高考物理一轮复习讲义微练7　牛顿第三定律　共点力的平衡

这是一份高考物理一轮复习讲义微练7　牛顿第三定律　共点力的平衡，共7页。试卷主要包含了如图，工地上常用夹钳搬运砖块等内容，欢迎下载使用。
梯级Ⅰ基础练
1.(2025·邢台模拟)如图所示，甲图是用力传感器“探究作用力与反作用力的关系”的实验装置，实验中与力传感器相连的计算机屏幕上显示的力如图乙所示。下列说法正确的是(C)
A.作用力变大时，反作用力变小
B.两力传感器间的作用力和反作用力作用在同一物体上
C.此图线的横坐标代表的物理量是时刻
D.此图线一定是在两个传感器都处于静止状态下得到的
解析 由题图乙可知，作用力变大时，反作用力同时也变大，A项错误；两力传感器间的作用力和反作用力作用在不同物体上，B项错误；此图线为作用力和反作用力的大小随时间变化的关系，横坐标代表的物理量是时刻，C项正确；此图线不一定是在两个传感器都处于静止状态下得到的，也可能处于运动状态，D项错误。
2.如图所示是在水平的雪地里玩耍时狗拉雪橇的图片，忽略摩擦力以外的其他阻力，下列说法正确的是(B)
A.狗拉雪橇匀速前进时，雪橇的运动速度越大，狗拉雪橇的力也越大
B.如果摩擦力可忽略不计，没有狗的拉力，雪橇也能做匀速度直线运动
C.狗拉雪橇做加速运动时，狗拉雪橇的力大于雪橇拉狗的力
D.狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一对平衡力，大小始终相等
解析 狗拉雪橇匀速前进时，狗拉雪橇的力等于雪橇所受的滑动摩擦力，跟雪橇的运动速度大小无关，A项错误；如果摩擦力可忽略不计，没有狗的拉力，雪橇由于惯性也能做匀速直线运动，B项正确；狗拉雪橇的力和雪橇拉狗的力是一对相互作用力，大小总是相等，C、D两项错误。
3.(2024·山东卷)如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于(B)
A.12 B.33 C.22 D.32
解析 根据题意可知机器人“天工”它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，对“天工”分析有mgsin 30° ≤μmgcs 30°，即μ≥tan 30°=33，B项正确。
4.如图所示，小球A和B套在光滑水平杆上，两球间连接轻弹簧，A、B分别通过长度相等的轻绳一起吊起质量为300 g的小球C，当两绳与水平杆的夹角为37°时恰好处于平衡状态，此时弹簧压缩了2 cm。已知sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为(B)
A.200 N/mB.100 N/m
C.50 N/mD.1 N/m
解析 对小球C受力分析可知mg=2Tsin 37°，对弹簧分析有kx=Tcs 37°，解得k=100 N/m，B项正确。
5.(2025·合肥模拟)如图，工地上常用夹钳搬运砖块。已知砖块均为规格相同的长方体，每块质量为2.8 kg，夹钳与砖块之间的动摩擦因数为0.56，砖块之间的动摩擦因数为0.35，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。搬运7块砖时，夹钳对砖块竖直一侧壁施加的压力大小至少应为(B)
A.175 NB.200 N
C.392 ND.400 N
解析 先将7块砖当作整体受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有2μ1F≥7mg，则有F≥175 N，再考虑除最外侧两块砖的里面的5块砖，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有2μ2F≥5mg，则有F≥200 N，解得F≥200 N，B项正确。
6.(2025·昭通模拟)如图所示，质量为m的物块放在水平面上，连接轻滑轮的轻绳悬于O点，绕过轻滑轮的轻绳一端连接在物块上，在另一端施加竖直向下的拉力F，O点和滑轮间的轻绳与竖直方向的夹角为θ=30°，逐渐增大拉力F到物块刚好要滑动。已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮的摩擦，则滑轮和物块间的轻绳与竖直方向的夹角α及当物块刚好滑动时拉力F的大小分别为(D)
A.45° mg23+1B.45° 2mg23+1
C.60° mg23+1D.60° 2mg23+1
解析 分析滑轮受力，根据力的平衡条件及对称性，可得滑轮和物块间的轻绳与竖直方向的夹角为α=60°，即滑轮和物块间轻绳与水平方向夹角为30°，则Fcs 30°=0.5(mg-Fsin 30°)，解得F=2mg23+1，D项正确。
7.(2025·永州模拟)如图所示，固定在水平地面上的物体A的左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面。一根轻绳跨过物体A顶点处的小滑轮，绳两端分别系有质量为m1、m2的两个物体。若m1、m2都处于静止状态且m2所处位置与圆心的连线跟水平方向的夹角为θ，不计一切摩擦，则m1、m2之间的大小关系是(A)
A.m1=m2tan θB.m1=m2cs θ
C.m1=m2tan θD.m1=m2cs θ
解析 由题意，通过光滑的滑轮相连，左右两侧绳的拉力F大小相等，两物体处于平衡状态，分别对这两个物体进行受力分析可得F=m1gsin θ，F=m2gcs θ，联立两式解得m1=m2tan θ，A项正确。
8.(2025·张家口模拟)如图所示，杂技演员进行钢索表演，演员和轮子的总质量为m=80 kg，当演员缓慢运动到钢索中点时，钢索与水平面成θ=15°，若sin 15°=0.259，重力加速度为g=10 m/s2，则此时钢索最低点所受的拉力大小为(B)
A.772 NB.1 544 N
C.3 088 ND.6 176 N
解析 以演员及轮子为研究对象，分析受力情况，作出受力图如图所示，两钢索的合力与重力等大反向，则有2Fsin θ=mg，解得F=mg2sin θ=8002×0.259 N=1 544 N，B项正确。
梯级Ⅱ能力练
9.(2024·浙江卷)如图所示，在同一竖直平面内，小球A、B上系有不可伸长的细线a、b、c和d，其中a的上端悬挂于竖直固定的支架上，d跨过左侧定滑轮、c跨过右侧定滑轮分别与相同配重P、Q相连，调节左、右两侧定滑轮高度达到平衡。已知小球A、B和配重P、Q质量均为50 g，重力加速度g取10 m/s2，细线c、d平行且与水平面成θ=30°(不计摩擦)，则细线a、b的拉力分别为(D)
A.2 N，1 NB.2 N，0.5 N
C.1 N，1 ND.1 N，0.5 N
解析 由题意可知细线c对A的拉力和细线d对B的拉力大小相等、方向相反，对A、B整体分析可知细线a的拉力大小为Ta=(mA+mB)g=1 N。设细线b与水平方向夹角为α，对A、B分析，沿竖直方向和水平方向分别有Tbsin α+Tcsin θ =mAg，Tbcs α=Tdcs θ，且Tc=Td=0.5 N，解得Tb=0.5 N，D项正确。
10.(多选)(2025·株洲模拟)如图所示，球A和半球B能静止在倾角为30°的斜面上，它们的质量分别为2m、m，两球半径相等，其中球A是光滑的，重力加速度为g。下列说法正确的是(AD)
A.斜面对球A的支持力是233mg
B.斜面对半球B的支持力是233mg
C.球A对半球B的压力是32mg
D.半球B受到斜面的摩擦力是32mg
解析 球A受力情况如图，根据几何关系可知，斜面对球A的支持力和B对A的支持力与竖直方向夹角均为30°，根据对称性可知，斜面对球A的支持力和B对A的支持力大小相等，则有2FN1cs 30°=2mg，可得斜面对球A的支持力为FN1=23mg3，根据牛顿第三定律可知，球A对半球B的压力是23mg3，A项正确，C项错误；以A、B为整体分析，斜面对整体的支持力为FN=3mgcs 30°=33mg2，斜面对整体，即对B的摩擦力为Ff=3mgsin 30°=3mg2，斜面对半球B的支持力为FN2=FN-FN1=53mg6，B项错误，D项正确。
11.如图所示，一条细绳跨过光滑的定滑轮连接两个小球A、B，它们都穿在一根光滑的竖直杆上，不计滑轮的质量，当两球平衡时O、A间细绳与水平方向的夹角为2θ，O、B间细绳与水平方向的夹角为θ，B球的质量为m，重力加速度大小为g，则:
(1)细绳上的张力是多少?
(2)A球的质量是多少?
(3)滑轮受到细绳的作用力是多少?
解析 (1)对B球受力分析可知，Tsin θ=mg，
则细绳上的张力T=mgsin θ。
(2)对A球受力分析可知Tsin 2θ=mAg，
解得A球的质量是mA=2mcs θ。
(3)由几何关系可知，绕过滑轮的两边绳子之间的夹角为θ，则滑轮受到细绳的作用力
F=2Tcsθ2=mgsinθ2 。
答案 (1)mgsin θ (2)2mcs θ (3)mgsin θ2
梯级Ⅲ创新练
12.(2025·南昌模拟)如图，V形对接的斜面P、Q固定在水平面上，两斜面与水平面夹角均为θ=60°，其中P斜面粗糙，Q斜面光滑，两个质量均为m的小滑块a、b通过轻杆分别静止在P、Q上，滑块与轻杆间连有铰链，轻杆垂直于斜面P，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是(D)
A.轻杆对a的弹力表现为拉力
B.轻杆对a的弹力方向与P不垂直
C.轻杆对b的弹力大小为32mg
D.斜面P对a的摩擦力大小为32mg
解析 对b进行受力分析，根据平衡条件可知，轻杆对b的弹力沿杆向上，则轻杆对a的弹力沿杆向下，表现为推力，A项错误；由于滑块与轻杆间连有铰链，轻杆的弹力方向沿杆的方向，与P垂直，B项错误；以b为对象，设杆的弹力大小为F，沿斜面方向应用平衡条件得Fcs 30°=mgsin 60°，解得F=mg，C项错误；对a进行受力分析，根据平衡条件可知，a受到的静摩擦力大小为Ff=mgsin 60°=32mg，D项正确。