挑战2020年高考物理必须突破15个必考热点：热点(1)平 衡 问 题

挑战2020年高考物理必须突破15个必考热点

热点（1）平衡问题

考向一：动态平衡

【真题引领】

(2017·全国卷Ⅰ改编)如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉

住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α(α>)。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变，在OM由竖直被拉到水平的过程中()

A.MN上的张力逐渐增大

B.MN上的张力先增大后减小

C.OM上的张力逐渐增大

D.OM上的张力先减小后增大

【答案】A

解析：以重物为研究对象，它受三个力即重力mg、绳OM段的拉力F O、NM段的拉力F N 的作用处于平衡状态。考虑到力mg不变，F O与F N的夹角不变，当F O由竖直向上变为水平向左时，作出如图所示的力矢量图，由图可知：F N一直变大，F O先变大后减小。

动态平衡问题的分析过程与处理方法：

(1)一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。

(2)答题模板：

(3)易错警示：

相似三角形法的易错点在于不能正确进行受力分析，找到力三角形和结构三角形相似。如竞技场T10。

考场练兵：

在新疆吐鲁番的葡萄烘干房内，果农用图示支架悬挂葡萄。OA、OB为承重的轻杆，AOB 始终在竖直面内，OA可绕A点自由转动，OB与OA通过铰链连接，可绕O点自由转动，且OB的长度可调节，现将新鲜葡萄用细线悬挂于O点，保持OA不动，调节OB的长度让B端沿地面上的AB连线向左缓慢移动，OA杆所受作用力大小为F1，OB杆所受的作用力大小为F2，∠AOB由锐角变为钝角的过程中，下列判断正确的是()

A.F1逐渐变大，F2先变小后变大

B.F1先变小后变大，F2逐渐变大

C.F1逐渐变小，F2逐渐变小

D.F1逐渐变大，F2逐渐变大

【答案】A

解析：由题可知，保持OA的位置不变，以O点为研究对象进行受力分析，受到细线的拉力(等于葡萄的重力)和两杆的支持力，如图所示，

OB杆的支持力F2与OA杆的支持力F1的合力与细线的拉力等大、反向，当OB杆向左移动而OA位置不变时，各力的变化情况如图所示，由图可知，F1逐渐增大，F2先减小再增大，当OB与OA相互垂直时，F2最小，故A正确。

考向二：静态平衡

【真题引领】

(2019·全国卷Ⅲ)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Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则()

A.F1=mg，F2=mg

B.F1=mg，F2=mg

C.F1=mg，F2=mg

D.F1=mg，F2=mg

【答案】D当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒工件受力平衡。对圆筒进行受力分析知圆筒受重力mg和斜面Ⅰ、Ⅱ的支持力F1′、F2′。将圆筒的重力mg沿着垂直于斜面Ⅰ和垂直于

斜面Ⅱ分解，则

F1′=mgcos30°=mg，F2′=mgsin30°=mg。由牛顿第三定律可知斜面对圆筒的支持力与圆筒对斜面的压力大小相等，方向相反。故F1=mg，F2=mg，D正确。

求解静态平衡问题的四种常用方法：

适用条件注意事项优点

合成

法

物体受三个力作用而平衡

(1)表示三个力大小的线段长度不可

随意画

(2)两力的合力与第三个力等大反向

对于物体所受的三个力，有两

个力相互垂直或两个大小相

等的平衡问题求解较简单

分解

法

物体受三个力作用而平衡

将其中一个力分解，其两个分力与物

体受到的另两个力等大反向

正交

分解

法

物体受三个或三个以上的力

作用而平衡

选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴

重合

对于物体受三个以上的力处于

平衡状态的问题求解较方便力的

三角

形法

物体受三个力作用而平衡

将三个力的矢量图平移，构成一个依

次首尾相连接的矢量三角形

常用于求解一般矢量三角形中

未知力的大小和方向

考场练兵：

1.如图所示，质量为m的钢球静止于两光滑木板a、b之间。已知两木板的夹角α=45°，a木

板与水平方向的夹角β=45°，则钢球对a、b板的压力大小F a、F b分别是()

A.F a=mg，F b=mg

B.F a=mg，F b=mg

C.F a=mg，F b=mg

D.F a=mg，F b=mg

【答案】D

解析：对钢球受力分析，作出受力分析图：

根据共点力平衡条件可知，

F b cos45°+mgcos45°=F a

F b sin45°=mgsin45°。

解得：F a=mg，F b=mg，

故D正确，A、B、C错误。

2.如图所示，物体的质量为m，在恒力F的作用下，紧靠在天花板上保持静止，若物体与天花板间的动摩擦因数为μ，则()

A.物体可能受到3个力作用

B.天花板对物体摩擦力的大小一定为Fcosθ

C.天花板对物体摩擦力的大小一定为μFsinθ

D.物体对天花板的压力大小为μFsinθ

【答案】B

解析：对物体受力分析，将推力F正交分解，如图，

根据共点力平衡条件，有：

水平方向：Fcosθ-f=0

竖直方向：Fsinθ-N-mg=0

解得：f=Fcosθ，N=Fsinθ-mg

根据牛顿第三定律，压力也为Fsinθ-mg

由分析可知，物体一定受4个力作用，故A错误；天花板对物体摩擦力的大小一定为Fcosθ，故B正确，C错误；物体对天花板的压力大小为Fsinθ-mg，故D错误。

考向三：摩擦力、连接体

【真题引领】

(2017·全国卷Ⅱ)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F 的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为()

A.2-

B.

C.

D.

【答案】C