專題01 力與物體的平衡 【練】（原卷版）

專題01力與物體的平衡1．圖中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始終處于靜止狀態(tài)，當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，下列說法錯誤的是（）A．刀受到的滑動摩擦力向后 B．磨刀石受到地面的靜摩擦力向后C．磨刀石受到四個力的作用 D．地面和磨刀石之間有兩對相互作用力2．如圖所示，在水平力F作用下A、B保持靜止。若A與B的接觸面是水平的，且F≠0，則（）A．A的受力個數(shù)可能是3個 B．A的受力個數(shù)可能是5個C．B的受力個數(shù)可能是3個 D．B的受力個數(shù)可能是5個3．如圖所示，水平放置的電子秤上有一磁性玩具，玩具由啞鈴狀物件P和左端有玻璃擋板的凹形底座Q構成，其重量分別為和。用手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到P對手有靠向玻璃擋板的力，P與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)（即P和Q的其余部分均不接觸），P與Q間的磁力大小為F。下列說法正確的是（）A．Q對P的磁力大小等于B．P對Q的磁力方向豎直向下C．Q對電子秤的壓力大小等于＋FD．電子秤對Q的支持力大小等于＋4．某同學課間幫助老師抬水。如圖所示為某時刻該同學同時抬兩桶相同的水，并保持靜止狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．A桶受到的摩擦力大于自身重力，所以沒有掉下來B．增加對A桶的握力，可以增加摩擦力C．A桶和B桶的受到人給的作用力相同D．B桶位置更高，所以人給B桶作用力更大5．如圖所示為影視攝影區(qū)的特技演員高空速滑的圖片，鋼索與水平方向的夾角θ=30°，質量為m的特技演員（輕繩、輕環(huán)質量忽略不計），利用輕繩通過輕質滑環(huán)懸吊在滑索下。在勻速下滑過程中，下列說法正確的是（）A．演員處于完全失重狀態(tài) B．繩子對演員的作用力為0C．鋼索對滑環(huán)的摩擦力為 D．鋼索與滑環(huán)間的動摩擦因數(shù)為0.56．某同學在家衛(wèi)生大掃除中用拖把拖地，沿推桿方向對拖把施加推力F，如圖所示，此時推力與水平方向的夾角為，且拖把剛好做勻速直線運動，則（）A．拖把所受地面的摩擦力為B．地面對拖把的作用力方向與水平向左的夾角小于C．從某時刻開始保持力F的大小不變，減小F與水平方向的夾角，地面對拖把的支持力變小D．同學對推桿的作用力與推桿對拖把的作用力是一對平衡力7．2022年北京冬奧會跳臺滑雪空中技巧比賽場地邊，有一根系有飄帶的風力指示桿，教練員根據(jù)飄帶的形態(tài)提示運動員現(xiàn)場風力的情況。若飄帶可視為粗細一致的勻質長繩，其所處范圍內風速水平向右、大小恒定且不隨高度改變。當飄帶穩(wěn)定時，飄帶實際形態(tài)最接近的是（）A． B． C． D．8．如圖所示是戶外露營中使用的一種便攜式三腳架，它由三根完全相同的輕桿通過鉸鏈組合在一起，每根桿均可繞鉸鏈自由轉動。將三腳架靜止放在水平地面上，吊鍋通過細鐵鏈掛在三腳架正中央。三根桿與豎直方向的夾角均為，吊鍋和細鐵鏈的總質量為m，支架與鉸鏈之間的摩擦忽略不計，則（）A．每根桿中的彈力大小為 B．每根桿對地面的摩擦力大小為C．減小θ時桿對地面壓力增大 D．減小θ時桿對地面摩擦力增大9．半圓形光滑絕緣細桿固定在豎直面內，O為圓心?？梢暈橘|點的甲、乙兩個帶電小球穿在細桿上，其靜止時的位置如圖所示，甲、乙兩球的質量分別為m1、m2，則等于（）A．4∶3 B．3∶4 C．3∶5 D．5∶3故選B。10．如圖所示，一絕緣細線豎直懸掛一小球A，在水平地面上固定一根勁度系數(shù)為的絕緣輕質彈簧，彈簧上端與小球C相連，在小球A和C之間懸停一小球B，當系統(tǒng)處于靜止時，小球B處在兩小球的中間位置。已知三小球質量均為m，電荷量均為q，電性未知。則下列判斷正確的是（）A．相鄰兩小球之間的間距為 B．彈簧的形變量為C．細線對小球A的拉力大小為 D．小球C受到的庫侖力大小為11．如圖所示，將一鋁質薄圓管豎直放在表面絕緣的臺秤上，圓管的電阻率為ρ，高度為h，半徑為R，厚度為d（d遠小于R）。整個裝置處于方向豎直向下、磁感應強度大?。ǎ┚鶆虼艌鲋?。則從時刻開始，下列說法正確的是（）A．從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向B．圓管中的感應電動勢大小為C．圓管中的感應電流大小為D．臺秤的讀數(shù)會隨時間推移而增大12．如圖所示，間距為L的足夠長平行光滑導軌所在平面與水平面之間的夾角為，勻強磁場的方向是豎直方向，磁感應強度大小為B。將一根長為L、質量為m的導體棒垂直放置在導軌上，導體棒中通以方向從a向b的電流，此時金屬棒靜止在軌道上，則下列說法正確的是（）A．勻強磁場的方向豎直向下B．導體棒所受安培力方向豎直向上C．導體棒中電流大小為D．其他條件不變，僅電流方向突然反向，則金屬棒可能繼續(xù)保持靜止13．如圖所示，豎直平面內有三根輕質細繩，繩1水平，繩2與水平方向成角，O為結點，繩3的下端拴接一質量為m、長度為l的導體棒，棒垂直于紙面靜止，整個空間存在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。現(xiàn)向導體棒通入方向向里、大小由零緩慢增大到的電流，可觀察到導體棒緩慢上升到與繩1所處的水平面成角時保持靜止。已知重力加速度為g。在此過程中，下列說法正確的是（）A．繩1受到的拉力先增大后減小B．繩2受到的拉力先增大后減小C．繩3受到的拉力最大值為D．導體棒中電流的值為14．（多選）如圖甲所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁向上攀爬，繩的一端固定在較高處的A點，另一端拴在人的腰間C點（重心處）。在人向上攀爬的過程中可以把人簡化為乙圖所示的物理模型：腳與崖壁接觸點為O點，人的重力G全部集中在C點，O到C點可簡化為輕桿，AC為輕繩。已知OC長度不變，人向上攀爬過程中的某時刻AOC構成等邊三角形，則（）A．輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對平衡力B．在此時刻，輕繩對人的拉力大小等于GC．在虛線位置時，輕繩AC承受的拉力更小D．在虛線位置時，OC段承受的壓力不變15．（多選）國家標準銅芯線，廣泛應用于生產生活。其中雙芯銅芯電線的結構可簡化為如圖所示，cd和ef為兩根相互平行的銅芯線，a、b兩點位于兩導線所在的平面內，b到兩導線的距離相等，當流過兩根銅芯線的電流大小相同，方向相反時，下列說法正確的是（）A．a點磁場方向垂直紙面向里B．b點的磁感應強度為零C．cd導線受到的安培力方向向左D．導線cd受到的安培力大于導線ef受到的安培力專題01力與物體的平衡1．圖中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始終處于靜止狀態(tài)，當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，下列說法錯誤的是（）A．刀受到的滑動摩擦力向后 B．磨刀石受到地面的靜摩擦力向后C．磨刀石受到四個力的作用 D．地面和磨刀石之間有兩對相互作用力【答案】C【詳解】A．當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，刀受到的滑動摩擦力向后，故A正確，不符合題意；B．當?shù)断鄬δサ妒蚯斑\動的過程中，刀對磨刀石摩擦力向前，根據(jù)平衡條件可知，磨刀石受到地面的靜摩擦力向后，故B正確，不符合題意；C．磨刀石受到重力、地面支持力、刀的摩擦力和地面摩擦力以及刀的壓力（否則不會有摩擦力），共5個力作用，故C錯誤，符合題意；D．地面和磨刀石之間有兩對相互作用力分別是磨刀石對地面的壓力與地面對磨刀石的支持力，地面對磨刀石摩擦力與磨刀石對地面的摩擦力，故D正確，不符合題意。故選C。2．如圖所示，在水平力F作用下A、B保持靜止。若A與B的接觸面是水平的，且F≠0，則（）A．A的受力個數(shù)可能是3個 B．A的受力個數(shù)可能是5個C．B的受力個數(shù)可能是3個 D．B的受力個數(shù)可能是5個【答案】D【詳解】對系統(tǒng)受力分析可知，斜面對摩擦力可能為零AB．對A受力分析，由平衡條件得：A受重力，B對A的支持力，水平力F，以及B對A的摩擦力四個力的作用，故AB錯誤；CD．對B受力分析：至少受重力、對B的壓力、對B的靜摩擦力、斜面對的支持力，還可能受到斜面對B的摩擦力，故D正確，C錯誤。故選D。3．如圖所示，水平放置的電子秤上有一磁性玩具，玩具由啞鈴狀物件P和左端有玻璃擋板的凹形底座Q構成，其重量分別為和。用手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到P對手有靠向玻璃擋板的力，P與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)（即P和Q的其余部分均不接觸），P與Q間的磁力大小為F。下列說法正確的是（）A．Q對P的磁力大小等于B．P對Q的磁力方向豎直向下C．Q對電子秤的壓力大小等于＋FD．電子秤對Q的支持力大小等于＋【答案】D【詳解】AB．由題意可知，因手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到P對手有靠向玻璃擋板的力，即Q對P有水平向左的磁力；P與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)，則說明Q對P有豎直向上的磁力，則Q對P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，選項AB錯誤；CD．對PQ的整體受力分析，豎直方向電子秤對Q的支持力大小等于＋，即Q對電子秤的壓力大小等于＋，選項C錯誤，D正確。故選D。4．某同學課間幫助老師抬水。如圖所示為某時刻該同學同時抬兩桶相同的水，并保持靜止狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．A桶受到的摩擦力大于自身重力，所以沒有掉下來B．增加對A桶的握力，可以增加摩擦力C．A桶和B桶的受到人給的作用力相同D．B桶位置更高，所以人給B桶作用力更大【答案】C【詳解】AB．依題意，可知A桶處于豎直狀態(tài)且靜止，由平衡條件可知A桶受到的摩擦力等于自身的重力；增加對A桶的握力，并不能增加A桶受到的摩擦力，故AB錯誤；CD．A、B兩桶均處于靜止狀態(tài)，由平衡條件可知，A桶和B桶受到人給的作用力相同，大小等于桶的重力，且方向豎直向上，人給桶的作用力與桶所處的位置高低無關，故C正確，D錯誤。故選C。5．如圖所示為影視攝影區(qū)的特技演員高空速滑的圖片，鋼索與水平方向的夾角θ=30°，質量為m的特技演員（輕繩、輕環(huán)質量忽略不計），利用輕繩通過輕質滑環(huán)懸吊在滑索下。在勻速下滑過程中，下列說法正確的是（）A．演員處于完全失重狀態(tài) B．繩子對演員的作用力為0C．鋼索對滑環(huán)的摩擦力為 D．鋼索與滑環(huán)間的動摩擦因數(shù)為0.5【答案】C【詳解】A．特技演員勻速下滑，加速度為0，即不超重，亦不失重，A錯誤；B．特技演員勻速下滑，加速度為0，即繩子對人的作用力與演員重力大小相等，B錯誤；CD．對演員、輕繩、輕環(huán)整體進行受力分析如圖所示則有，解得，C正確，D錯誤。故選C。6．某同學在家衛(wèi)生大掃除中用拖把拖地，沿推桿方向對拖把施加推力F，如圖所示，此時推力與水平方向的夾角為，且拖把剛好做勻速直線運動，則（）A．拖把所受地面的摩擦力為B．地面對拖把的作用力方向與水平向左的夾角小于C．從某時刻開始保持力F的大小不變，減小F與水平方向的夾角，地面對拖把的支持力變小D．同學對推桿的作用力與推桿對拖把的作用力是一對平衡力【答案】C【詳解】A．對拖把進行受力分析如圖所示可得摩擦力為，故A錯誤；B．地面對拖把的作用力為支持力和摩擦力的合力，該合力應該與和的合力等大反向，該合力方向與水平向左的夾角大于，故B錯誤；C．豎直方向有則減小，減小，故C正確；D．同學對推桿的作用力與推桿對拖把的作用力方向相同，受力對象不同，不是一對平衡力，故D錯誤；故選C。7．2022年北京冬奧會跳臺滑雪空中技巧比賽場地邊，有一根系有飄帶的風力指示桿，教練員根據(jù)飄帶的形態(tài)提示運動員現(xiàn)場風力的情況。若飄帶可視為粗細一致的勻質長繩，其所處范圍內風速水平向右、大小恒定且不隨高度改變。當飄帶穩(wěn)定時，飄帶實際形態(tài)最接近的是（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】設風速度為，取飄帶上任意長度為（趨近于0）的質量為，飄帶寬度為，與水平方向夾角為，則該部分飄帶的重力和所受風力分別為，則重力與風力的的合力與豎直方向的夾角為整理可得任意長度為的飄帶重力相等，所受風力的大小相等，則恒定，則飄帶為一條傾斜的直線，故A正確，BCD錯誤。故選A。8．如圖所示是戶外露營中使用的一種便攜式三腳架，它由三根完全相同的輕桿通過鉸鏈組合在一起，每根桿均可繞鉸鏈自由轉動。將三腳架靜止放在水平地面上，吊鍋通過細鐵鏈掛在三腳架正中央。三根桿與豎直方向的夾角均為，吊鍋和細鐵鏈的總質量為m，支架與鉸鏈之間的摩擦忽略不計，則（）A．每根桿中的彈力大小為 B．每根桿對地面的摩擦力大小為C．減小θ時桿對地面壓力增大 D．減小θ時桿對地面摩擦力增大【答案】B【詳解】A．以吊鍋和細鐵鏈為研究對象，設每根桿中的彈力為，在豎直方向上，根據(jù)平衡條件可得解得故A錯誤；B．每根桿對地面的摩擦力大小為故B正確；C．以整個裝置為研究對象，設地面對每根桿的支持力為，由平衡條件可知可得因此無論增加θ還是減小θ，大小不變，因此根據(jù)牛頓第三定律可知，每根桿對地面壓力不變，大小為，三根桿對地面的總壓力也不變，大小為，故C錯誤；D．由前面分析可知每根桿對地面摩擦力大小為因此當θ減小時，每根桿對地面摩擦力減小。另外由于三根桿對地面摩擦力大小相等，方向在水平面上互成，根據(jù)力的合成可知，三根桿對地面的合摩擦力為零，且不隨θ變化而變化，故D錯誤。故選B。9．半圓形光滑絕緣細桿固定在豎直面內，O為圓心?？梢暈橘|點的甲、乙兩個帶電小球穿在細桿上，其靜止時的位置如圖所示，甲、乙兩球的質量分別為m1、m2，則等于（）A．4∶3 B．3∶4 C．3∶5 D．5∶3【答案】B【詳解】ABCD．假設甲乙兩球之間的靜電力為F，對甲乙受力分析結合數(shù)學正弦定理有，解得故B正確，ACD錯誤。故選B。10．如圖所示，一絕緣細線豎直懸掛一小球A，在水平地面上固定一根勁度系數(shù)為的絕緣輕質彈簧，彈簧上端與小球C相連，在小球A和C之間懸停一小球B，當系統(tǒng)處于靜止時，小球B處在兩小球的中間位置。已知三小球質量均為m，電荷量均為q，電性未知。則下列判斷正確的是（）A．相鄰兩小球之間的間距為 B．彈簧的形變量為C．細線對小球A的拉力大小為 D．小球C受到的庫侖力大小為【答案】B【詳解】A．如圖甲所示，以小球B為研究對象，小球A和小球C分別對小球B的庫侖力大小相等，且小球A和小球C對小球B的合力與小球B的重力等大反向，所以小球A和小球B帶異種電荷，小球B和小球C帶同種電荷，即小球A和小球C對小球B的庫侖力大小均為由庫侖定律可得解得小球A和小球B之間距離為故A錯誤；C．如圖乙所示，以小球A為研究對象，受到小球B向下的庫侖力為受到小球C向下的庫侖力是受到小球B的，即為所以小球A受到的拉力為故C錯誤；BD．如圖丙所示，以小球C為研究對象，小球C受到小球B向下的庫侖力為受到A向上的庫侖力為則小球C對彈簧的壓力為小球C受到向上的彈力為由胡克定律得解得彈簧的形變量為故B正確；D錯誤。故選B。11．如圖所示，將一鋁質薄圓管豎直放在表面絕緣的臺秤上，圓管的電阻率為ρ，高度為h，半徑為R，厚度為d（d遠小于R）。整個裝置處于方向豎直向下、磁感應強度大小（）均勻磁場中。則從時刻開始，下列說法正確的是（）A．從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向B．圓管中的感應電動勢大小為C．圓管中的感應電流大小為D．臺秤的讀數(shù)會隨時間推移而增大【答案】C【詳解】A．根據(jù)楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向，故A錯誤；B．根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，圓管中的感應電動勢大小為故B錯誤；C．根據(jù)電阻定律可知，圓管在沿感應電動勢方向的電阻為根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，圓管中的感應電流大小為故C正確；D．根據(jù)對稱性以及左手定則可知，圓管所受合安培力為零，臺秤的讀數(shù)始終不變，故D錯誤。故選C。12．如圖所示，間距為L的足夠長平行光滑導軌所在平面與水平面之間的夾角為，勻強磁場的方向是豎直方向，磁感應強度大小為B。將一根長為L、質量為m的導體棒垂直放置在導軌上，導體棒中通以方向從a向b的電流，此時金屬棒靜止在軌道上，則下列說法正確的是（）A．勻強磁場的方向豎直向下B．導體棒所受安培力方向豎直向上C．導體棒中電流大小為D．其他條件不變，僅電流方向突然反向，則金屬棒可能繼續(xù)保持靜止【答案】A【詳解】AB．如果磁場方向豎直向上，由左手定則可知，安培力水平向右，導體棒所受合力不可能為零，導體棒不可能靜止，則磁場方向豎直向下，故A正確，B錯誤：C．磁場的方向為豎直向下時，導體棒受到水平向左的安培力作用，同時還受豎直向下的重力和垂直于導軌向上的支持力作用，三力合力可以為零，由力的平衡有F=BIL=mgtan解得故C錯誤；D．其他條件不變，僅電流方向突然反向，則安培力水平向右，導體棒所受合力不可能為零，導體棒不可能靜止，故D錯誤。故選A。13．如圖所示，豎直平面內有三根輕質細繩，繩1水平，繩2與水平方向成角，O為結點，繩3的下端拴接一質量為m、長度為l的導體棒，棒垂直于紙面靜止，整個空間存在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場?，F(xiàn)向導體棒通入方向向里、大小由零緩慢增大到的電流，可觀察到導體棒緩慢上升到與繩1所處的水平面成角時保持靜止。已知重力加速度為g。在此過程中，下列說法正確的是（）A．繩1受到的拉力先增大后減小B．繩2受到的拉力先增大后減小C．繩3受到的拉力最大值為D．導體棒中電流的值為【答案】D【詳解】AB．對整體分析，重力大小和方向不變，繩1、2彈力方向不變，根據(jù)左手定則，安培力水平向右逐漸增大，有平衡條件得水平方向豎直方向電流逐漸變大，則增大、不變，故AB錯誤；C．當電流增大到時，安培力與重力的合力最大，即繩3的拉力最大最大值為故C錯誤；D．對導體棒受力分析得得故D正確。故選D。14．（多選）如圖甲所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁向上攀爬，繩的一端固定在較高處的A點，另一端拴在人的腰間C點（重心處）。在人向上攀爬的過程中可以把人簡化為乙圖所示的物理模型：腳與崖壁接觸點為O點，人的重力G全部集中在C點，O到C點可簡化為輕桿，AC為輕繩。已知OC長度不變，人向上攀爬過程中的某時刻AOC構成等邊三角形，則（）A．輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對平衡力B．在此時刻，輕繩對人的拉力大小等于GC．在虛線位置時，輕繩AC承受的拉力更小D．在虛線位置時，OC段承受的壓力不變【答案】BD【詳解】A．輕繩對人的拉力與人對輕繩的拉力是一對作用力和反作用力，故A錯誤；B．重力、輕繩對人的拉力、OC的支持力構成等邊三角形，所以輕繩對人的拉力和OC的支持力大小都等于人的重力大小G，故B正確；CD．根據(jù)相似三角形，有則有AC更長，則輕繩承受的拉力下更大，OC段受到的壓力一直不變，故C錯誤，D正確。故選BD。15．（多選）國家標準銅芯線，廣泛應用于生產生活。其中雙芯銅芯電線的結構可簡化為如圖所示，cd和ef為兩根相互平行的銅芯線，a、b兩點位于兩導線所在的平面內，b到兩導線的距離相等，當流過兩根銅芯線的電流大小相同，方向相反時，下列說法正確的是（）A．a點磁場方向垂直紙面向里B．b點的磁感應強度為零C．cd導線受到的安培力方向向左D．導線cd受到的安培力大于導線ef受到的安培力【答案】AC【詳解】AB．根據(jù)安培定則可知，cd中電流在a點產生的磁感應強度Ba1垂直紙面向里，ef中電流在a點產生的磁感應強度Ba2垂直紙面向外，而a點到cd的距離小于到ef的距離，所以Ba1大于Ba2，故a點的合磁感應強度方向垂直紙面向里；同理可知cd和ef中的電流在b點產生的磁感應強度方向均為垂直紙面向外，所以b點的合磁感應強度不為零，故A正確，B錯誤；C．根據(jù)異向電流相斥可知cd導線受到的安培力方向向左，故C正確；D．導線cd受到的安培力和導線ef受到的安培力源自二者電流的磁場之間的相互作用，是一對相互作用力，所以大小相等，故D錯誤。故選AC。專題01力與物體的平衡【要點提煉】1.物體的受力分析(1)正確的受力分析是解決力的平衡、動力學、能量等問題的前提。在受力分析時，為防止漏力或多力，要按正確的順序分析研究對象受到的力。(2)分析物體受力的順序說明：分析彈力和摩擦力時，要對研究對象與周圍物體接觸的每處都考慮。(3)對研究對象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明確。(4)帶電量一定的粒子在勻強電場中受到的電場力一定為恒力，在勻強磁場中受到的洛倫茲力大小會隨著速度大小的改變而改變，方向會隨著速度方向的改變而改變。2．物體受力平衡的分析(1)物體受力平衡時的運動狀態(tài)：靜止或做勻速直線運動，即加速度為零。(2)物體受力平衡時的受力特點：物體所受力的合力為零。①三個共點力平衡：其中任意一個力與其余兩個力的合力一定大小相等，方向相反；若有兩個力等大，則這兩個力一定關于第三個力所在直線對稱；表示三個力的有向線段可以組成一個首尾相接的矢量三角形。②多個共點力平衡：任意方向上合力為零；建立直角坐標系后，兩個坐標軸上的合力均為零，即Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0；物體受N個力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余N－1個力的合力一定等大反向。③動態(tài)平衡：物體在緩慢移動過程中，可以認為物體時刻處于平衡狀態(tài)，其所受合力時刻為零。動態(tài)平衡的常用處理方法有：圖解法、解析法、相似三角形法等。④帶電粒子或帶電物體在復合場中處于平衡狀態(tài)時，所受合力為零；帶電粒子(或微粒)在重力、恒定電場力和洛倫茲力共同作用下的直線運動必然是勻速直線運動。【高考考向1物體的受力分析】例1：（2022·浙江·模擬預測）嘉興黃老師在新冠疫情期間上網課時使用手機支架（有手機）。支架從圖（a）調整為圖（b）狀態(tài)后，下列說法正確的是（）。A．圖a中，手機僅受2個作用力B．圖b中，支架對手機作用力大于手機重力C．調整前后，支架對手機作用力大小發(fā)生變化D．調整前后，支架對手機的作用力，無論大小、方向均未發(fā)生變化【答案】D【詳解】A．圖a中手機受到支架對手機的彈力、手機本身的重力，由二力平衡等大反向共線可知還受到支架對手機的摩擦力，故A錯誤；BCD．圖b中，手機靜止，因此支架對手機的作用力和手機重力為一對平衡力，大小相等，方向相反，調整前后也是一樣，不會發(fā)生變化，故BC錯誤，D正確。故選D。(1)按順序分析物體受力個數(shù)時，與物體是否處于平衡狀態(tài)無關。(2)對彈力、摩擦力的有無或方向的判斷可以用假設法，即假設存在沿某個方向的這個力，然后結合平衡條件或牛頓運動定律分析。1.（2022·上海市復興高級中學二模）圖示為中國運動員在2022年北京冬奧會上參加男子短道速滑1000米比賽中，過彎道時的情景，則（）A．運動員受到重力、彈力、摩擦力的作用B．運動員受到重力、彈力、向心力的作用C．向心力的大小與運動員的速度成正比D．向心力的大小與運動員的角速度成正比【高考考向2力學中的平衡問題】命題角度1物體的靜態(tài)平衡例2：（2022·遼寧·高考真題）如圖所示，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上，并處于靜止狀態(tài)。蛛絲與豎直方向夾角分別為。用分別表示的拉力，則（）A．的豎直分力大于的豎直分力 B．的豎直分力等于的豎直分力C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力解決靜態(tài)平衡問題的四種常用方法合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反效果分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移，使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識可求解未知力2-1（2022·廣東·高考真題）圖是可用來制作豆腐的石磨。木柄靜止時，連接的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點是三根輕繩的結點，F(xiàn)、和分別表示三根繩的拉力大小，且。下列關系式正確的是（）A． B． C． D．2-2（2022·浙江·高考真題）如圖所示，一輕質曬衣架靜置于水平地面上，水平橫桿與四根相同的斜桿垂直，兩斜桿夾角，一重為的物體懸掛在橫桿中點，則每根斜桿受到地面的（）A．作用力為 B．作用力為C．摩擦力為 D．摩擦力為命題角度2物體的動態(tài)平衡例3：（2022·河北·高考真題）如圖，用兩根等長的細繩將一勻質圓柱體懸掛在豎直木板的點，將木板以底邊為軸向后方緩慢轉動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉動過程中（）A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細繩上的拉力均先增大后減小D．兩根細繩對圓柱體拉力的合力保持不變【答案】B【詳解】設兩繩子對圓柱體的拉力的合力為，木板對圓柱體的支持力為，繩子與木板夾角為，從右向左看如圖所示在矢量三角形中，根據(jù)正弦定理在木板以直線為軸向后方緩慢轉動直至水平過程中，不變，從逐漸減小到0，又且可知則可知從銳角逐漸增大到鈍角，根據(jù)由于不斷減小，可知不斷減小，先增大后減小，可知先增大后減小，結合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設兩繩子之間的夾角為，繩子拉力為，則可得不變，逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯誤。故選B。三力動態(tài)平衡問題歸納3-1（2022·浙江·高考真題）如圖所示，學校門口水平地面上有一質量為m的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，工作人員用輕繩按圖示方式勻速移動石墩時，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為，則下列說法正確的是（）A．輕繩的合拉力大小為B．輕繩的合拉力大小為C．減小夾角，輕繩的合拉力一定減小D．輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力也最小高考考向3電磁學中的平衡問題命題角度1電場力作用下的平衡問題例4：（2022·湖南·安化縣第二中學模擬預測）有重力分別為G1、G2的兩帶電小球A、B用兩根輕桿固定，如圖所示。設輕桿對兩球的彈力的大小分別為F1、F2，下列說法正確的是（）A．兩球帶同種電荷時可能有F1+F2<G1+G2B．兩球帶異種電荷時可能有F1+F2<G1+G2C．無論兩小球帶什么電荷都可能有F1+F2=G1+G2D．無論兩小球帶什么電荷都不可能有F1+F2>G1+G2【答案】C【詳解】BD．當兩小球帶異種電荷時，若兩電荷間庫侖引力大于G2，可知F1向上，F(xiàn)2向下，據(jù)平衡條件可得F1=G1+G2+F2故F1+F2>G1+G2若兩電荷間庫侖引力小于G2，則F1、F2均向上，據(jù)平衡條件可得F1+F2=G1+G2綜上所述，不可能有F1+F2<G1+G2BD錯誤；AC．當兩小球帶同種電荷時，若兩電荷間庫侖斥力大于G1，可知F1向下，F(xiàn)2向上，據(jù)平衡條件可得F2=G1+G2+F1故F1+F2>G1+G2若兩電荷間庫侖斥力小于G1，則F1、F2均向上，據(jù)平衡條件可得F1+F2=G1+G2綜上所述，不可能有F1+F2<G1+G2A錯誤，C正確。故選C。電磁學中平衡問題的處理方法處理方法與力學中平衡問題的分析方法一樣，把方法和規(guī)律進行遷移應用即可。4.（2022·遼寧·高考真題）如圖所示，帶電荷量為的球1固定在傾角為光滑絕緣斜面上的a點，其正上方L處固定一電荷量為的球2，斜面上距a點L處的b點有質量為m的帶電球3，球3與一端固定的絕緣輕質彈簧相連并在b點處于靜止狀態(tài)。此時彈簧的壓縮量為，球2、3間的靜電力大小為。迅速移走球1后，球3沿斜面向下運動。為重力加速度，球的大小可忽略，下列關于球3的說法正確的是（）A．帶負電B．運動至a點的速度大小為C．運動至a點的加速度大小為D．運動至ab中點時對斜面的壓力大小為命題角度2安培力作用下的平衡問題例5：（2022·河南·模擬預測）如圖所示，“日”字金屬線框由七段粗細均勻的金屬棒組成，每一段的長度均為L，電阻均為R，線框固定在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直。兩段電阻不計的導線分別連接在左、右兩側金屬棒的中點，通過導線給線框加上電壓U，則金屬線框受到的安培力大小為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】電路中的總電阻為電路中的電流為則線框受到的安培力故選B。安培力作用下的平衡問題的解決方法與前面講的平衡問題類似，要先選研究對象，可以是“部分”，也可以是“整體”，對研究對象分析力時要注意按順序，不要漏掉安培力，仍然依據(jù)研究對象所受的合外力為零進行分析求解。5.（2022·山西省翼城中學校模擬預測）如圖甲所示，一通電導體棒用兩根絕緣輕質細線懸掛在天花板上并靜止在水平位量。當導體棒所在空間加上勻強磁場，再次靜止時細線與豎直方向成角，如圖乙所示（圖甲中從左向右看）。已知導體棒長度為L、質量為m、電流為I，重力加速度大小為g。關于乙圖，下列說法正確的是（）A．當磁場方向斜向右上方且與細線垂直時磁感應強度最小B．磁感應強度的最小值為C．磁感應強度最小時，每根細線的拉力大小為D．當磁場方向水平向左時，不能使導體棒在圖示位置保持靜止專題01力與物體的平衡【要點提煉】1.物體的受力分析(1)正確的受力分析是解決力的平衡、動力學、能量等問題的前提。在受力分析時，為防止漏力或多力，要按正確的順序分析研究對象受到的力。(2)分析物體受力的順序說明：分析彈力和摩擦力時，要對研究對象與周圍物體接觸的每處都考慮。(3)對研究對象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明確。(4)帶電量一定的粒子在勻強電場中受到的電場力一定為恒力，在勻強磁場中受到的洛倫茲力大小會隨著速度大小的改變而改變，方向會隨著速度方向的改變而改變。2．物體受力平衡的分析(1)物體受力平衡時的運動狀態(tài)：靜止或做勻速直線運動，即加速度為零。(2)物體受力平衡時的受力特點：物體所受力的合力為零。①三個共點力平衡：其中任意一個力與其余兩個力的合力一定大小相等，方向相反；若有兩個力等大，則這兩個力一定關于第三個力所在直線對稱；表示三個力的有向線段可以組成一個首尾相接的矢量三角形。②多個共點力平衡：任意方向上合力為零；建立直角坐標系后，兩個坐標軸上的合力均為零，即Fx合＝0，F(xiàn)y合＝0；物體受N個力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余N－1個力的合力一定等大反向。③動態(tài)平衡：物體在緩慢移動過程中，可以認為物體時刻處于平衡狀態(tài)，其所受合力時刻為零。動態(tài)平衡的常用處理方法有：圖解法、解析法、相似三角形法等。④帶電粒子或帶電物體在復合場中處于平衡狀態(tài)時，所受合力為零；帶電粒子(或微粒)在重力、恒定電場力和洛倫茲力共同作用下的直線運動必然是勻速直線運動?！靖呖伎枷?物體的受力分析】例1：（2022·浙江·模擬預測）嘉興黃老師在新冠疫情期間上網課時使用手機支架（有手機）。支架從圖（a）調整為圖（b）狀態(tài)后，下列說法正確的是（）。A．圖a中，手機僅受2個作用力B．圖b中，支架對手機作用力大于手機重力C．調整前后，支架對手機作用力大小發(fā)生變化D．調整前后，支架對手機的作用力，無論大小、方向均未發(fā)生變化【答案】D【詳解】A．圖a中手機受到支架對手機的彈力、手機本身的重力，由二力平衡等大反向共線可知還受到支架對手機的摩擦力，故A錯誤；BCD．圖b中，手機靜止，因此支架對手機的作用力和手機重力為一對平衡力，大小相等，方向相反，調整前后也是一樣，不會發(fā)生變化，故BC錯誤，D正確。故選D。(1)按順序分析物體受力個數(shù)時，與物體是否處于平衡狀態(tài)無關。(2)對彈力、摩擦力的有無或方向的判斷可以用假設法，即假設存在沿某個方向的這個力，然后結合平衡條件或牛頓運動定律分析。1.（2022·上海市復興高級中學二模）圖示為中國運動員在2022年北京冬奧會上參加男子短道速滑1000米比賽中，過彎道時的情景，則（）A．運動員受到重力、彈力、摩擦力的作用B．運動員受到重力、彈力、向心力的作用C．向心力的大小與運動員的速度成正比D．向心力的大小與運動員的角速度成正比【答案】A【詳解】A．對運動員受力分析，運動員受重力、彈力、摩擦力作用，故A項正確；B．向心力是按作用效果命名的力，其不是一個新的性質力，故B項錯誤；C．根據(jù)公式可知，當半徑一定時，向心力與運動員的速度成正比，故C項錯誤；D．根據(jù)公式可知，當半徑一定時，向心力與運動員的角速度成正比，故D項錯誤。故選A?！靖呖伎枷?力學中的平衡問題】命題角度1物體的靜態(tài)平衡例2：（2022·遼寧·高考真題）如圖所示，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上，并處于靜止狀態(tài)。蛛絲與豎直方向夾角分別為。用分別表示的拉力，則（）A．的豎直分力大于的豎直分力 B．的豎直分力等于的豎直分力C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力【答案】D【詳解】CD．對結點O受力分析可得，水平方向即F2的水平分力等于F2的水平分力，選項C錯誤，D正確；AB．對結點O受力分析可得，豎直方向解得則F1的豎直分量F2的豎直分量因可知選項AB錯誤。故選D。解決靜態(tài)平衡問題的四種常用方法合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反效果分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移，使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識可求解未知力2-1（2022·廣東·高考真題）圖是可用來制作豆腐的石磨。木柄靜止時，連接的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點是三根輕繩的結點，F(xiàn)、和分別表示三根繩的拉力大小，且。下列關系式正確的是（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】以點為研究對象，受力分析如圖由幾何關系可知由平衡條件可得聯(lián)立可得故D正確，ABC錯誤。故選D。2-2（2022·浙江·高考真題）如圖所示，一輕質曬衣架靜置于水平地面上，水平橫桿與四根相同的斜桿垂直，兩斜桿夾角，一重為的物體懸掛在橫桿中點，則每根斜桿受到地面的（）A．作用力為 B．作用力為C．摩擦力為 D．摩擦力為【答案】B【詳解】設斜桿的彈力大小為，以水平橫桿和重物為整體，豎直方向根據(jù)受力平衡可得解得以其中一斜桿為研究對象，其受力如圖所示可知每根斜桿受到地面的作用力應與平衡，即大小為，每根斜桿受到地面的摩擦力為B正確，ACD錯誤；故選B。命題角度2物體的動態(tài)平衡例3：（2022·河北·高考真題）如圖，用兩根等長的細繩將一勻質圓柱體懸掛在豎直木板的點，將木板以底邊為軸向后方緩慢轉動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉動過程中（）A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細繩上的拉力均先增大后減小D．兩根細繩對圓柱體拉力的合力保持不變【答案】B【詳解】設兩繩子對圓柱體的拉力的合力為，木板對圓柱體的支持力為，繩子與木板夾角為，從右向左看如圖所示在矢量三角形中，根據(jù)正弦定理在木板以直線為軸向后方緩慢轉動直至水平過程中，不變，從逐漸減小到0，又且可知則可知從銳角逐漸增大到鈍角，根據(jù)由于不斷減小，可知不斷減小，先增大后減小，可知先增大后減小，結合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設兩繩子之間的夾角為，繩子拉力為，則可得不變，逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯誤。故選B。三力動態(tài)平衡問題歸納3-1（2022·浙江·高考真題）如圖所示，學校門口水平地面上有一質量為m的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，工作人員用輕繩按圖示方式勻速移動石墩時，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為，則下列說法正確的是（）A．輕繩的合拉力大小為B．輕繩的合拉力大小為C．減小夾角，輕繩的合拉力一定減小D．輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力也最小【答案】B【詳解】AB．對石墩受力分析，由平衡條件可知聯(lián)立解得故A錯誤，B正確；C．拉力的大小為其中，可知當時，拉力有最小值，即減小夾角，輕繩的合拉力不一定減小，故C錯誤；D．摩擦力大小為可知增大夾角，摩擦力一直減小，當趨近于90°時，摩擦力最小，故輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力不是最小，故D錯誤；故選B。高考考向3電磁學中的平衡問題命題角度1電場力作用下的平衡問題例4：（2022·湖南·安化縣第二中學模擬預測）有重力分別為G1、G2的兩帶電小球A、B用兩根輕桿固定，如圖所示。設輕桿對兩球的彈力的大小分別為F1、F2，下列說法正確的是（）A．兩球帶同種電荷時可能有F1+F2<G1+G2B．兩球帶異種電荷時可能有F1+F2<G1+G2C．無論兩小球帶什么電荷都可能有F1+F2=G1+G2D．無論兩小球帶什么電荷都不可能有F1+F2>G1+G2【答案】C【詳解】BD．當兩小球帶異