押全国卷14题：力与物体的平衡（融入生活中的实际问题情境）（原卷版）

押全国卷14题：力与物体的平衡（融入生活中的实际问题情境）核心考点考情统计考向预测备考策略共点力平衡2023·山东卷2该类问题在近三年全国卷的高考题中均未出现，但我们放眼全国，发现该部分问题却是考查的热点。因此与受力分析相关的静态平衡问题、动态平衡问题以及电磁场中的受力平衡问题仍然是我们高考备考的重点。试题突出以轻绳、杆、弹簧为模型,以连接体、叠加体为载体,尤其注意与生产生活相结合的问题情境。一般以选择题的形式考查。难度上一般不会太大，但需注重正确率和做题速度。关注四个角度：①单物体、多物体的静态平衡；②静电力、安培力、洛伦兹力作用下的静态平衡问题；③与热学结合的静态平衡问题④单物体、多物体的动态平衡与极值问题；解题常用方法：合成法、分解法、整体法与隔离法、图解法、解析法.2023·广东卷22023·海南卷3（2020·全国Ⅲ卷，T16）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（）A．45° B．55° C．60° D．70°一、“活结”“死结”“动杆”“定杆”模型“活结”模型“死结”模型“动杆”模型“定杆”模型图例特点“活结”两侧轻绳的张力大小相等“死结”两侧轻绳的张力大小不一定相等处于平衡状态时杆的弹力方向一定沿杆杆的弹力方向不一定沿杆，可沿任意方向二、轻绳、轻杆、弹性绳和轻弹簧模型轻绳轻杆弹性绳轻弹簧图示受外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变拉伸形变拉伸形变、压缩形变受外力作用时形变量大小微小，可忽略微小，可忽略较大，不可忽略较大，不可忽略弹力方向沿着绳，指向绳收缩的方向可沿杆，也可与杆成任意角度沿着绳，指向绳收缩的方向沿着弹簧，指向弹簧恢复原长的方向三、受力分析的方法与技巧整体法与隔离法若分析系统内部物体之间的作用力，只能将受力物体隔离出来分析；若不涉及系统内部物体间的相互作用力，只分析系统外部的物体对系统的作用力，整体法往往比隔离法更方便一些转换研究对象法有时要分析物体A对B的作用力，以B为研究对象较麻烦时，可先分析B对A的作用力，再依据牛顿第三定律得出A对B的作用力假设法分析弹力或摩擦力时可先假设该力存在或不存在，看物体的运动状态是否符合题意动力学分析法根据物体运动状态需要的受力条件分析未知力四、静态平衡问题的四种求解方法合成法物体在多个力的作用下平衡时，任意一个力与其他力的合力等大反向效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡时，将某一个力按作用效果分解，则分力与其他两个力分别平衡正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将所有力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件矢量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求解未知力五、动态平衡问题及解题方法1．三力作用下动态平衡问题的分析方法(1)图解法：一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法．例：挡板P由竖直位置向水平位置逆时针缓慢旋转时小球受力的变化．(如图所示)(2)解析法：利用合成法或正交分解法写出力的表达式，然后根据力的表达式分析该力的变化．(3)相似三角形法：一个力恒定、另外两个力的大小和方向同时变化，当作出的矢量三角形与空间的某个几何三角形总相似时用此法．(如图所示)(4)正弦定理法：①特点：物体受三个共点力，这三个力其中一个力为恒力，另外两个力都变化，且变化两个力的夹角不变。②拉密定理：(5)辅助圆法：适用于物体受三个力处于动态平衡时,其中一个力大小、方向均确定,另外两个力大小、方向均不确定，但这两个力的方向夹角保持不变。2．四力作用下的动态平衡(1)在四力平衡中，如果有两个力为恒力，或这两个力的合力方向确定，为了简便可用这两个力的合力代替这两个力，转化为三力平衡，例如：如图，qE<mg，把挡板缓慢转至水平的过程中，可以用重力与静电力的合力mg－qE代替重力与静电力．如图，物体在拉力F作用下做匀速直线运动，改变θ大小，求拉力的最小值，可以用支持力与摩擦力的合力F′代替支持力与摩擦力．(2)对于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法．(3)当力的方向发生变化的平衡问题求力的极小值时，一般利用三角函数求极值．六、平衡中的临界、极值问题1．临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“恰能”“恰好”等．临界问题常见的种类：(1)由静止到运动，摩擦力达到最大静摩擦力．(2)绳子恰好绷紧，拉力F＝0.(3)刚好离开接触面，支持力FN＝0.2．极值问题：平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．3．解题方法(1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极小．(2)数学分析法：通过对问题的分析，根据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(或画出函数图像)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值)．(3)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值．1．纸质手提袋具有绿色环保、性能优良、循环利用等特点被广泛使用。当用图甲纸质手提袋提重力为的苹果处于静止时，其简化示意图如图乙。设两绳带在同一竖直平面且不计纸质手提袋的重力，不计纸质手提袋的形变，则（）A．绳带中的张力大小一定为B．若增加绳带长度，则绳带中的张力将变大C．若只减小两绳扣间距，则绳带中的张力将变小D．手提袋底部对苹果的支持力与苹果的重力是一对相互作用力2．民间有“冬腊风腌，蓄以御冬”的习俗。大雪后气温急剧下降，天气变得干燥，是日光下晒腊肉的好时候。如图所示，室外固定一个用于晾腊肉的折杆MNP，其由直杆MN（水平）和NP相连而成，并且两直杆夹角。∠PNM=143°（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。上面有一细绳一端固定在M点，另一端与套在杆NP上的轻环Q连接，绳子上用可活动钩挂质量为m的腊肉，忽略轻环与杆、可活动钩与细绳间的摩擦，腊肉处于静止状态，轻绳的张力大小为（）A． B． C． D．mg3．中国古代建筑源远流长，门闩就凝结了劳动人民的智慧和汗水。如图是一种竖直门闩的原理图：当在水平槽内向右推动下方木块A时，使木块B沿竖直槽向上运动，方可启动门闩。A、B间的接触面与水平方向成45°角，A、B间的动摩擦因数为0.3，木块B质量为m，重力加速度大小为g。假设水平槽、竖直槽表面均光滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为了使门闩启动，施加在木块A上的水平力F至少为（）A． B． C． D．4．千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示是剪式（菱形）千斤顶，当摇动把手时，螺纹杆迫使A、B间距离变小，千斤顶的两臂靠拢（螺旋杆始终保持水平），从而将重物缓慢顶起。若物重为G，AB与AC间的夹角为θ，不计千斤顶杆件自重，下列说法正确的是（）A．AC、BC两杆受到的弹力大小均为B．当时，AC、BC两杆受到的弹力大小均为GC．摇动把手将重物缓慢顶起的过程，AC、BC杆受到的弹力将减小D．摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物受到的支持力将增大5．如图所示，一矩形晾衣架挂在固定水平横杆上。绳与衣架边框的接点A和D与B和C到邻近短边的距离相等，O为绳与挂钩的结点。测得AB=CD=32cm、AD=BC=24cm、轻质软绳OA=OB=OC=OD=25cm，衣架和夹子的总质量为0.3kg。重力加速度g取10m/s2，则每根绳的拉力大小为（

）A．0.75N B．1.25N C．1.4N D．1.6N6．（多选）放风筝是一项人们喜爱的体育休闲运动，其中蕴含着丰富的物理学知识。如图所示，一重力为G的风筝在牵线的拉力T和垂直于风筝面的恒定风力F的作用下处于平衡状态，则下列说法正确的是（）A．F的大小大于T的大小B．F的大小小于T的大小C．T沿风筝面上的分力大小等于G沿风筝面上的分力大小D．F沿竖直方向上的分力大小等于T沿竖直方向上的分力大小7．如图所示，由均匀电阻丝做成的正方形金属线框abcd的边长为L，每条边的电阻均为r，处于磁感应强度的大小为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，b、d两个顶点与电动势为E、内阻为r的电源相连，则线框abcd受到的安培力大小为（）A． B． C． D．8．（多选）如图所示，工地上工人用小推车运送光滑的圆柱形材料，车的上表面OA前端O固定有挡板OB，为钝角，到达目的地后工人抬起小推车的把手，使挡板OB由图示位置缓慢沿逆时针方向转至水平。设圆柱形材料对OA、OB压力的大小分别为，则在此过程中（

）A．一直减小 B．先增大后减小C．一直增大 D．先减小后增大9．（多选）如图是特高压输电线路上使用的六分裂阻尼间隔棒简化图。间隔棒将六根相同平行长直导线分别固定在正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电长直导线周围的磁感应强度B大小与电流I、距离r的关系式为（式中k为常量）。设a、b间距为L，当六根导线通有等大同向电流时，其中a处导线对b处导线的安培力大小为F，则（

）A．a处导线在O点