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1、专题Ol力与物体的平衡(考试时间:75分钟试卷满分:100分)一、单项选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1. (2023江苏南京校考模拟预测)如图所示,一高考倒计时牌通过一根轻绳悬挂在定滑轮上。挂上后发现倒计时牌是倾斜的,已知NAo8=90。,计时牌的重力大小为G。不计一切摩擦,则平衡时绳OB中的张力大小为()O他A.立GB.-GC.-GD.G255【答案】A【详解】将重力沿OB、OA绳的方向分解,如图所示因不计一切摩擦,则=丹8,6=45。,则/=GSin45。=G故选Ao2. (2023宝山期中)减速带
2、是一种常见的交通设施,当汽车前轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为尸,图中弹力尸的画法正确且分解合理的是()F2【答案】B【详解】减速带对车轮的弹力方向垂直于车轮和减速带的接触面斜向左上。按照力的作用效果分解,减速带对车轮的弹力对汽车有向左的阻碍作用和向上的支持作用,所以弹力应分解为水平向左和竖直向上的两个分力。故选Bo3. (2023阶段练习)逆风能使帆,这是力分解的神奇作用,如图所示,把帆面张在航向(船头指向)和风向之间,因风对帆的压力/垂直帆面,它会分成两个分力乃、F2,其中K垂直船轴即航向(“龙骨),会被很大的横向阻力平衡,B沿着航向,已知帆面与航向之间的夹帆面航向角为仇船的总质量为
3、小,下列说法正确的是()B.船受到的合力是EC.月是船前进的动力D,若船沿着航向的阻力为了,则船的加速度为cos。/m【答案】C【详解】A.根据几何关系可得K二广COS0,故A错误;BC.据题意可知耳与船运动的方向相同,是船前进的动力,船还受到其他阻力的作用,所以船受到的合力不是耳,故C正确,B错误;D.若船沿着航向的阻力为f,根据牛顿第二定律可得七=耳-/=/JSine=可得船的加速度。=四吆二,故D错误。故选C。4. (2023北京海淀校考模拟预测)如图所示,大型起重机的吊钩受到的力是一组共点力。设被起吊的重物的质量为?,钢丝绳与吊钩的质量忽略不计,吊钩下面悬挂重物的四根钢丝绳对吊钩的拉力
4、大小依次为B、F2、F3、居,吊钩上方的动滑轮组对吊钩的拉力大小为尸5。重力加速度大小为g。在起重机将被起吊的重物向上匀速提升的过程中,下列判断正确的是()A.尸5大于ZWgB.Fi.尸2、F3、F4、尸5的合力等于2?gC. F、尸2、F3、尺的大小均等于W4D. F2、F3、F4,尸5的合力大小等于B【答案】D【详解】根据对称性可知,Fl、F2、F3、F4的大小均相等,与拉力F5等大反向,由平衡条件有K=耳%=Mcos。=mg,A.可知F5等于mg,故A错误;B.Fl、F2、F3、F4、F5的合力等于0,故B错误;C.Fl、F2、F3、F4的大小均大于雪,故C错误;D.由平衡条件推论可知,
5、F2、F3、F4、F5的合力大小等于Fl,故D正确。故选D。5. (2023新疆乌鲁木齐统考三模)如图所示,小王徒步从山脚A处匀速率爬到50Om高的山顶B处的过程中,山坡对小王的支持力FN和摩擦力6的变化情况为()A.尸N先减小后增大,Ff先减小后增大B.FN先增大后减小,耳先增大后减小C.五N先减小后增大,尸f先增大后减小D.FN先增大后减小,尸f先减小后增大【答案】C【详解】小壬匀速率爬坡过程,根据平衡条件有&=MgCoS0,R=Mgsin由图可知从山脚A处到山顶B处,斜坡的倾角。先增大后减小,所以支持力尸N先减小后增大,摩擦力6先增大后减小。故选c。6. (2023浙江绍兴统考二模)空调
6、外机用两个三角形支架固定在外墙上,其重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点。的上方,保持横梁A。水平,斜梁8。跟横梁的夹角6,横梁对。点的拉力尼沿OA方向,斜梁对。点的支持力弓沿B。方向,关于尸A与Fe的大小,下列说法正确的是()A.FA=FBB.FaFbC.若增大凡巳可能不变D.若增大。,及一定减小【答案】D【详解】设空调外机的质状为?,以。点为研究对象,根据受力平衡可得及Sine=mg,Fbcos=FFb,可得E=J,Fb=*,若增大氏tan。增大,Sine增大,则FA减小,%减小。tansin0故选D。7. (2023陕西二模)如图甲所示,车辕是马车车身上伸出的两根直木,它是驾在马上拉车的把手
7、。如图乙为马拉车时的简化模型,车辕前端距车轴的高度”大约为1.0m,马拉车的力可视为沿车辕方向,马车的车轮与地面间的摩擦力大小是其对地面压力的立,若想让马拉车在水平面上匀速前进且尽可能省力,则车辕3的长度大约为()甲乙A.B.y3nC.3mD.2m【答案】D【详解】根据题意,车匀速运动,则受力平衡,设马拉车的力为F,车辕与水平方向夹角为0,可得Fsin0+F=mg,FCOSO=/,根据牛顿第三定律,可知车对地面的压力大小等于乍所受支持力,即然I=大又f=铮二联立,解得=2sin(:;。+0)当.(60。+。)=1时,有仁=g,可得,=30。,车辕的H长度为L=-77=2msnc故选Do8. (
8、2023全国高三专题练习)某同学探究细线能承受的最大拉力。如图所示,他将质量为2kg的物体用轻质光滑挂钩挂在细线上,用双手提取细线两端并靠近水平刻度尺,沿刻度尺缓慢增大细线两端的距离,当细线两端位于图示位置时Na=I20。,细线恰好被拉断。则细线能承受的最大拉力约为()(g取IonVS2)【答案】C【详解】根据平衡条件得2Tcosmg,解得T=20N故选C。9. (2023.天津宁河天津市宁河区芦台第一中学校联考二模)如图,四个完全相同的球两两挨着叠成一个正四面体,静置在水平地面上。若不考虑转动情况,球之间的摩擦力也忽略不计,则球与地面的摩擦因数至【答案】A4【详解】设每个球的质量为m,对四个
9、球整体受力分析可知,地面对每个球的支持力为N=设上面的球与地面的球之间的支持力为N,设支持力与竖直方向的夹角为。,由几何关系可知CoSO=在,3Sine=正,以上面球为研究对象,由平衡条件可知3NcosO=mg,解得N=如电,以下面任意一个足36球为研究对象,根据平衡条件可得NsinG=N,解得=坐O故选A。10. (2023安徽校联考三模)尖劈可用来卡紧物体,在距今约4050万年的新石器时代的石斧、石矛都说明尖劈是人类最早发明并广泛使用的种简单的工具。如图所示为顶角很小的木质尖劈,将它嵌入木头缝中,可起到卡紧物体的目的。已知木质尖劈与木头间的动摩擦因数为=2-6,为了使木质尖劈起到卡紧物体的
10、作用,则木质尖劈的顶角最大约为()【答案】AC. 22.5D. 7.5【详解】由于尖劈具有对称性,则分析尖劈一侧受力即可,将F分解为竖克分力耳和水平分力入,设顶角半为6,如图1所示将摩擦力分解如图2所示,当GE时,尖劈可起到卡紧物体的作用,即有/sin6cos6,得tan”,即615o,2(n-2)mg,则有g+2=22,故最多可以有22本mg书,故C正确,D错误。故选ACo14. (2023秋吉林高一吉林一中校考期中)如图所示,质量为根的小球a与质量为2根的小球b通过不可伸长的轻绳相连,小球a还与固定在。点的另一根轻绳连接,现在小球b上作用一拉力凡保持O、a间轻绳与竖直方向的夹角始终为60。
11、,重力加速度大小为g,关于两小球平衡时,下列说法正确的是()A.拉力厂的最小值为B.0、b间轻绳中的最小张力为乎吆C.当拉力尸最小时,a、b间轻绳中的张力大小为ImgD.当两根轻绳中的张力相等时,拉力尸的大小为【答案】BCD【详解】A.画出力的矢量图如图所示,把ab看成一个整体,当F与虚线垂直时有最小值,最小值为Fm-n=(n+2w)sin600=,故A错误;,B.单独对a物块,当a、b间轻绳与虚线垂直时,a、b间轻绳中的张力有最小值,同理可得到最小值为(加=立加g,故B正确:C.当拉力F最小时,单独对b,m,n2根据余弦定理知cos300=/+仅mg)-4=解得尸=立所以Q=E=立故C正确:D.当两根轻绳中的张力相等时,即满足两绳与竖直方向夹角都为60。,对a,2Tabcos60o=mg,从而得到T=mg,根据余弦定理知COSI20。=T+(2)一所以F=FA=巾mg,故D正确。2T2mg故选BCDa三、计算题(本题包括3小题,10分+10分+10分共30分,解答过