2020届高考物理专项训练 01 力与平衡专题(含答案)

C．小球 B 在 C 位置时，由相似三角形原理可
k
qQ
0.5l 2
mg
Q mgl 2
得 0.5l
l 解得
8kq ，故 C 正
确；
B．当小球 B 在 C 位置时，设绳子原长为 x， 由受力分析和相似三角形原理可知，当小球 B 在初始平衡位置时有
时，小球 B 恰好在 AB 连线的中点 C 位置平衡。 已知弹性绳的伸长始终处于弹性限度内，静 电力常量为 k，重力加速度为 g，下列说法正 确的是（ ）
（2）平衡问题两推论。
①若物体受 n 个作用力而处于平衡状态,则其 中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相 等、方向相反。
②若三个共点力的合力为零，且这三个共点 力不在一条直线上,则表示这三个力的有向线 段首尾相接能组成一个封闭三角形。
2.思想方法
（1）物理思想:等效思想。
（2）物理方法:假设法、图解法、矢量三角 形法、整体与隔离法、正交分解法、转换研 究对象法。
F绳B绳 mg k
3 2
l
x
当小球 B 在 C 位置时有
F绳C绳
3mg k 2
1 2
3
l
x
l A．小球 B 带负电 B．弹性绳原长为 2
mgl 2 C．小球 B 在 C 位置时所带电荷量为 8kq
D．小球 B 在初始平衡位置时所带电荷量为 mgl 2 2kq
【答案】BC
【解析】A．由同种电荷相互排斥可知，小球 B 带正电，故 A 错误；
A. 斜面受到地面的摩擦力方向水平向右 B. 斜面受到地面的弹力等于滑块和斜面的重 力之和
C. 斜面受到地面的弹力比滑块和斜面的重力 之和小 mg
D. 斜面受到地面的弹力比滑块和斜面的重力
2 mg
之和小 2
【答案】D
【解析】A．以小球为研究对象，小球受到的 重力与绳子的拉力是一对平衡力，所以绳子 的拉力大小 T 等于小球的重力，即 T=mg
C．高铁匀速行驶时，手机受重力、纳米材料 的吸引力、支架的支持力和摩擦力，共 4 个 力作用，C 错误；
D．高铁减速行驶时，手机具有与高铁前进方 向相反的加速度，可能只受重力、纳米材料 的吸引力和支架的支持力共 3 个力作用，D 正确。
故选 D。
命题热点二、共点力作用下物体的动态平衡
常以选择题的形式考查物体所受某几个力的 大小变化情况。
mg cos
，
则随着 增大，T 和 F 都逐渐变大，即细线对
A 的拉力增大，故 A 正确；
C．对 ABC 的整体，水平方向受力 F 和地面对 C 的摩擦力作用，则随着 F 的增加，地面对 C 的摩擦力逐渐增大，故 C 错误；
【解析】磁铁的磁感线从 N 到 S，故通电导 线所处位置的磁场方向为斜向左下，根据左 手定则可知导线受到斜向左上的安培力，根 据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向 右下的作用力，该作用力可分解为水平向右 和竖直向下，故磁铁受到的摩擦力水平向左， 弹力增大，B 正确．
A．F 一直减小 B．F 一直增小 C．F 先增大后减小 D．F 先不变后增大 【答案】D 【解析】当轻绳另一端在 C 点时，设轻绳左 右两侧间的夹角为 2θ 以滑轮为研究对象， 分析受力情况，受力分析图如图所示∶
根据平衡条件得 2Fcosθ=mg mg
得到轻绳的拉力 F= 2 cos 轻绳另一端从 B 点沿墙壁缓慢移到 D 点，由 几何知识可知，θ 先不变后增大，cosθ 先 不变后减小，轻绳的拉力 F 先不变后增大， D 项正确，ABC 错误；故选 D。 【规律方法】 分析动态平衡问题的三个常用方法 1.解析法:一般把力进行正交分解，两个方向 上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角 度的关系,然后判断各力的变化趋势。 2.图解法:能用图解法分析动态变化的问题有 三个显著特征：(1)物体一般受三个力作用;
以斜面和滑块组成的整体为研究对象，水平 2
方向根据平衡条件可得：f=Tcos 45 = 2 mg
(2)应用“隔离法”时要先隔离“简单”的物 体,如待求量少、或受力少、或处于边缘处的 物体。
(3)将“整体法”与“隔离法”有机结合、灵 活应用。
(4)各“隔离体”间的力,表现为作用力与反 作用力，对整体系统则是内力。
2020 届高考物理专项训练 01 力与平衡专题
一、考情分析
命题热点
考题统计
命题规律
热点一 物体的受 （2017· 全国卷Ⅲ·17） 力分析及静态平衡 （2016· 全国卷Ⅲ·17）
近几年高考命题点主要有：
（2019· 全国卷Ⅰ·19） 热点二 共点力作
用下物体的动态平 （2017· 全国卷Ⅰ·21）
A. 细线对 A 的拉力增大
力和弹力
B. 斜劈 C 对地面压力不变
C. 地面对 C 的摩擦力为零
D. C 对 A 的摩擦力变大
A. 摩擦力为零 B. 摩擦力方向向左
【答案】AB
C. 弹力保持不变 D. 摩擦力方向向右
【解析】A．对 B 球受力分析如图所示：
【答案】B
由受力分析图可知：
F
mg
tan
T ，
N=（M+2m）g－Tsin 45
所以斜面受到地面的弹力比滑块和斜面的重 2
力之和小 Tsin 45 = 2 mg
故 BC 错误，D 正确。故选 D。 【规律方法】 1.两物体间有摩擦力，一定有弹力。静摩擦 力总与接触面平行，且与相对运动趋势方向 相反。
2.整体法与隔离法的应用技巧
(1)不涉及系统内力时，优先考虑应用整体法,即 “能整体、不隔离”。
【拓展训练 1】（2020·湖北省衡水中学高三 下学期三调）生活中常见的手机支架，其表 面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感， 接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附 在物体上。如图是一款放置在高铁水平桌面 上的手机支架，支架能够吸附手机，小明有 一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电影， 若手机受到的重力为 G ，手机所在平面与水 平面间的夹角为 ，则下列说法正确的是（ ）
4 时，F2 有最小值 F2min= 5 mg，根据牛顿第三定
4 律，平板 BP 受到的最小压力为 5 mg，故 A 正 确．
C．当平板 BP 沿水平方向时，平板 AP 对圆柱 体的弹力 F1=0，即平板 AP 受到的最小压力为 0，故 C 错误．
D．由图可知，当 BP 转到竖直方向时，AP 对
D．根据受力分析和平衡条件，可得
x l 联立方程组可得弹性绳原长 2 ，故 B 正确。
故选 BC。
命题热点四、平衡中的临界和极值问题
以选择题或计算题形式考查临界条件下各个 物理量大小的计算问题。
【典例 4】（2020·山东省潍坊市寿光一中高 三下学期在线考试）如图所示，足够长的光 滑平板 AP 与 BP 用铰链连接，平板 AP 与水平 面成 53 角固定不动，平板 BP 可绕水平轴在 竖直面内自由转动，质量为 m 的均匀圆柱体 O 放在两板间，sin53 =0.8，cos53 =0.6， 重力加速度为 g．在使 BP 板由水平位置缓慢 转动到竖直位置的过程中，下列说法正确的 是（ ）
似的三角形，这种情况下采用相似三角形法 则当用水平力拉 B 的过程中随着 T 的增大，
解决问题简单快捷。
物体 A 与 C 之间的摩擦力可能增大，也可能
先减小后增加，故 D 错误； 【拓展训练 2】（2020·河南省实验中学高三
下学期砺锋培卓测试一）如图所示，粗糙斜 故选 AB。
劈 C 放在粗糙水平面上，物体 A 放在斜面上， 轻质细线一端固定在物体 A 上，另一端绕过 光滑的滑轮悬挂物体 B。现在水平外力 F 作
四、命题热点
命题热点一、物体的受力分析及静态平衡
常以选择题的形式考查整体与隔离法的应用， 常考查涉及摩擦力的受力分析。
【典例 1】（2020·河南省驻马店市高三下学 期 3 月线上模拟）如图所示，倾角为 45 的粗 糙斜面置于水平地面上，有一质量为 2m 的滑 块通过轻绳绕过定滑轮与质量为 m 的小球相 连（绳与斜面平行），滑块静止在斜面上，斜 面也保持静止，则（ ）
方向水平向左，故 A 错误；
BCD．设斜面的质量为 M，地面对斜面的弹力 大小为 N，以斜面和滑块组成的整体为研究 对象，竖直方向根据平衡条件可得：
A.当高铁未启动时，支架对手机的作用力大
G
小等于 cos
B.当高铁未启动时，支架受到桌面的摩擦力 方向与高铁前进方向相反
C.高铁匀速行驶时，手机可能受到 5 个力作 用
临界和极值问题 （2016· 全国卷Ⅰ·19）
二、知识网络
三、思维升华 1.知识规律 （1）受力分析四关键。 ①选对象：首先要选定研究对象，将其从系 统中隔离出来。 ②定顺序：先分析场力，后分析接触力。 ③明规律：只分析性质力，不分析效果力。
④找关系：两物体之间存在摩擦力，一定存 在相互作用的弹力。
【典例 2】（2020·山东省青岛 17 中高三下 学期 3 月一轮复习摸底考试）如图所示，在 竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光 滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在 墙壁上的 A 点，另一端从墙壁上的 B 点先沿 着墙壁缓慢移到 C 点，后由 C 点缓慢移到 D
点，不计一切摩擦，且墙壁 BC 段竖直，CD 段水平，在此过程中关于轻绳的拉力 F 的变 化情况，下列说法正确的是（ ）
4 受到的最大压力为 3 mg，故 B 错误．
4 A. 平板 BP 受到的最小压力为 5 mg
B. 平板 BP 受到的最大压力为 mg
3 C. 平板 AP 受到的最小压力为 5 mg
D. 平板 AP 受到的最大压力为 mg
【答案】A
【解析】A．圆柱体受重力，斜面 AP 的弹力 F1 和挡板 BP 的弹力 F2，将 F1 与 F2 合成为 F，如下图：圆柱体一直处于平衡状态，三个 力中任意两个力的合力与第三个力等值、反 向、共线，故 F1 与 F2 合成的合力 F 与重力等 值、反向、共线；从图中可以看出，BP 板由 水平位置缓慢转动过程中，F1 越来越大，F2 先减小后增大；由几何关系可知，当 F2 的方 向与 AP 的方向平行（即与 F1 的方向垂直）