2023年高三物理二轮练习01 三大力场中的静态平衡问题

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破

专题01三大力场中的静态平衡问题

专练目标专练内容

目标1高考真题（IT—6T）

目标1重力场中的静态平衡问题（7T-12T）

目标2电场中的静态平衡问题（13T—18T）

目标3磁场中的静态平衡问题（19T—24T）

【典例专练】

一、高考真题

L（2022年重庆卷）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩

擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重

力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力（）

A.大小等于机gB.大小等于扬?g

C.方向竖直向上D.方向水平向左

2.（2022年辽宁卷）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝。M、ON与竖

直方向夹角分别为a、β（a>B）.用耳、居分别表示O河、ON的拉力，贝!］（)

O

A.4的竖直分力大于工的竖直分力B.4的竖直分力等于巴的竖直分力

C.4的水平分力大于工的水平分力D.片的水平分力等于巴的水平分力

3.（2022年浙江卷）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜

杆夹角。=60。，一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（）

A.作用力为3GB.作用力为比G

36

C.摩擦力为3GD.摩擦力为立G

4

4.（2022年广东卷）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接/8的轻绳处于绷紧状态。。点是

三根轻绳的结点，F、耳和爸分别表示三根绳的拉力大小，E=鸟且408=60。。下列关系式正确的是

（）

A.F=耳B.F=2F∖C.F=3F;D.F=y∕3Fl

5.（2022年湖南卷）如图（4）,直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO,上，其所在区域

存在方向垂直指向OO'的磁场，与。。'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图

（6）所示。导线通以电流/,静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为凡下列说法正确的是（）

O(O)

6oM(N)

左右

图(b)

A.当导线静止在图（0）右侧位置时，导线中电流方向由N指向M

B.电流/增大，静止后，导线对悬线的拉力不变

C.tan。与电流/成正比

D.Sin。与电流/成正比

6.（2022年浙江卷）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为W的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因

数为〃，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为。，则下列说法正

确的是（）

A.轻绳的合拉力大小为笔

cos"

B.轻绳的合拉力大小为一产.C

cos0+χ∕sιnσ

C.减小夹角。，轻绳的合拉力一定减小

D.轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小

二、重力场中的静态平衡问题

7.如图，水平桌面上放置一个质量为加的杯子，用两个水平拉力拉一根穿过杯子把手的橡皮筋，杯子处于

静止状态。杯子与桌面间的动摩擦因数为〃，不计橡皮筋与把手间的摩擦，重力加速度为g,下列说法正确

的是（）

A.杯子受到桌面的摩擦力一定为〃

B.杯子受到桌面的摩擦力大于其中一个拉力

C.增大拉力，杯子受到桌面的摩擦力一定不变

D.增大两个水平拉力的夹角，则拉动杯子需要的力更大

8.图甲是学校篮球存放架，支撑篮球的两个横杆一高一低，其右视图简化为图乙所示。若已知篮球重力大

小为G,较低的水平横杆。对篮球的支持力大小为较高的水平横杆人对篮球的支持力大小为然，a、b

两杆的距离正好等于篮球半径的近倍，忽略杆的粗细，不计一切摩擦，则工、Fi,、G的关系为（）

2

A--F^=GB.F：+F；=G2C.Fii=FljD.Fh=G

9.如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过锐链组合在一起，每根

杆均可绕钱链自由转动。将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过纲铁链挂在三脚架正中央，三根杆与竖

直方向的夹角均为。=37。，吊锅和细铁链的总质量为〃?，支架与钱链之间的摩擦忽略不计，重力加速度为g,

则（）

A.增大夕时杆对地面压力增大

B.减小。时杆对地面摩擦力增大

C.每根杆中的弹力大小为;”，g

d∙每根杆对地面的摩擦力大小为、g

10.拱券结构是古代工匠的一种创举，如图所示，用六块相同的楔形块构成一个半圆形的拱券结构，每块

楔形块的质量为"?，重力加速度为g,则1和2之间的作用力为（）

2√34√3

cr∙-msD.

11.如图所示，可视为质点的两个小球A、B穿在固定且足够长的光滑竖直细杆上，不可伸长的轻绳跨过

光滑轻质滑轮与A、B连接，用外力尸拉动滑轮，使A、B保持静止，轻绳两端与杆的夹角分别为α=60。,

4=30。。则（）

NAG

A.细杆对小球A、B的弹力大小之比为京^=J3

yVB

B.小球A、B的质量之比为四=若

机B

C.外力厂的方向与竖直方向成30。角

D.外力产与小球A的重力大小之比为（指+√Σ）

12.如图所示，用1、2、3、4四根轻绳将重力均为G的三个小球连接并悬挂在水平天花板的。点和竖直

墙面的。点。轻绳1与竖直方向的夹角为O,轻绳4的长度可以调节且开始时处于水平方向，系统处于静止

状态。现将轻绳4长度调节后分别悬挂于6、c、d三点，其中轻绳4位于b、d时与竖直墙面间夹角分别

为30、。，整个过程中最左侧小球的位置不变且系统处于静止状态。已知。=?,则以下说法正确的是（）

O

A.轻绳4末端位于d处时的拉力为*7t,且此时拉力最小

2cos6>

B.轻绳4末端位于。处时，轻绳1上的拉力为当

cosσ

C.轻绳4末端位于6处时的拉力为3Gsin6,且此时拉力最小

D.轻绳4末端位于C处时的拉力大于位于d处时的拉力

三、电场中的静态平衡问题

13.如图，一质量为5、带电量为+4的物块放在绝缘水平桌面上，与桌面间的动摩擦因数为〃。物块在沿

水平方向、电场强度为E的匀强电场中恰能作匀速直线运动现将电场从图示方向起逆时针缓慢转动90。，过

程中物块始终保持匀速直线运动，则电场强度（）

in,+q

A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D,先减小后增大

14.将一段固定在绝缘竖直杆上，质量分布均匀、正电荷分布均匀的线，置于水平向右的匀强电场中。线

稳定后的样子为（）

杆杆

A.

杆杆

15.如图所示，-根内壁粗糙且足够长的绝缘圆管水平固定，圆管所在的空间有与圆管中轴线垂直的水平

匀强电场。圆管内，质量为机的带正电荷的小球，在水平向右拉力耳的作用下沿管轴向右匀速运动，此时

小球所受电场力的大小为\3"电。如果撤去电场，为使小球仍沿管轴匀速向右运动，则拉力的大小应等于

434

ab

∙~Λ)∙~Λ)C.-F0D.F0

16.如图所示，三个可视为质点的金属小球A、B、C,质量分别为3加、2加和加，B球带负电，电荷量为一夕,

A、C不带电，不可伸长的绝缘细线将三球连接，最上边的细线连接在斜面顶端的。点，三球均处于场强大

小为E的竖直向上的匀强电场中，三段细线均伸直，三个金属球均静止于倾角为30。的绝缘光滑斜面上，则

下列说法正确的是（）

O

A.A、B球间的细线的张力为

2

B.当场强大小由E增大为2E时，。与A间、B与C间细线中的张力均不变

C.当场强大小由E增大为2E时，三段细线中的张力均增大

D.当场强大小由E增大为2E时，。与A间、A与B间细线中的张力均增大了华

17.如图所示，一绝缘细线竖直悬挂一小球/,在水平地面上固定一根劲度系数为*'的绝缘轻质弹簧，弹

簧上端与小球C相连，在小球4和C之间悬停一小球8,当系统处于静止时，小球8处在/C两小球的中

间位置。已知三小球质量均为加，电荷量均为g,电性未知。则下列判断正确的是（）

QC

777777TTTtnTrnTnT

相邻两小球之间的间距为qj2B.弹簧的形变量为粤

OΛ

C.细线对小球Z的拉力大小为小D.小球C受到的库仑力大小为警

oO

18.如图，天花板上固定一个光滑小环O,一绝缘细绳穿过光滑小环，两端分别与带电小球A、8连接，A、

8的质量分别为町和加2,带电荷量分别为价、%系统静止时，小球A、B和光滑小环0的距离分别为小4,

细绳04段与竖直方向的夹角为α,细绳段与竖直方向的夹角为尸，两带电小球均可视为点电荷，则以

下关系式正确的是（）

C.如4

A.a=β

%4

四、磁场中的静态平衡问题

19.如图所示，由均匀导线制成边长为/的正方形导线框外〃用绝缘细线悬挂于天花板上，导线框的c、d

两点与一恒流源（未画出）相连接，连接电源的导线质量及其所受安培力均忽略不计，导线框中的电流从C

点流入，d点流出。现在虚线框区域（虚线框的高度小于/）加一个垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强

度大小为8,导线框静止不动，细线中的拉力为B，若把虚线框内的磁场向下平移/距离，导线框仍静止，

细线中的拉力变为入，则恒流源中电流的大小为（）

a∙⅞

C2（工盟）dZB）

BlBl

20.如图所示，两平行导轨间距为2=0.5m,导轨电阻忽略不计。导体棒M质量为〃?=60g,电阻为H=IQ,

与导轨竖直部分接触良好。已知电源电动势为E=3V,内阻为r=0.5Ω,定值电阻&=1.50。在导体棒所

在空间加一匀强磁场（图中仅用一根磁感线表示），磁场方向垂直于导体棒，且与竖直方向夹角为0=37。，

导体棒始终处于静止状态，已知重力加速度g=10m⅛2,贝1J：

（1）若导轨竖直部分光滑，求磁感应强度8的大小；

（2）若导轨竖直部分与导体棒间的动摩擦因数为〃=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），求磁感应强

度8的取值范围。

21.如图，在倾斜固定的粗糙平行导轨上端接入电动势E=50V、内阻r=IC的电源和滑动变阻器凡导轨

的间距I=Im,倾角。=37。。质量，"=2kg的细杆/垂直置于导轨上，整个装置处在垂直轨道平面向下的磁

感应强度8=2T的匀强磁场中（图中未画出），导轨与杆的电阻不计。调节滑动变阻器的过程中，细杆始终

保持静止，当阻值为凡=24C时，杆仍受到的安培力最小（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）。

sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m∕s2,求：

（I）细杆与导轨间的动摩擦因数〃;

（2）调节及为多大时，杆M受到的安培力最大，最大值为多少？

22.如图所示，右边是法拉第圆盘发电机，圆盘直径d=2m,转动方向如图所示（从右向左看是逆时针），

圆盘处于磁感应强度4=IT的匀强磁场中，左边有两条间距乙=0.5m的平行倾斜导轨，倾角。=37。，导轨

处有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度4=2T,用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接,

圆盘边缘和圆心之间的电阻r=lΩ°在倾斜导轨上水平放一根质量机=lkg、电阻R=2Q的导体棒，导体棒

与导轨之间的动摩擦因数〃=0∙5且始终接触良好，导体棒长度也是Z=0.5m,重力