《高考物理100考点模拟题千题精练(必修一)》专题2.16 与弹簧相关的平衡问题（提高篇）（解析版）

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2021 年高考物理 100 考点最新模拟题千题精练

第二部分相互作用

专题 2.16．与弹簧相关的平衡问题（提高篇）

一．选择题

1．（2020 年4月湖北调研）如图所示．1/4 圆弧面 AB 与倾角为的斜面 BC 固定在水平面上，轻弹簧平

行于斜面，一端与轻绳连接，另一端与质量为 m的物块连接，轻绳绕过定滑轮分别与球和轻弹簧连接，

系统处于静止状态时．滑轮左侧的轻绳恰好沿水平方向，滑轮右侧的轻绳平行于斜面，与水平面夹

角为，弹簧伸长了 x。重力加速度大小为 g，不计一切摩擦。则下列表达式正确的是

A．弹簧的劲度系数

B．弹簧的劲度系数

C．球的质量

D．球的质量

【参考答案】A

【名师解析】分别对球和物块分析受力如图所示。由平衡条件，弹簧弹力 F1=kx=mgsinθ，可得 k=

，选项 A正确 B错误；由于 F2=F1，且 Mg= F2tanα，解得：M=m tanαsinθ，选项 CD 错误。

2.(2020·潍坊市二模)如图所示，光滑直杆倾角为 30°，质量为 m的小环穿过直杆，并通过弹簧悬挂在

天花板上，小环静止时，弹簧恰好处于竖直位置，现对小环施加沿杆向上的拉力 F，使环缓慢沿杆滑动，

直到弹簧与竖直方向的夹角为 60°。整个过程中，弹簧始终处于伸长状态，以下判断正确的是(　　)

A．弹簧的弹力逐渐增大

B．弹簧的弹力先减小后增大

C．杆对环的弹力逐渐增大

D．拉力 F先增大后减小

【参考答案】B

【名师解析】由几何关系可知，弹簧的长度先减小后增加，即伸长量先减小后增加，弹簧的弹力先减

小后增加，选项 A错误，B正确；当环缓慢沿杆向上滑动时，因为弹簧对环始终是拉力作用，则一定存在

一个位置，即弹簧的弹力、重力以及力 F相平衡，此时杆对环的弹力为零，则环在上滑的过程中杆对环的

弹力先增加后减小，再增加，选项 C错误；设弹簧与杆之间的夹角为 θ，则在圆环从开始到弹簧与杆垂直

位置的过程中，由平衡知识：F弹cos θ＋F＝mgcos 30°，随 θ角的增加，F弹减小，则 F增大；在圆环从弹

簧与杆垂直位置到弹簧与竖直方向的夹角为 60°的过程中，由平衡知识：F＝F弹cos θ＋mgcos 30°，随 θ角

的减小，F弹增大，则 F仍然是增大；可知拉力 F一直增大，选项 D错误。

3.(多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是 40

cm，某人用 600 N 的力把它们拉长至 1.6 m，则(　　)

A．人的每只手受到拉力器的拉力为 300 N

B．每根弹簧产生的弹力为 150 N

C．每根弹簧的劲度系数为 125 N/m

D．每根弹簧的劲度系数为 500 N/m

【参考答案】BC

【名师解析】　每只手的拉力均为 600 N，故选项 A错误；每根弹簧的弹力为 F＝ N＝150 N，故选项

B正确；每根弹簧的劲度系数 k＝＝ N/m＝125 N/m，故选项 C正确，D错误。

4. (2018·河北省衡水中学第一次调研)如图 7所示，光滑的大圆环固定在竖直平面上，圆心为 O点，P

为环上最高点，轻弹簧的一端固定在 P点，另一端拴连一个套在大环上的小球，小球静止在图示位置，则(

)

A．弹簧可能处于压缩状态

B．大圆环对小球的弹力方向不可能指向 O点

C．小球受到弹簧的弹力与重力的合力一定指向 O点

D．大圆环对小球的弹力大小可能小于球的重力，也可能大于球的重力

【参考答案】BC

【名师解析】

　若弹簧处于压缩状态，则对小球受力分析可知，重力向下，大圆环对小球的弹力指向 O点，弹簧弹

力沿 PQ 向下，则由平衡条件可知，此三力不可能平衡，选项 A错误；因弹簧处于被拉伸状态，则大圆环

对小球的弹力方向沿半径方向向外，不可能指向 O点，选项 B正确；因小球受重力、弹簧的弹力以及大圆

环的弹力作用，由平衡条件可知，小球受到弹簧的弹力与重力的合力一定与大圆环对小球的弹力等大反向，

指向 O点，选项 C正确；根据平行四边形定则，结合几何关系可知，大圆环对小球的弹力大小等于球的

重力，选项 D错误．

5.(2016·四川成都高新区月考)如图所示，把重为 20 N 的物体放在倾角为 30°的粗糙斜面上并静止，物

体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，若物体与斜面间的最大静摩擦力为 12 N，则弹簧对物体的弹力

(弹簧与斜面平行)(　　)

A.可以为 22 N，方向沿斜面向上

B.可以为 2 N，方向沿斜面向下

C.可以为 12 N，方向沿斜面向下

D.弹力不可能为零

【参考答案】AB

【名师解析】

将重力分解，平行斜面的向下分力为 mgsin 30°＝10 N，垂直斜面的分力为 mgcos 30°＝10 N，当最大静摩

擦力平行斜面向下时，物体与斜面间的最大静摩擦力为 12 N，弹簧弹力为拉力，等于22 N；当最大静摩擦

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