专题02 平衡态下物体的受力分析及解题方法-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题02 平衡态下物体的受力分析及解题方法 目录 1 题型一、力学基础、力的合成与分解 6 题型二、受力分析之黄金三角形的典型应用 11 题型三、受力分析之正交分解的应用 题型一、受力分析—力的合成与分解 1.（2021浙江）2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层 的减速，速度从减为 ；打开降落伞后，经过 速度进一步减为 ；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（　　） A. 打开降落伞前，只受到气体阻力的作用 B. 打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上 C. 打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用 D. 悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力 【答案】B 【解析】A．打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误； B．打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，B正确； C．打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误； D．悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，选项D错误。故选B。 2.（2021湖南） 质量为 的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示， 为半圆的最低点， 为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为 的小滑块。用推力 推动小滑块由A点向 点缓慢移动，力 的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（　　） A. 推力 先增大后减小 B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小 D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 【答案】C 【解析】AB ．对滑块受力分析，由平衡条件有 滑块从A缓慢移动B点时， 越来越大，则推力F越来越大，支持力N越来越小，所以AB错误； C．对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为 则 越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确； D．水平地面对凹槽的支持力为 则 越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以D错误；故选C。 3.（2020山东）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】当木板与水平面的夹角为 时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图 沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 对B物块受力分析如图 沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 两式相加，可得 解得 故选C。 4.（2020海南）如图，上网课时小明把手机放在斜面上，手机处于静止状态。则斜面对手机的（ ） A. 支持力竖直向上 B. 支持力小于手机所受的重力 C. 摩擦力沿斜面向下 D. 摩擦力大于手机所受重力沿斜面向下的分力 【答案】B 【解析】设手机的质量为m，斜面倾角为θ。对手机进行受力分析，如图所示 由图可知支持力方向垂直斜面向上，摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件则有 ， 因 ，故 ，且摩擦力等于手机所受的重力沿斜面向下的分力故选B。 5.（2020年浙江-1月）如图所示，一对父子掰手腕，父亲让儿子获胜。若父亲对儿子的力记为 ，儿子对父亲的力记为 ，则（ ） A. B. 和 大小相等 C. 先于 产生 D. 后于 产生 【答案】B 【解析】父亲对儿子的力 和儿子对父亲的力 是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知这两个力等大反向，同时产生同时消失，故B正确。 6.（2020年浙江-7月）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力 、与速度方向垂直的升力 和与速度方向相反的空气阻力 。下列受力分析示意图可能正确的是（ ） A B C D 【答案】A 【解析】由题意可知，战斗机受竖直向下的重力，空气阻力与其速度方向相反，升力F2与速度的方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向。故A选项正确。 7.（2020全国3）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在