专题1 共点力作用下的静态平衡问题 2021年高考物理二轮专题解读与训练

专题1 共点力作用下的静态平衡问题 1.平衡状态 物体处于静止状态或匀速直线运动状态. 2.共点力的平衡条件 F合＝0或者 3.平衡条件的推论 (1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反. (2)三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形. (3)多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反. 注意：涉及三个力的静态平衡问题，一般选择运用矢量三角形法，涉及四个及四个以上力的静态平衡问题，一般选择运用正交分解法。 【例1】如图所示，在足够长的水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的小木块(长度不计)1、2、3，中间分别用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数为μ，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是(　　) A．2L＋ B．2L＋ C．2L＋ D．2L＋ 【答案】C 【解析】根据胡克定律和平衡条件 对m3有：，对m2有：，1、3两木块之间的距离应为，可知C正确． 【例2】（多选）表面光滑、半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上，如图所示．两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为和，则这两个小球的质量之比为，小球与半球之间的压力之比为，则以下说法正确的是（ ） A．B．C．D． 【答案】BC 【解析】先以左侧小球为研究对象，分析受力情况：重力、绳子的拉力T和半球的支持力N，作出力图． 由平衡条件得知，拉力T和支持力N的合力与重力mg大小相等、方向相反．设，根据三角形相似得：，解得：…①同理，以右侧小球为研究对象，得：…②，由①：②得， 一、选择题 1.如图所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受到的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是（ ） A． 水平向右 B． 竖直向上 C． 向右偏上 D． 向左偏上 【答案】B 【解析】物体受向下的重力G，斜向上的拉力F和水平向左的摩擦力Ff三个力的作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，故摩擦力Ff与拉力F的合力方向应和重力方向相反即竖直向上，向下B正确。 2.如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M，N处受力的方向，下列说法正确的是（ ） A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 【答案】A 【解析】弹力的方向与接触面切线垂直，M处支持力方向与地面垂直，即竖直向上，所以A正确；N处的支持力方向与MN垂直向上，所以B错误；摩擦力方向与接触面切线平行，所以C，D错误 3.如图所示，质量为m的木块A放在水平面上的质量为M的斜面B上，现用大小相等方向相反的两个水平推力F分别作用在A，B上，A，B均保持静止不动。则（ ） A．A与B之间一定存在摩擦力 B．B与地面之间一定存在摩擦力 C．B对A的支持力一定等于mg D． 地面对B的支持力大小一定等于(m+M)g 【答案】D 【解析】以A为研究对象，受重力mg，推理F，支持力FN，当这三个力的合力为零时，A，B间没有摩擦力，所以A错误；B对A的支持力无法求出，所以C错误；把A，B视为一整体，进行受力分析，水平方向整体受两个推理F，竖直方向重力(M+m)g，地面对AB的支持力，水平方向两推理恰好平衡，故B与地面间没有摩擦力，所以B错误；地面对B的支持力等于(M+m)g，故D正确； 4.如图所示，放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B，A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧．A，B均处于静止状态，下列说法中正确的是（ ） A．B受到向左的摩擦力 B．B对A的摩擦力向右 C． 地面对A的摩擦力向右 D． 地面对A没有摩擦力 【答案】D 【解析】以B为研究对象，B受弹簧向左的弹力，又因B处于静止状态，故受A对它向右的摩擦力，所以A错误；根据牛顿第三定律可知，B对A的摩擦力向左，所以B错误；把A，B视为一整体，水平方向没有运动的趋势，故B不受地面的摩擦力，所以C错误；D正确。 5.在如下所示的A，B，C，D四图中，滑轮本身的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量都是m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，A，C，D图中杆P与竖直方向夹角均为θ，图B中杆P在竖直方向上，假设A，B，C，D四图中滑轮受到木杆弹力的大