专题2相互作用和物体平衡-2026年高考物理分类解析(原卷版+解析版)

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2026年高考物理分类解析
专题2 相互作用和物体平衡
1.(2026高考黑吉辽蒙卷第2题) 秧马是古代插秧时用的一种农具,苏轼用“日行千畦”形容其高效。如图,人抬脚跨坐在秧马上,与其一起向前减速滑行的过程中( )
A. 秧马的加速度方向向后
B. 秧马受到秧田的摩擦力方向向前
C. 秧马对人的支持力和人对秧马的压力是一对平衡力
D. 秧马对人的支持力和人受到的重力是一对作用力与反作用力
2. 如图所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,原长为2R的轻质弹簧一端固定在圆环上与圆心O等高的位置,另一端连接一个套在圆环上质量为m的小球,平衡时弹簧与水平方向的夹角为30°。弹簧在弹性限度内,重力加速度大小为g,弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
3(2026年高考物理湖南第9题)如图,某同学将两个相同的球形氦气球用等长的轻绳系在一起,拉着绳使气球随人一起做水平匀速运动。运动过程中,球心始终在绳的延长线上且球心连线水平,两绳所构成的平面与水平面的夹角为θ(θ<90°),两球间的弹力为F。气球受到空气阻力的大小与相对空气的速率成正比,空气始终相对于地面静止,忽略气球形状的变化。该同学沿原方向运动速度缓慢增大,下列说法正确的是
A.θ 增大 B.θ 减小 C.F增大 D.F减小
4. (2026高考山东卷)如图所示,由光滑刚性杆组成的正四面体框架放置在水平面上,三条棱上各套有一个质量为 的小球。三个小球通过相同的轻质弹簧连接,静止时恰好处于同一水平面。已知弹簧始终在弹性限度内,劲度系数为,重力加速度大小为,则每根弹簧的伸长量为( )
B. C. D.
5.如图所示,球心为O、半径为R的半球体固定于水平地面,质量为M的杂技演员依靠双手支撑竖直倒立在球面上。双手对球面压力的作用点的连线是与地面平行、圆心为O’的小圆的直径、压力大小均为N且不超过mg(g为重力加速度大小)。手与球面间动摩擦因数为,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。设OO’长为h,则
A.h=时,演员保持平衡状态,N大小可能为mg
B.h=时,演员可以通过增大N往上移动
C.h<时,演员不可能保持平衡状态
D.演员要保持平衡状态,N的最小值为mg
6. (2026高考物理贵州卷第6题)如图,农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、点处,某时刻绳 、与竖直方向的夹角均为 ,手对绳的作用力分别垂直于 、,所有作用力在同一竖直平面内,此时人和物均处于平衡状态。已知每筐玉米质量为,重力加速度大小为 ,忽略筐和扁担质量,则此时扁担对肩膀的作用力大小为( )
mg B. mg C. mg D. 2mg
7. (2026年1月浙江选考物理)如图所示,一盏重为G的艺术灯用细绳悬挂,左右两侧细绳与水平方向夹角分别为45°和60°,细绳拉力分别为和。A和B是左侧细绳两端点,C和D分别是天花板和灯上的点,CD与AB平行,则( )
A. 大于
B. 和都小于G
C. 用细绳连接C和B后撤去AB绳,可使灯位置不变
D. 用细绳连接C和D后撤去AB绳,可使灯位置不变
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2026年高考物理分类解析
专题2 相互作用和物体平衡
1.(2026高考黑吉辽蒙卷第2题) 秧马是古代插秧时用的一种农具,苏轼用“日行千畦”形容其高效。如图,人抬脚跨坐在秧马上,与其一起向前减速滑行的过程中( )
A. 秧马的加速度方向向后
B. 秧马受到秧田的摩擦力方向向前
C. 秧马对人的支持力和人对秧马的压力是一对平衡力
D. 秧马对人的支持力和人受到的重力是一对作用力与反作用力
答案 A
解析 根据题述,人抬脚跨坐在秧马上,与其一起向前减速滑行的过程中,秧马的加速度方向向后,A正确;
秧马受到秧田的摩擦力方向向后,B错误; 秧马对人的支持力和人对秧马的压力是一对作用力反作用力,C错误;秧马对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力,D错误。
2. 如图所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,原长为2R的轻质弹簧一端固定在圆环上与圆心O等高的位置,另一端连接一个套在圆环上质量为m的小球,平衡时弹簧与水平方向的夹角为30°。弹簧在弹性限度内,重力加速度大小为g,弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 弹簧另一端连接一个套在圆环上质量为m的小球,平衡时弹簧与水平方向的夹角为30°,设此时弹簧的长度为L,由几何关系,=,解得L=R。此时弹簧被压缩,且形变量为△x=2R-L=R。
对小球受力分析,如图所示。
设圆环对小球的弹力为,由平衡条件,cos60°=k△xcos30°,sin60°=k△xsin30°+mg,
联立解得 k=,C正确。
3(2026年高考物理湖南第9题)如图,某同学将两个相同的球形氦气球用等长的轻绳系在一起,拉着绳使气球随人一起做水平匀速运动。运动过程中,球心始终在绳的延长线上且球心连线水平,两绳所构成的平面与水平面的夹角为θ(θ<90°),两球间的弹力为F。气球受到空气阻力的大小与相对空气的速率成正比,空气始终相对于地面静止,忽略气球形状的变化。该同学沿原方向运动速度缓慢增大,下列说法正确的是
A.θ 增大 B.θ 减小 C.F增大 D.F减小
答案 BC
解析 设每根绳子的拉力为T,两根绳子之间的夹角为2α,每个气球受到空气阻力f=kv,浮力为,对整体,由平衡条件,竖直方向,2=2G+2Tcosαsinθ
水平方向 2kv=2Tcosαcosθ
整理可得 tanθ=
运动速度缓慢增大,tanθ减小,则θ减小,T增大,A错误B正确;
对单个气球受力分析,由平衡条件,Tsinα=F。由于α不变,T增大,则F增大,C正确D错误。
4. (2026高考山东卷)如图所示,由光滑刚性杆组成的正四面体框架放置在水平面上,三条棱上各套有一个质量为 的小球。三个小球通过相同的轻质弹簧连接,静止时恰好处于同一水平面。已知弹簧始终在弹性限度内,劲度系数为,重力加速度大小为,则每根弹簧的伸长量为( )
B. C. D.
答案 B
解析 根据题意可知,每根弹簧的伸长量相等,设每根弹簧的伸长量为△x,光滑刚性杆与地面的夹角为θ,结合正四面体的特点,由几何关系可得 sinθ=,cosθ=,设每根弹簧对小球的弹力为F,则有F=k△xcos30°,
对其中一个小球受力分析,如图所示。
沿杆方向,由平衡条件,mgsin30°=2Fcos30°cos60°,联立解得△x=,B正确。
5.如图所示,球心为O、半径为R的半球体固定于水平地面,质量为M的杂技演员依靠双手支撑竖直倒立在球面上。双手对球面压力的作用点的连线是与地面平行、圆心为O’的小圆的直径、压力大小均为N且不超过mg(g为重力加速度大小)。手与球面间动摩擦因数为,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。设OO’长为h,则
A.h=时,演员保持平衡状态,N大小可能为mg
B.h=时,演员可以通过增大N往上移动
C.h<时,演员不可能保持平衡状态
D.演员要保持平衡状态,N的最小值为mg
答案 AD
解析 对演员受力分析,画出力的示意图如图,设摩擦力与竖直方向的夹角为α,支持力与竖直方向的夹角为(α+θ)。
h=时,两支持力之间的夹角为120°,即2(α+θ)=120°,由于摩擦力与支持力垂直,则有(2α+θ)=90°,联立解得:α=30°,θ=30°。演员保持平衡状态,在竖直方向,2[Ncos(α+θ)+fcosα]=mg,f=μN,联立解得Nmg,所以h=时,演员保持平衡状态,N大小可能为mg,A正确。
h=时,假设演员可以通过增大N往上移动,演员手与半球之间为滑动摩擦力,方向与移动方向相反,如图,
α增大,θ减小且减小得更快。在竖直方向,支持力和摩擦力的合力为2[Ncos(α+θ)-μNcosα],有可能支持力和摩擦力的合力为零,演员重力为零,这是不可能的,B错误。
设支持力与水平方向的夹角为β,当演员恰不滑动时,竖直方向,由平衡条件,
2[Nsinβ+μNcosβ]=mg,令μ==tan30°,联立解得N=. 当=90°,N最小。,最小值为=,D正确。
由2[Nsinβ+μNcosβ]=mg,解得N=,=h/R,
结合题意N最大值为mg,当N=mg时,解得h=0.28R<,
所以h<时,演员可能保持平衡状态,C错误。
6. (2026高考物理贵州卷第6题)如图,农民伯伯挑玉米时用双手分别抓住轻绳的O、点处,某时刻绳 、与竖直方向的夹角均为 ,手对绳的作用力分别垂直于 、,所有作用力在同一竖直平面内,此时人和物均处于平衡状态。已知每筐玉米质量为,重力加速度大小为 ,忽略筐和扁担质量,则此时扁担对肩膀的作用力大小为( )
mg B. mg C. mg D. 2mg
答案 B
解析 对O点受力分析,受到竖直向下的重力mg,OA绳的拉力T,手垂直OA的作用力F。
根据平衡条件,T=mgcos45°,单侧绳对扁担竖直向下的分力为Tcos45°,扁担对肩膀的作用力大小为2Tcos45°=2mgcos45°cos45°=mg,B正确。
7. (2026年1月浙江选考物理)如图所示,一盏重为G的艺术灯用细绳悬挂,左右两侧细绳与水平方向夹角分别为45°和60°,细绳拉力分别为和。A和B是左侧细绳两端点,C和D分别是天花板和灯上的点,CD与AB平行,则( )
A. 大于
B. 和都小于G
C. 用细绳连接C和B后撤去AB绳,可使灯位置不变
D. 用细绳连接C和D后撤去AB绳,可使灯位置不变
【答案】B
【解析】.对艺术灯受力分析,如图所示
将、和三力平移后,构成矢量三角形,如图
根据矢量三角形可知,故A错误,B正确;
用细绳连接C和B后撤去AB绳或用细绳连接C和D后撤去AB绳,如图所示
若艺术灯位置保持不变,则三力不能交汇一点,即无法保持平衡,故CD错误。
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