专题01 力与物体的平衡 【练】（原卷版）

专题01力与物体的平衡1．图中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始终处于静止状态，当刀相对磨刀石向前运动的过程中，下列说法错误的是（）A．刀受到的滑动摩擦力向后 B．磨刀石受到地面的静摩擦力向后C．磨刀石受到四个力的作用 D．地面和磨刀石之间有两对相互作用力2．如图所示，在水平力F作用下A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则（）A．A的受力个数可能是3个 B．A的受力个数可能是5个C．B的受力个数可能是3个 D．B的受力个数可能是5个3．如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）A．Q对P的磁力大小等于B．P对Q的磁力方向竖直向下C．Q对电子秤的压力大小等于＋FD．电子秤对Q的支持力大小等于＋4．某同学课间帮助老师抬水。如图所示为某时刻该同学同时抬两桶相同的水，并保持静止状态，下列说法正确的是（）A．A桶受到的摩擦力大于自身重力，所以没有掉下来B．增加对A桶的握力，可以增加摩擦力C．A桶和B桶的受到人给的作用力相同D．B桶位置更高，所以人给B桶作用力更大5．如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角θ=30°，质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，下列说法正确的是（）A．演员处于完全失重状态 B．绳子对演员的作用力为0C．钢索对滑环的摩擦力为 D．钢索与滑环间的动摩擦因数为0.56．某同学在家卫生大扫除中用拖把拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F，如图所示，此时推力与水平方向的夹角为，且拖把刚好做匀速直线运动，则（）A．拖把所受地面的摩擦力为B．地面对拖把的作用力方向与水平向左的夹角小于C．从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角，地面对拖把的支持力变小D．同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力是一对平衡力7．2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（）A． B． C． D．8．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铰链组合在一起，每根杆均可绕铰链自由转动。将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央。三根杆与竖直方向的夹角均为，吊锅和细铁链的总质量为m，支架与铰链之间的摩擦忽略不计，则（）A．每根杆中的弹力大小为 B．每根杆对地面的摩擦力大小为C．减小θ时杆对地面压力增大 D．减小θ时杆对地面摩擦力增大9．半圆形光滑绝缘细杆固定在竖直面内，O为圆心。可视为质点的甲、乙两个带电小球穿在细杆上，其静止时的位置如图所示，甲、乙两球的质量分别为m1、m2，则等于（）A．4∶3 B．3∶4 C．3∶5 D．5∶3故选B。10．如图所示，一绝缘细线竖直悬挂一小球A，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A和C之间悬停一小球B，当系统处于静止时，小球B处在两小球的中间位置。已知三小球质量均为m，电荷量均为q，电性未知。则下列判断正确的是（）A．相邻两小球之间的间距为 B．弹簧的形变量为C．细线对小球A的拉力大小为 D．小球C受到的库仑力大小为11．如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为ρ，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小（）均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（）A．从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向B．圆管中的感应电动势大小为C．圆管中的感应电流大小为D．台秤的读数会随时间推移而增大12．如图所示，间距为L的足够长平行光滑导轨所在平面与水平面之间的夹角为，匀强磁场的方向是竖直方向，磁感应强度大小为B。将一根长为L、质量为m的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通以方向从a向b的电流，此时金属棒静止在轨道上，则下列说法正确的是（）A．匀强磁场的方向竖直向下B．导体棒所受安培力方向竖直向上C．导体棒中电流大小为D．其他条件不变，仅电流方向突然反向，则金属棒可能继续保持静止13．如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成角，O为结点，绳3的下端拴接一质量为m、长度为l的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到的电流，可观察到导体棒缓慢上升到与绳1所处的水平面成角时保持静止。已知重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（）A．绳1受到的拉力先增大后减小B．绳2受到的拉力先增大后减小C．绳3受到的拉力最大值为D．导体棒中电流的值为14．（多选）如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间C点（重心处）。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为O点，人的重力G全部集中在C点，O到C点可简化为轻杆，AC为轻绳。已知OC长度不变，人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形，则（）A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力B．在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于GC．在虚线位置时，轻绳AC承受的拉力更小D．在虚线位置时，OC段承受的压力不变15．（多选）国家标准铜芯线，广泛应用于生产生活。其中双芯铜芯电线的结构可简化为如图所示，cd和ef为两根相互平行的铜芯线，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，当流过两根铜芯线的电流大小相同，方向相反时，下列说法正确的是（）A．a点磁场方向垂直纸面向里B．b点的磁感应强度为零C．cd导线受到的安培力方向向左D．导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力专题01力与物体的平衡1．图中是生活中磨刀的情景。若磨刀石始终处于静止状态，当刀相对磨刀石向前运动的过程中，下列说法错误的是（）A．刀受到的滑动摩擦力向后 B．磨刀石受到地面的静摩擦力向后C．磨刀石受到四个力的作用 D．地面和磨刀石之间有两对相互作用力【答案】C【详解】A．当刀相对磨刀石向前运动的过程中，刀受到的滑动摩擦力向后，故A正确，不符合题意；B．当刀相对磨刀石向前运动的过程中，刀对磨刀石摩擦力向前，根据平衡条件可知，磨刀石受到地面的静摩擦力向后，故B正确，不符合题意；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压力（否则不会有摩擦力），共5个力作用，故C错误，符合题意；D．地面和磨刀石之间有两对相互作用力分别是磨刀石对地面的压力与地面对磨刀石的支持力，地面对磨刀石摩擦力与磨刀石对地面的摩擦力，故D正确，不符合题意。故选C。2．如图所示，在水平力F作用下A、B保持静止。若A与B的接触面是水平的，且F≠0，则（）A．A的受力个数可能是3个 B．A的受力个数可能是5个C．B的受力个数可能是3个 D．B的受力个数可能是5个【答案】D【详解】对系统受力分析可知，斜面对摩擦力可能为零AB．对A受力分析，由平衡条件得：A受重力，B对A的支持力，水平力F，以及B对A的摩擦力四个力的作用，故AB错误；CD．对B受力分析：至少受重力、对B的压力、对B的静摩擦力、斜面对的支持力，还可能受到斜面对B的摩擦力，故D正确，C错误。故选D。3．如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）A．Q对P的磁力大小等于B．P对Q的磁力方向竖直向下C．Q对电子秤的压力大小等于＋FD．电子秤对Q的支持力大小等于＋【答案】D【详解】AB．由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，选项AB错误；CD．对PQ的整体受力分析，竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于＋，即Q对电子秤的压力大小等于＋，选项C错误，D正确。故选D。4．某同学课间帮助老师抬水。如图所示为某时刻该同学同时抬两桶相同的水，并保持静止状态，下列说法正确的是（）A．A桶受到的摩擦力大于自身重力，所以没有掉下来B．增加对A桶的握力，可以增加摩擦力C．A桶和B桶的受到人给的作用力相同D．B桶位置更高，所以人给B桶作用力更大【答案】C【详解】AB．依题意，可知A桶处于竖直状态且静止，由平衡条件可知A桶受到的摩擦力等于自身的重力；增加对A桶的握力，并不能增加A桶受到的摩擦力，故AB错误；CD．A、B两桶均处于静止状态，由平衡条件可知，A桶和B桶受到人给的作用力相同，大小等于桶的重力，且方向竖直向上，人给桶的作用力与桶所处的位置高低无关，故C正确，D错误。故选C。5．如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角θ=30°，质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，下列说法正确的是（）A．演员处于完全失重状态 B．绳子对演员的作用力为0C．钢索对滑环的摩擦力为 D．钢索与滑环间的动摩擦因数为0.5【答案】C【详解】A．特技演员匀速下滑，加速度为0，即不超重，亦不失重，A错误；B．特技演员匀速下滑，加速度为0，即绳子对人的作用力与演员重力大小相等，B错误；CD．对演员、轻绳、轻环整体进行受力分析如图所示则有，解得，C正确，D错误。故选C。6．某同学在家卫生大扫除中用拖把拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F，如图所示，此时推力与水平方向的夹角为，且拖把刚好做匀速直线运动，则（）A．拖把所受地面的摩擦力为B．地面对拖把的作用力方向与水平向左的夹角小于C．从某时刻开始保持力F的大小不变，减小F与水平方向的夹角，地面对拖把的支持力变小D．同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力是一对平衡力【答案】C【详解】A．对拖把进行受力分析如图所示可得摩擦力为，故A错误；B．地面对拖把的作用力为支持力和摩擦力的合力，该合力应该与和的合力等大反向，该合力方向与水平向左的夹角大于，故B错误；C．竖直方向有则减小，减小，故C正确；D．同学对推杆的作用力与推杆对拖把的作用力方向相同，受力对象不同，不是一对平衡力，故D错误；故选C。7．2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设风速度为，取飘带上任意长度为（趋近于0）的质量为，飘带宽度为，与水平方向夹角为，则该部分飘带的重力和所受风力分别为，则重力与风力的的合力与竖直方向的夹角为整理可得任意长度为的飘带重力相等，所受风力的大小相等，则恒定，则飘带为一条倾斜的直线，故A正确，BCD错误。故选A。8．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铰链组合在一起，每根杆均可绕铰链自由转动。将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央。三根杆与竖直方向的夹角均为，吊锅和细铁链的总质量为m，支架与铰链之间的摩擦忽略不计，则（）A．每根杆中的弹力大小为 B．每根杆对地面的摩擦力大小为C．减小θ时杆对地面压力增大 D．减小θ时杆对地面摩擦力增大【答案】B【详解】A．以吊锅和细铁链为研究对象，设每根杆中的弹力为，在竖直方向上，根据平衡条件可得解得故A错误；B．每根杆对地面的摩擦力大小为故B正确；C．以整个装置为研究对象，设地面对每根杆的支持力为，由平衡条件可知可得因此无论增加θ还是减小θ，大小不变，因此根据牛顿第三定律可知，每根杆对地面压力不变，大小为，三根杆对地面的总压力也不变，大小为，故C错误；D．由前面分析可知每根杆对地面摩擦力大小为因此当θ减小时，每根杆对地面摩擦力减小。另外由于三根杆对地面摩擦力大小相等，方向在水平面上互成，根据力的合成可知，三根杆对地面的合摩擦力为零，且不随θ变化而变化，故D错误。故选B。9．半圆形光滑绝缘细杆固定在竖直面内，O为圆心。可视为质点的甲、乙两个带电小球穿在细杆上，其静止时的位置如图所示，甲、乙两球的质量分别为m1、m2，则等于（）A．4∶3 B．3∶4 C．3∶5 D．5∶3【答案】B【详解】ABCD．假设甲乙两球之间的静电力为F，对甲乙受力分析结合数学正弦定理有，解得故B正确，ACD错误。故选B。10．如图所示，一绝缘细线竖直悬挂一小球A，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A和C之间悬停一小球B，当系统处于静止时，小球B处在两小球的中间位置。已知三小球质量均为m，电荷量均为q，电性未知。则下列判断正确的是（）A．相邻两小球之间的间距为 B．弹簧的形变量为C．细线对小球A的拉力大小为 D．小球C受到的库仑力大小为【答案】B【详解】A．如图甲所示，以小球B为研究对象，小球A和小球C分别对小球B的库仑力大小相等，且小球A和小球C对小球B的合力与小球B的重力等大反向，所以小球A和小球B带异种电荷，小球B和小球C带同种电荷，即小球A和小球C对小球B的库仑力大小均为由库仑定律可得解得小球A和小球B之间距离为故A错误；C．如图乙所示，以小球A为研究对象，受到小球B向下的库仑力为受到小球C向下的库仑力是受到小球B的，即为所以小球A受到的拉力为故C错误；BD．如图丙所示，以小球C为研究对象，小球C受到小球B向下的库仑力为受到A向上的库仑力为则小球C对弹簧的压力为小球C受到向上的弹力为由胡克定律得解得弹簧的形变量为故B正确；D错误。故选B。11．如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为ρ，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小（）均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（）A．从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向B．圆管中的感应电动势大小为C．圆管中的感应电流大小为D．台秤的读数会随时间推移而增大【答案】C【详解】A．根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向，故A错误；B．根据法拉第电磁感应定律可知，圆管中的感应电动势大小为故B错误；C．根据电阻定律可知，圆管在沿感应电动势方向的电阻为根据闭合电路欧姆定律可知，圆管中的感应电流大小为故C正确；D．根据对称性以及左手定则可知，圆管所受合安培力为零，台秤的读数始终不变，故D错误。故选C。12．如图所示，间距为L的足够长平行光滑导轨所在平面与水平面之间的夹角为，匀强磁场的方向是竖直方向，磁感应强度大小为B。将一根长为L、质量为m的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通以方向从a向b的电流，此时金属棒静止在轨道上，则下列说法正确的是（）A．匀强磁场的方向竖直向下B．导体棒所受安培力方向竖直向上C．导体棒中电流大小为D．其他条件不变，仅电流方向突然反向，则金属棒可能继续保持静止【答案】A【详解】AB．如果磁场方向竖直向上，由左手定则可知，安培力水平向右，导体棒所受合力不可能为零，导体棒不可能静止，则磁场方向竖直向下，故A正确，B错误：C．磁场的方向为竖直向下时，导体棒受到水平向左的安培力作用，同时还受竖直向下的重力和垂直于导轨向上的支持力作用，三力合力可以为零，由力的平衡有F=BIL=mgtan解得故C错误；D．其他条件不变，仅电流方向突然反向，则安培力水平向右，导体棒所受合力不可能为零，导体棒不可能静止，故D错误。故选A。13．如图所示，竖直平面内有三根轻质细绳，绳1水平，绳2与水平方向成角，O为结点，绳3的下端拴接一质量为m、长度为l的导体棒，棒垂直于纸面静止，整个空间存在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现向导体棒通入方向向里、大小由零缓慢增大到的电流，可观察到导体棒缓慢上升到与绳1所处的水平面成角时保持静止。已知重力加速度为g。在此过程中，下列说法正确的是（）A．绳1受到的拉力先增大后减小B．绳2受到的拉力先增大后减小C．绳3受到的拉力最大值为D．导体棒中电流的值为【答案】D【详解】AB．对整体分析，重力大小和方向不变，绳1、2弹力方向不变，根据左手定则，安培力水平向右逐渐增大，有平衡条件得水平方向竖直方向电流逐渐变大，则增大、不变，故AB错误；C．当电流增大到时，安培力与重力的合力最大，即绳3的拉力最大最大值为故C错误；D．对导体棒受力分析得得故D正确。故选D。14．（多选）如图甲所示，一名登山爱好者正沿着竖直崖壁向上攀爬，绳的一端固定在较高处的A点，另一端拴在人的腰间C点（重心处）。在人向上攀爬的过程中可以把人简化为乙图所示的物理模型：脚与崖壁接触点为O点，人的重力G全部集中在C点，O到C点可简化为轻杆，AC为轻绳。已知OC长度不变，人向上攀爬过程中的某时刻AOC构成等边三角形，则（）A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对平衡力B．在此时刻，轻绳对人的拉力大小等于GC．在虚线位置时，轻绳AC承受的拉力更小D．在虚线位置时，OC段承受的压力不变【答案】BD【详解】A．轻绳对人的拉力与人对轻绳的拉力是一对作用力和反作用力，故A错误；B．重力、轻绳对人的拉力、OC的支持力构成等边三角形，所以轻绳对人的拉力和OC的支持力大小都等于人的重力大小G，故B正确；CD．根据相似三角形，有则有AC更长，则轻绳承受的拉力下更大，OC段受到的压力一直不变，故C错误，D正确。故选BD。15．（多选）国家标准铜芯线，广泛应用于生产生活。其中双芯铜芯电线的结构可简化为如图所示，cd和ef为两根相互平行的铜芯线，a、b两点位于两导线所在的平面内，b到两导线的距离相等，当流过两根铜芯线的电流大小相同，方向相反时，下列说法正确的是（）A．a点磁场方向垂直纸面向里B．b点的磁感应强度为零C．cd导线受到的安培力方向向左D．导线cd受到的安培力大于导线ef受到的安培力【答案】AC【详解】AB．根据安培定则可知，cd中电流在a点产生的磁感应强度Ba1垂直纸面向里，ef中电流在a点产生的磁感应强度Ba2垂直纸面向外，而a点到cd的距离小于到ef的距离，所以Ba1大于Ba2，故a点的合磁感应强度方向垂直纸面向里；同理可知cd和ef中的电流在b点产生的磁感应强度方向均为垂直纸面向外，所以b点的合磁感应强度不为零，故A正确，B错误；C．根据异向电流相斥可知cd导线受到的安培力方向向左，故C正确；D．导线cd受到的安培力和导线ef受到的安培力源自二者电流的磁场之间的相互作用，是一对相互作用力，所以大小相等，故D错误。故选AC。专题01力与物体的平衡【要点提炼】1.物体的受力分析(1)正确的受力分析是解决力的平衡、动力学、能量等问题的前提。在受力分析时，为防止漏力或多力，要按正确的顺序分析研究对象受到的力。(2)分析物体受力的顺序说明：分析弹力和摩擦力时，要对研究对象与周围物体接触的每处都考虑。(3)对研究对象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明确。(4)带电量一定的粒子在匀强电场中受到的电场力一定为恒力，在匀强磁场中受到的洛伦兹力大小会随着速度大小的改变而改变，方向会随着速度方向的改变而改变。2．物体受力平衡的分析(1)物体受力平衡时的运动状态：静止或做匀速直线运动，即加速度为零。(2)物体受力平衡时的受力特点：物体所受力的合力为零。①三个共点力平衡：其中任意一个力与其余两个力的合力一定大小相等，方向相反；若有两个力等大，则这两个力一定关于第三个力所在直线对称；表示三个力的有向线段可以组成一个首尾相接的矢量三角形。②多个共点力平衡：任意方向上合力为零；建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零，即Fx合＝0，Fy合＝0；物体受N个力作用而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余N－1个力的合力一定等大反向。③动态平衡：物体在缓慢移动过程中，可以认为物体时刻处于平衡状态，其所受合力时刻为零。动态平衡的常用处理方法有：图解法、解析法、相似三角形法等。④带电粒子或带电物体在复合场中处于平衡状态时，所受合力为零；带电粒子(或微粒)在重力、恒定电场力和洛伦兹力共同作用下的直线运动必然是匀速直线运动。【高考考向1物体的受力分析】例1：（2022·浙江·模拟预测）嘉兴黄老师在新冠疫情期间上网课时使用手机支架（有手机）。支架从图（a）调整为图（b）状态后，下列说法正确的是（）。A．图a中，手机仅受2个作用力B．图b中，支架对手机作用力大于手机重力C．调整前后，支架对手机作用力大小发生变化D．调整前后，支架对手机的作用力，无论大小、方向均未发生变化【答案】D【详解】A．图a中手机受到支架对手机的弹力、手机本身的重力，由二力平衡等大反向共线可知还受到支架对手机的摩擦力，故A错误；BCD．图b中，手机静止，因此支架对手机的作用力和手机重力为一对平衡力，大小相等，方向相反，调整前后也是一样，不会发生变化，故BC错误，D正确。故选D。(1)按顺序分析物体受力个数时，与物体是否处于平衡状态无关。(2)对弹力、摩擦力的有无或方向的判断可以用假设法，即假设存在沿某个方向的这个力，然后结合平衡条件或牛顿运动定律分析。1.（2022·上海市复兴高级中学二模）图示为中国运动员在2022年北京冬奥会上参加男子短道速滑1000米比赛中，过弯道时的情景，则（）A．运动员受到重力、弹力、摩擦力的作用B．运动员受到重力、弹力、向心力的作用C．向心力的大小与运动员的速度成正比D．向心力的大小与运动员的角速度成正比【高考考向2力学中的平衡问题】命题角度1物体的静态平衡例2：（2022·辽宁·高考真题）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。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（）A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力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决静态平衡问题的四种常用方法合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件力的三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移，使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力2-1（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（）A． B． C． D．2-2（2022·浙江·高考真题）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，一重为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 B．作用力为C．摩擦力为 D．摩擦力为命题角度2物体的动态平衡例3：（2022·河北·高考真题）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（）A．圆柱体对木板的压力逐渐增大B．圆柱体对木板的压力先增大后减小C．两根细绳上的拉力均先增大后减小D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变【答案】B【详解】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示在矢量三角形中，根据正弦定理在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又且可知则可知从锐角逐渐增大到钝角，根据由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则可得不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。故选B。三力动态平衡问题归纳3-1（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m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B．轻绳的合拉力大小为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高考考向3电磁学中的平衡问题命题角度1电场力作用下的平衡问题例4：（2022·湖南·安化县第二中学模拟预测）有重力分别为G1、G2的两带电小球A、B用两根轻杆固定，如图所示。设轻杆对两球的弹力的大小分别为F1、F2，下列说法正确的是（）A．两球带同种电荷时可能有F1+F2<G1+G2B．两球带异种电荷时可能有F1+F2<G1+G2C．无论两小球带什么电荷都可能有F1+F2=G1+G2D．无论两小球带什么电荷都不可能有F1+F2>G1+G2【答案】C【详解】BD．当两小球带异种电荷时，若两电荷间库仑引力大于G2，可知F1向上，F2向下，据平衡条件可得F1=G1+G2+F2故F1+F2>G1+G2若两电荷间库仑引力小于G2，则F1、F2均向上，据平衡条件可得F1+F2=G1+G2综上所述，不可能有F1+F2<G1+G2BD错误；AC．当两小球带同种电荷时，若两电荷间库仑斥力大于G1，可知F1向下，F2向上，据平衡条件可得F2=G1+G2+F1故F1+F2>G1+G2若两电荷间库仑斥力小于G1，则F1、F2均向上，据平衡条件可得F1+F2=G1+G2综上所述，不可能有F1+F2<G1+G2A错误，C正确。故选C。电磁学中平衡问题的处理方法处理方法与力学中平衡问题的分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可。4.（2022·辽宁·高考真题）如图所示，带电荷量为的球1固定在倾角为光滑绝缘斜面上的a点，其正上方L处固定一电荷量为的球2，斜面上距a点L处的b点有质量为m的带电球3，球3与一端固定的绝缘轻质弹簧相连并在b点处于静止状态。此时弹簧的压缩量为，球2、3间的静电力大小为。迅速移走球1后，球3沿斜面向下运动。为重力加速度，球的大小可忽略，下列关于球3的说法正确的是（）A．带负电B．运动至a点的速度大小为C．运动至a点的加速度大小为D．运动至ab中点时对斜面的压力大小为命题角度2安培力作用下的平衡问题例5：（2022·河南·模拟预测）如图所示，“日”字金属线框由七段粗细均匀的金属棒组成，每一段的长度均为L，电阻均为R，线框固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直。两段电阻不计的导线分别连接在左、右两侧金属棒的中点，通过导线给线框加上电压U，则金属线框受到的安培力大小为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】电路中的总电阻为电路中的电流为则线框受到的安培力故选B。安培力作用下的平衡问题的解决方法与前面讲的平衡问题类似，要先选研究对象，可以是“部分”，也可以是“整体”，对研究对象分析力时要注意按顺序，不要漏掉安培力，仍然依据研究对象所受的合外力为零进行分析求解。5.（2022·山西省翼城中学校模拟预测）如图甲所示，一通电导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上并静止在水平位量。当导体棒所在空间加上匀强磁场，再次静止时细线与竖直方向成角，如图乙所示（图甲中从左向右看）。已知导体棒长度为L、质量为m、电流为I，重力加速度大小为g。关于乙图，下列说法正确的是（）A．当磁场方向斜向右上方且与细线垂直时磁感应强度最小B．磁感应强度的最小值为C．磁感应强度最小时，每根细线的拉力大小为D．当磁场方向水平向左时，不能使导体棒在图示位置保持静止专题01力与物体的平衡【要点提炼】1.物体的受力分析(1)正确的受力分析是解决力的平衡、动力学、能量等问题的前提。在受力分析时，为防止漏力或多力，要按正确的顺序分析研究对象受到的力。(2)分析物体受力的顺序说明：分析弹力和摩擦力时，要对研究对象与周围物体接触的每处都考虑。(3)对研究对象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明确。(4)带电量一定的粒子在匀强电场中受到的电场力一定为恒力，在匀强磁场中受到的洛伦兹力大小会随着速度大小的改变而改变，方向会随着速度方向的改变而改变。2．物体受力平衡的分析(1)物体受力平衡时的运动状态：静止或做匀速直线运动，即加速度为零。(2)物体受力平衡时的受力特点：物体所受力的合力为零。①三个共点力平衡：其中任意一个力与其余两个力的合力一定大小相等，方向相反；若有两个力等大，则这两个力一定关于第三个力所在直线对称；表示三个力的有向线段可以组成一个首尾相接的矢量三角形。②多个共点力平衡：任意方向上合力为零；建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零，即Fx合＝0，Fy合＝0；物体受N个力作用而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余N－1个力的合力一定等大反向。③动态平衡：物体在缓慢移动过程中，可以认为物体时刻处于平衡状态，其所受合力时刻为零。动态平衡的常用处理方法有：图解法、解析法、相似三角形法等。④带电粒子或带电物体在复合场中处于平衡状态时，所受合力为零；带电粒子(或微粒)在重力、恒定电场力和洛伦兹力共同作用下的直线运动必然是匀速直线运动。【高考考向1物体的受力分析】例1：（2022·浙江·模拟预测）嘉兴黄老师在新冠疫情期间上网课时使用手机支架（有手机）。支架从图（a）调整为图（b）状态后，下列说法正确的是（）。A．图a中，手机仅受2个作用力B．图b中，支架对手机作用力大于手机重力C．调整前后，支架对手机作用力大小发生变化D．调整前后，支架对手机的作用力，无论大小、方向均未发生变化【答案】D【详解】A．图a中手机受到支架对手机的弹力、手机本身的重力，由二力平衡等大反向共线可知还受到支架对手机的摩擦力，故A错误；BCD．图b中，手机静止，因此支架对手机的作用力和手机重力为一对平衡力，大小相等，方向相反，调整前后也是一样，不会发生变化，故BC错误，D正确。故选D。(1)按顺序分析物体受力个数时，与物体是否处于平衡状态无关。(2)对弹力、摩擦力的有无或方向的判断可以用假设法，即假设存在沿某个方向的这个力，然后结合平衡条件或牛顿运动定律分析。1.（2022·上海市复兴高级中学二模）图示为中国运动员在2022年北京冬奥会上参加男子短道速滑1000米比赛中，过弯道时的情景，则（）A．运动员受到重力、弹力、摩擦力的作用B．运动员受到重力、弹力、向心力的作用C．向心力的大小与运动员的速度成正比D．向心力的大小与运动员的角速度成正比【答案】A【详解】A．对运动员受力分析，运动员受重力、弹力、摩擦力作用，故A项正确；B．向心力是按作用效果命名的力，其不是一个新的性质力，故B项错误；C．根据公式可知，当半径一定时，向心力与运动员的速度成正比，故C项错误；D．根据公式可知，当半径一定时，向心力与运动员的角速度成正比，故D项错误。故选A。【高考考向2力学中的平衡问题】命题角度1物体的静态平衡例2：（2022·辽宁·高考真题）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。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（）A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力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【详解】CD．对结点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，选项C错误，D正确；AB．对结点O受力分析可得，竖直方向解得则F1的竖直分量F2的竖直分量因可知选项AB错误。故选D。解决静态平衡问题的四种常用方法合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件力的三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移，使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求解未知力2-1（2022·广东·高考真题）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（）A． B． C． D．【答案】D【详解】以点为研究对象，受力分析如图由几何关系可知由平衡条件可得联立可得故D正确，ABC错误。故选D。2-2（2022·浙江·高考真题）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，一重为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 B．作用力为C．摩擦力为 D．摩擦力为【答案】B【详解】设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得解得以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为B正确，ACD错误；故选B。命题角度2物体的动态平衡例3：（2022·河北·高考真题）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（）A．圆柱体对木板的压力逐渐增大B．圆柱体对木板的压力先增大后减小C．两根细绳上的拉力均先增大后减小D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变【答案】B【详解】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示在矢量三角形中，根据正弦定理在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又且可知则可知从锐角逐渐增大到钝角，根据由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则可得不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。故选B。三力动态平衡问题归纳3-1（2022·浙江·高考真题）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m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B．轻绳的合拉力大小为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【答案】B【详解】AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知联立解得故A错误，B正确；C．拉力的大小为其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；D．摩擦力大小为可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误；故选B。高考考向3电磁学中的平衡问题命题角度1电场力作用下的平衡问题例4：（2022·湖南·安化县第二中学模拟预测）有重力分别为G1、G2的两带电小球A、B用两根轻杆固定，如图所示。设轻杆对两球的弹力的大小分别为F1、F2，下列说法正确的是（）A．两球带同种电荷时可能有F1+F2<G1+G2B．两球带异种电荷时可能有F1+F2<G1+G2C．无论两小球带什么电荷都可能有F1+F2=G1+G2D．无论两小球带什么电荷都不可能有F1+F2>G1+G2【答案】C【详解】BD．当两小球带异