规律的迁移应用，要求能明确图象性质，知道如何用图象的面积来表示功。