2020高考物理二轮复习题型归纳与训练%E3%80%80专题二力与物体的平衡(含解析)

1、2020高考物理二轮复习题型归纳与训练专题二力与物体的平衡题型一：运动物体的平衡问题【例1】（2019全国卷n）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30。的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为坐，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承3受的最大张力为1500 N,则物块的质量最大为（）A. 150 kgB. 100V3 kgC. 200 kgD. 200-J3 kg【答案】A【解析】物块沿斜面向上匀速运动，受力如图，根据平衡条件F = Ff+ mgsin (CDFf=FN Fn = mgcos (CD由仅得F = mgsin 0+mgos 0所以m =Fgsin 0+辞

2、os 0故当 Fmax=1500 N 时，有 mmax=150 kg, A 正确。题型二：物体的静态平衡【例2】（2019全国卷n, 16）用卡车运输质量为 m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面 固定在车上，彳角分别为 30。和60。重力加速度为go当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面 、压力的大小分别为 Fi、F2,则（）A. Fi =F2 邛mgB. Fi =32 mg.F2 =mgD.Fi 等mg,1F2 = mg【解析】 卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，对圆筒受力分析，如图所示。由题意知，力 Fi与F2相互垂直。由牛顿第三定律知 Fi=Fi

3、9;，F2=F2',3贝U Fi = mgsin 60 = mg， 1、“一人F2= mgsin 30 = 2mg,选项 D 正确。题型三：物体的动态平衡问题【例3】（20i9全国卷II）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块 N,另一端与斜面上的物块 M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成 45。已知M始终保持静止，则在此过程中（）A.水平拉力的大小可能保持不变B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【答案】B

4、D【解析】选N为研究对象，受力情况如图甲所示，由图甲可知，用水平拉力F缓慢拉动N的过程中，水平拉力 F逐渐增大，细绳的拉力 T逐渐增大，A错误，B正确。甲对于M,受重力Gm、支持力Fn、绳的拉力T以及斜面对它的摩擦力 f,如图乙所示，若开 始时斜面对 M的摩擦力f沿斜面向上，则 T+f=GMsin 0, T逐渐增大，f逐渐减小，可能有 当f减小到零后，再反向增大的情况；若开始时斜面对M的摩擦力沿斜面向下，此时， T =GMSin 0+ f,当T逐渐增大时，f逐渐增大，C错误，D正确。题型四多物体系的平衡-整体法、隔离法在平衡中的应用【例4】如图所示，光滑斜面的倾角为30。，轻绳通过两个滑轮与

5、A相连，轻绳的另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦。物块 A的质量为m,不计滑轮的质量，挂上物块 B后，当动滑轮两边轻绳的夹角为90。时，A、B恰能保持静止，则物块 B的质量为（）A.,2TmB. 1 2mD. 2m【解析】 先以物块A为研究对象，由物块A受力及平衡条件可得绳中张力T=mgsin 30 1再以动滑轮为研究对象，分析其受力并由平衡条件有mBg = 后,解得mB=2m, A正确。【例5】如图甲所示，在粗糙水平面上静止放置一个截面为三角形的斜劈，其质量为M.两个质量分别为mi和m2的小物块恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力 Fi和F2,且F

6、i>F2,如图乙所示.则在两个小物块沿斜面下滑的过 程中，下列说法正确的是 （）甲乙A.斜劈可能向左运动B,斜劈受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈对地面的压力大小等于（M + mi + m2）gD.斜劈对地面的压力大小等于 （M + mi+m2）g+Fisin a+ F2sin 3【答案】C【解析】在未施加力之前，三个物体都处于平衡状态，故可以对三个物体的整体受力分析， 受重力和支持力，故支持力为 （M+m + m2）g,没有摩擦力；施加力之后，mi、m2与M的摩擦力、弹力都不变，则 M受力情况不变，斜劈仍保持静止，根据牛顿第三定律可知斜劈对 地面的压力大小等于（M + mi+m2）g,与

7、地面间没有摩擦力，C正确.题型五：电场力作用下的物体平衡问题【例6】（20i9全国卷n, i5）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则 （）A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷D.P带负电荷，Q带正电荷C.P带正电荷，Q带负电荷【解析】细绳竖直，把P、Q看做整体，在水平方向所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项 A、B错误；如果P、Q带不同性质的电荷，受力如图甲、乙所示，由图 知，P带正电荷，Q带负电荷，水平方向的合力不为零；P带负电荷、Q带正电荷时符合题意，选项C错误，D正确。题型六：复合场中的

8、物体平衡问题【例7】（2017全国卷n, 16）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行）,磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒 a、b、c电荷量相等，质 量分别为ma、mb、mc,已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动， b在纸面内向右做匀 速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 （ ）A.ma >mb> mcB.mb>ma> mcC.mc> ma >mbD.mc> mb >ma【答案】 B【解析】由题意知，三个带电微粒受力情况：mag = qE, mbg=qE+qvB, mcg+qvB =

9、 qE,所以mb>ma>mc,故选项B正确，A、C、D错误。题型七：安培力作用下导体棒平衡问题【例8】（2019渭南质检）如图所示，电源电动势为 3 V,内阻不计，两个不计电阻的金属圆 环表面光滑，竖直悬挂在等长的细线上，金属环面平行，相距1 m,两环分别与电源正负极相连。现将一质量为0.06 kg、电阻为1.5逆勺导体棒轻放在环上，导体棒与环有良好的接触。 两环之间有方向竖直向上、 磁感应弓II度为0.4 T的匀强磁场。 当开关闭合后，导体棒恰好静止在某位置不动，（重力加速度g取10 m/s2）求：(1)在此位置上棒对每一个环的压力大小；(2)若已知环的半径为 0.5 m,求此位

10、置与环底的高度差。【答案】 (1)0.5 N (2)0.2 m【解析】 (1)棒受到的安培力大小 F = BIL棒中电流1=自R解得F = 0.8 N对棒受力分析如图所示(从右向左看),两环对棒的支持力的总和2Fn=42+ ( mg) 2解得 Fn=0.5 N由牛顿第三定律知，棒对每一个环的压力大小为0.5 NoF 4 , 一(2)由图中几何关系有tan 0= mg=3,故0= 53棒距环底的高度 h=r(1 cos = 0.2 m。【强化训练】1 .如图所示，两梯形木块 A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜，A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是A.A、B

11、之间一定存在摩擦力作用B.木块A可能受三个力作用C.木块A 一定受四个力作用D.木块B受到地面的摩擦力作用方向向右【答案】B【解析】由于A、B间接触面情况未知，若 A、B接触面光滑，则 A、B间没有摩擦力，故A错误；对A受力分析可知，A一定受重力和B对A的支持力，另外受向右的弹力，因 为A、B间可能没有摩擦力，故 A可能只受三个力，故 B正确，C错误；木块B受重力、支 持力、A对B的垂直于接触面的压力以及推力F作用，若压力向右的分力等于F,则B不受摩擦力，故D错误。2 .(2019浙江选考，11)如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态，现将

12、两环距离变小后书本仍处于静止状态，则 ()A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大【答案】B【解析】以环、绳和书本整体为研究对象，在竖直方向上始终受力平衡，故杆对其中一环的支持力Fn恒等于书本重力的一半，故 A错误；设绳与水平杆之间的夹角为仇又B环受力分析，可得杆对 B环的摩擦力Ff= -FN-，两环距离减小，夹角。增大，摩擦力Ff减小,tan 0故B环对杆的摩擦力变小，B正确；杆对环的作用力包括支持力和摩擦力， 根据环受力平衡 可知，两者的合力大小与绳的拉力大小相等， 而绳的拉力大小5=黑，可知，夹角。增大， 拉力大小减小，故

13、C、D错误。3 .（2019陕西宝鸡模拟）如图所示，匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30。且斜向右上方，匀强磁场的方向垂直于纸面 （图中未画出）。一质量为m、电荷量为q的带电小球（可视 为质点）以与水平方向成 30。角斜向左上方的速度 v做匀速直线运动，重力加速度为 go则 （）A.匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外B.小球一定带正电荷C.电场强度大小为mgqD.磁感应强度的大小为mgqv【解析】小球做匀速直线运动，受到的合力为零，假设小球带正电，则小球所受重力、电场力情况如图甲所示， 小球受到的洛伦兹力应沿虚线但方向未知，小球受到的重力与电场力的合力与洛伦兹力不可能平衡，故小球不可能做匀

14、速直线运动，说明小球一定带负电， 选项B错误；小球的受力情况如图乙所示， 小球受到的洛伦兹力一定斜向右上方，根据左手定则，匀强磁场的方向一定垂直于纸面向里，选项A错误；根据几何关系，电场力大小qE=mg,洛伦兹力大小qvB= V3mg, 解得E = mg, B =qvg,选项C正确，D错误。卬4 .（多选）（2019四川攀枝花一模）如图所示，表面光滑的半球形物体固定在水平面上，光滑小环D固定在半球形物体球心 O的正上方，轻质弹簧一端用轻质细绳固定在A点，另一端用轻质细绳穿过小环 D与放在半球形物体上的小球 P相连，DA水平。现将细绳固定点 A向右缓慢平移白过程中（小千P未到达半球最高点前），下

15、列说法正确的是（）A.弹簧变短C.小球对半球的压力不变D.小球对半球的压力变大B.弹簧变长【答案】AC【解析】以小球为研究对象，小球受重力 G、细线的拉力Ft和半球面的支持力 Fn,作出Fn、Ft的合力F,由平衡条件得知 F = G,由图根据三角形相似可得 PO=DO = PT，F =POPDG代入得：FN=DOG, FT=DOG,将细绳固定点 A向右缓慢平移， DO、PO不变，PD变小，可见Ft变小，Fn不变，即知弹簧的弹力变小，弹簧变短。由牛顿第三定律知小球对半球的压力不变，故 A、C正确，B、D错误。5 .（2019成都市第七中学高三考前预测）如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为9,

16、导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I,空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 Bo现缓慢增大0（0< 9< 90° ）若电流I不变，且ab始终静止 在斜面上（不考虑磁场变化产生的影响）,下列说法正确的是（）B.B应缓慢增大A. B应缓慢减小C.B应先增大后减小D. B应先减小后增大【答案】B【解析】作出侧视图，如图所示，可知金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用。增大角度仇要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力一直等于重力，则由图可知，安培力缓慢增大，故磁感应强度缓慢增大，选项B正确。6 .如图所示，轻绳OA、OB系于水平杆上的 A点和

17、B点，两绳与水平杆之间的夹角均为 30°, 重物通过细线系于 。点。将杆在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转动30°,此过程中（ ）A.OA绳上拉力变大,C.OA绳上拉力变小,【答案】BOB绳上拉力变大OB绳上拉力变大B.OA绳上拉力变大,D.OA绳上拉力变小,OB绳上拉力变小OB绳上拉力变小【解析】杆在转动前，由平衡条件得2FAsin 30°= mg,则FA=FB=mg,当杆在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转动 30。的过程中，O点始终受力平衡，则Fa' sin 60= m g,FA'= ¥mg,3Fb'=匕二?0三乎mg,即OA绳上拉力

18、变大，OB绳上拉力变小，故 B正确。7 .（2019浙江宁波适应性考试）如图甲所示，两段等长绝缘轻质细绳将质量分别为m、3m的带电小球A、B（均可视为点电荷）悬挂在。点，系统处于静止状态，然后在水平方向施加一匀强电场，当系统再次达到静止状态时，如图乙所示，小球B刚好位于。点正下方（细绳始终处于绷紧状态）。则两个点电荷带电荷量Qa与Qb的大小关系正确的是（）AC甲乙A.7 3B.3 1C.3 7D.5 3【答案】A【解析】在图乙中，设 OA与竖直方向的夹角为 &又A、B整体受力分析，由平衡条件可得Toacos 0= 4mg, （QaQB）E=ToAsin 0；对B受力分析，由平衡条件可得

19、（Tab+F库）cos 0 = 3mg, （Tab+F库）sin 0= QbE,由以上各式联立解得 Qa = 7,故A正确。QB 38 .如图所示，工地的建筑工人用砖夹搬运5块相同的醇，当醇处于平衡状态时，下列说法正确的是（）A.醇夹对醇的水平压力越大，1、5两块砖受到的摩擦力越大B.3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半C.4对3的摩擦力方向竖直向下D.1受到2施加的摩擦力与4受到5施加的摩擦力相同【答案】B【解析】 只有滑动摩擦力才和正压力成正比，静摩擦力与压力大小无关，A错误；设每块醇重为G,对这5块砖各自受力分析，3受到2施加的摩擦力大小等于自身重力的一半，B正确；4对3的摩擦力方

20、向竖直向上， C错误；1受到2施加的摩擦力与 4受到5施加的摩 擦力大小相等、方向相反， D错误。9 .（多选）如图所示，质量分别为 m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力 F的作用下一起 沿水平方向做匀速直线运动， m1在地面，m2在空中。此时，力 F与水平方向成。角，弹簧 中弹力大小为 Fi,弹簧轴线与水平方向的夹角为 % m1受地面的摩擦力大小为 Ff,则下列 说法正确的是（ ）B.。可能等于aD.F 一定大于FfA. 0 一"定大于 aC.F 一定大于Fi【答案】ACD【解析】m2受三力平衡：m2g、F、Fi,根据平衡条件知水平方向，有 Fcos 0= Ficos a,竖直

21、 方向，有 Fsin 0= Fisin a + m2g，则 F = M（Ficos a） 2+ （ Fisinm2g） 2 =Mf2+2Fim2gsin 升 m2g2,所以 F>Fi,即 cos （Xcos a,所以 0> a,根据整体法得 Fcos 0 = Ff,所以F>Ff,故A、C、D正确，B错误。i0.如图所示，在一竖直平面内，y轴左侧有一水平向右的匀强电场Ei和一垂直纸面向里的匀强磁场B, y轴右侧有一竖直方向的匀强电场 微粒从x轴上A点以一定初速度与水平方向成 中m、q、B均已知，重力加速度为 g,则（E2。一电荷量为q（电性未知卜质量为m的 437。角沿直线经P

22、点运动到图中C点，其 ）A.微粒一定带负电B.电场强度E2一定竖直向上一 、 Ei 4c.两电场强度之比己=3D.微粒的初速度为5mgv=4qB【答案】BD【解析】微粒从A到P受重力、电场力和洛伦兹力作用做匀速直线运动，由左手定则及静电力的性质可确定微粒一定带正电，选项A错误；此时有qEi=mgtan 37 ,0微粒从P到C在静电力、重力作用下做直线运动，必有mg=qE2,所以E2的方向竖直向上，选项B正确；由以上分析可知E= 4，选项C错误；AP段有mg= qvBcos 37 °,即v=5mg，选项D正确。11.如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m,通入的电流大小相等，其中 C中的电流方向与 A、B中的电流方向相反，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g,则A导线受到B导线的作用力大小和方向为 （）C或* * *f*/4*小迎二一二二耘百 z z x zz zZzzz3 3A.、-mg,万向由A指向BB. mg,万向由B指向AC.43mg,方向由A指向BD.43mg,方向由B指向A【答案】A【解析】