预测03 共点力作用下物体平衡问题-【临门一脚】2021年高考物理三轮冲刺过关(新高考专用)

2021年高考物理【临门一脚】（新高考专用） 预测03 共点力作用下物体平衡问题 概率预测 ☆☆☆☆☆ 题型预测 选择题☆☆☆☆ 计算题☆☆ 考向预测 通过情境紧密联系生活，考查考生从实际问题中构建物理模型的能力。一般需要利用整体法和隔离法进行受力分析，题型一般为选择题。题型以选择题、较为综合的计算题为主。 1、研究对象选取的2点技巧 （1）采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。 （2）当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转换研究对象法”。 2、求解共点力平衡问题的常用方法 常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法，示意图如图所示。 合成法　 分解法　　　正交分解法 3、电磁场中的平衡问题 （1）基本思路 要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路，结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题。 （2）几点注意 ①点电荷间的作用力大小要用库仑定律。 ②安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图。 ③电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。 ④涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用。 1、处理平衡问题的基本思路 确定平衡状态（加速度为零）→巧选研究对象（整体法或隔离法）→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论。 2、常用的方法 （1）在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法。 （2）求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等。 3．带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力。 4．如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动，因为F洛⊥v。 3、解决库仑力作用下平衡问题的思路 库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了电场力。具体步骤如下： 1．（2020·浙江高考真题）如图是“中国天眼” 口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为 、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（　　） A．受到的重力大小为 B．受到的合力大小为 C．对球面的压力大小为 D．对球面的作用力大小为 【答案】 D 【解析】 A．工作人员的质量为 ，则工作人员受到的重力 A错误； B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B错误； C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于 ，C错误； D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力 满足 再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为 D正确。 故选D。 2．（2020·北京高考真题）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的 图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．实验中必须让木板保持匀速运动 B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7 D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数 【答案】 C 【解析】 AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB错误； C．由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C正确； D．根据 ， 可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。 故选C。 一、单选题 1．（2021·山东高三专题练习）如图，重为G的匀质金属球靠着倾角 的固定斜面静止在水平地面上，a是球的左端点，b、c分别是球与地面和斜面的接触点，F是在a点对球施加的一个水平向右、正对球心的推力。已知a、b、c和球心在同一竖直面内，不计一切摩擦。下列判定正确的是（　　） A．若 ，则球对斜面的压力大小也为 B．若 ，则球对地面的压力大小也为 C．F由零缓慢增大到G的过程中，球所受合力将增大 D．F由零缓慢增大到G的过程中，球所受支持面作用力的合力将减小 【答案】 B 【解析】 AB．球的受力情况如下 由平衡条件得 联立解得 由牛顿第三定律可知，则球对斜面