1、专题一 力与场内物体的平衡一、夯实基础1.(多选)如图1所示，粗糙水平面上有一长木板，一个人站在木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态.三者的质量均为m，下列说法正确的是()图1A.箱子受到的摩擦力方向向右B.人受到的摩擦力方向向右C.箱子对木板的摩擦力方向向右D.若水平面光滑，人用同样大小的力F推箱子，能使长木板在水平面上滑动2.岳阳某些农村一大家人过春节时常用简易灶做菜，如图2甲所示，将一个球形铁锅用三个轻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成30，已知锅与菜的总质量为9 kg，不计铁锅与石块间的摩擦，重力
2、加速度g10 m/s2，则下列说法正确的是()图2A.灶台对每个石块的作用力均竖直向上B.灶台受到每个石块的压力为90 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为10 N3.节日期间，张灯结彩，某同学发现一种装饰灯，两个装饰灯用轻质细线悬挂在一个“T”型木质支架两端，模型简化如图3所示，支架的质量为M，每个装饰灯的质量为m，在水平恒定风力的作用下，两灯偏离竖直方向，稳定时两细线与竖直方向的夹角均为，支架所受的水平风力忽略不计，则地面对支架的水平作用力大小为()图3A.2mgtan B.2mgsin C.mgtan D.mgsin 4.(多选)如图4所示，一木块受到
3、一水平力F作用静止于斜面上，此力F的方向与斜面平行，如果将力F撤除，下列对木块的描述正确的是()图4A.木块将沿斜面下滑 B.木块受到的摩擦力变小C.木块立即获得加速度 D.木块所受的摩擦力方向改变二、能力提升5.如图5所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态.若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态.则下列判断中正确的是()图5A.球B对墙的压力增大B.球B对柱状物体A的压力增大C.地面对柱状物体A的摩擦力不变D.地面对柱状物体A的支持力不变6.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F
4、缓慢拉动绳的中点O，如图6所示.用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()图6A.F逐渐变大，T逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小C.F逐渐变小，T逐渐变大D.F逐渐变小，T逐渐变小7.(多选)如图7所示，两个带电小球A、B分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内.用水平向左的推力F作用于B球，两球在图示位置静止.现将B球沿斜面向上移动一小段距离，发现A球随之向上移动少许，两球在虚线位置重新平衡.重新平衡后与移动前相比，下列说法正确的是()图7A.墙面对A的弹力变小 B.斜面对B的弹力不变C.推力F变大 D.两球之间的距离变大8.如图8甲、乙、丙是生活中三种不同的背包
5、方式.为了研究方便，假设背包者身体均呈竖直，因而可认为每条背包带均在竖直面内.甲中背包带对人的肩部的作用力设为F1；乙中的背包带与竖直方向的夹角为(如图)，其背包带对人肩部的作用力设为F2；丙中的两根背包带与竖直方向的夹角均为(如图)，其每根背包带对人肩部的作用力均为F3.若三种情况所背的包完全相同，不考虑背包跟人体间的摩擦，则关于F1、F2、F3大小的下列关系正确的是()图8A.F1F2 B.F2F3 C.F1F3 D.F3F2三、课外拓展9.(多选)如图9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
6、，系统处于静止状态.若将固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，则()图9A.细线对物体a的拉力增大B.斜劈对地面的压力减小C.斜劈对物体a的摩擦力减小D.地面对斜劈的摩擦力增大10.(多选)如图10所示为某种电流表的原理示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的轻弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab的长度.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度.已知k2.0 N
7、/m，ab的长度为0.20 m，bc的长度为0.05 m，B0.20 T，重力加速度为g()图10A.当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为B.若要电流表正常工作，应将MN的M端与电源负极相接C.该电流表的量程是2.5 AD.若将量程扩大到2倍，磁感应强度应变为0.40 T11.(多选)(2015德州模拟)如图11所示，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移到B点，此时OB与OA之间的夹角90.设此过程OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB，则下列说法正确的是()图11AFOA一直减小BFOA一直增大CFOB一直减小DFO
8、B先减小后增大12.如图12所示，物体在拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，发现当外力F与水平方向夹角为30时，所需外力最小，由以上条件求外力F的最小值与重力的比值.图12四、高考链接13.(2015广东19)如图13所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有()图13A三条绳中的张力都相等B杆对地面的压力大于自身重力C绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力14.(2015山东理综16)如图14所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A
9、恰好不滑动，B刚好不下滑已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与B的质量之比为()图14A. B. C. D.15.(多选)(2016浙江理综19)如图15所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点OB移到OA点固定.两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m.已测得每个小球质量是8.0104 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g10 m/s2，静电力常量k9.0109 Nm2/C2，则()图15A.两球所带电荷量相等B.A球所受的静电力为1.0102 N
10、C.B球所带的电荷量为4108 CD.A、B两球连线中点处的电场强度为0参考答案1. 答案BC解析人用力F向右推箱子，对箱子受力分析，受重力、支持力、静摩擦力和向右的推力作用，根据平衡条件，箱子受到的摩擦力方向向左，与推力平衡，故A错误；人用力F向右推箱子，对箱子的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，箱子对人的作用力的方向向左，人若要平衡，则受到的木板的摩擦力的方向向右，故B正确；箱子受到的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律可知箱子对木板的摩擦力方向向右，故C正确；对三者的整体受力分析，只受重力和支持力，水平方向不受力，故不能使长木板在水平面上滑动，故D错误.2. 答案C3. 答案A解析对装饰灯进
11、行受力分析，设风对装饰灯的作用力为F1，细线对装饰灯的拉力为F2.根据共点力平衡得：F2cos mg，F2sin F1，解得F1mgtan ，对两个装饰灯和支架整体受力分析，根据平衡条件可知，水平方向有：地面对支架的水平作用力大小F2F12mgtan ，A正确.4. 答案BD解析未撤去F前，将木块的重力分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向两个分力，在斜面方向的分力大小为mgsin ，方向沿斜面向下，作出木块在斜面平面内的受力情况如图：由平衡条件得：摩擦力：Ff，Ff的方向与F和mgsin 的合力方向相反，所以木块受到的最大静摩擦力：Ffm，撤去F后，木块对斜面的压力没有变化，所以最大静摩擦力也没有
12、变化，此时mgsin Ffm，故木块不会沿斜面下滑，选项A、C错误；由平衡条件得，撤去F后，摩擦力大小为Ffmgsin Ff，即摩擦力变小，摩擦力的方向与重力沿斜面向下分力方向相反，方向发生变化，故选项B、D正确.5. 答案D解析球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2.如图甲所示：则根据平衡可知，F1G1，F2G2Gtan ，将A向右移动少许，A对球B的作用力F1与竖直方向的夹角将减小，所以cos 增大，tan 减小，即墙壁对球B的作用力将减小，A对球B的支持力减小.根据牛顿第三定律可知，球B对墙壁的压力将减小，球B对A的压力亦减小，选项A、B错误；对A受力分析，如图乙所示，受地面摩擦力F
13、fFBsin ，B对A的压力FB减小且FB与竖直方向的夹角减小，故A受地面的摩擦力Ff减小，再根据牛顿第三定律，地面受A的摩擦力减小，选项C错误；对A、B整体受力分析可知，地面对A的支持力等于A、B的重力之和不变.6. 答案A解析对O点受力分析如图所示，F与T的变化情况如图，由图可知在O点向左移动的过程中，F逐渐变大，T逐渐变大，故选项A正确.7. 答案ABD解析利用整体法可知，斜面对B球支持力的竖直分量等于A、B两带电小球的重力之和，斜面倾角不变，斜面对B球支持力不变，故斜面对B的弹力不变，B选项正确；库仑力与竖直方向的夹角变小，而竖直分量不变，故库仑力变小，A、B间的距离变大，故D正确；因
14、库仑力水平分量减小，故A正确，C错误.8. 答案B解析由图可知，题图甲中背包带沿竖直方向，所以每一根背包带的作用力都等于0.5mg，则背包带对肩部的作用力等于两根背包带的作用力的和，即等于F1mg；乙图中，背包受到重力、腿部的支持力和肩膀的作用力如图a：则：F2题图丙中，背包受到两边肩膀的作用力，如图b所示，则：mg2F3cos 所以：F3由以上的分析可得：F1F2，F3F2，由于夹角是未知的，所以不能判变大F3与重力mg的大小关系，因此不能判断出F3与F1的大小关系.所以只有选项B正确.9. 答案AD解析对滑轮和物体b受力分析，如图甲所示：有：mbg2FTcos ，解得：FT将固定点c向右移
15、动少许，则变大，故拉力FT增大，故A正确；对斜劈、物体a、物体b整体受力分析，如图乙所示：有：FNG总FTcos G总，FN与角度无关，恒定不变；根据牛顿第三定律，斜劈对地面的压力也不变，故B错误；FfFTsin tan ，将固定点c向右移动少许，则变大，故摩擦力增大，故D正确；对物体a受力分析，受重力、支持力、拉力和静摩擦力，由于不知道拉力与重力的下滑分力的大小关系，故无法判断摩擦力的方向，故不能判断静摩擦力的变化情况，故C错误.10. 答案AC解析设弹簧的伸长量为x，则有：mgkx由式得：x故当电流表示数为零时，弹簧伸长量为，故A正确；为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力
16、必须向下.由左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端，因此M端应接正极.故B错误；设满量程时通过MN的电流为Im，则有：BImabmgk(bcx)联立并代入数据得：Im2.5 A故该电流表的量程是2.5 A，故C正确；设量程扩大后，磁感应强度变为B，则有：2BImabmgk(bcx)由解得：B0.10 T故若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为0.10 T，故D错误.11. 答案AD解析 以结点O为研究对象，分析受力：重力G、绳OA的拉力FOA和绳OB的拉力FOB，如图所示，根据平衡条件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，作出轻绳OB在两个位置时力的合成图如图，由图看出，FOA逐渐减小
17、，FOB先减小后增大，当90时，FOB最小12. 答案解析物体受力分析如图，建立直角坐标系，对力进行正交分解得：y方向：支持力FNGFyGFsin x方向：摩擦力FFxFcos 又：FFN联立得：FG令：tan 则：F可知当90时，F有最小值.由题意，当30时有最小值，所以60tan 60，所以将30，代入可得：FG.13.答案BC解析 杆静止在水平地面上，则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力根据平衡条件，则三条绳的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，选项B、C正确由于三条绳子长度不同，即三条绳与竖直方向的夹
18、角不同，所以三条绳上的张力不相等，选项A错误绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，选项D错误14答案B解析 对物体A、B整体在水平方向上有F2(mAmB)g；对物体B在竖直方向上有1FmBg；联立解得：，选项B正确15. 答案ACD解析两相同的小球接触后电量均分，故两球所带电荷量相等，选项A正确；由几何关系可知，两球分开后，悬线与竖直方向的夹角为37，A球所受的电场力Fmgtan 378.0104100.75 N6.0103 N，选项B错误；根据库仑定律得，Fkk，解得qB C4108 C，选项C正确；A、B两球带等量的同种电荷，故在A、B两球连线中点处的电场强度为0，选项D正确.
