专题02 受力分析 共点力的平衡—2023年高考物理母题题源解密（全国通用）

专题02 受力分析 共点力的平衡 考向一 静态平衡 【母题来源一】2022年高考广东卷 【母题题文】 （2022·广东卷·T1）图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 以点为研究对象，受力分析如图 由几何关系可知 由平衡条件可得 联立可得 故D正确，ABC错误。 故选D。 【母题来源二】2022年高考浙江卷 【母题题文】 （2022·浙江6月卷·T10）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角°。一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　　） A. 作用力为 B. 作用力为 C. 摩擦力为 D. 摩擦力为 【答案】B 【解析】 设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得 解得 以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示 可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为 B正确，ACD错误； 故选B。 【命题意图】 本题结合生活实际考查受力分析、共点力的平衡条件，涉及正交分解法的简单应用，意在考查考生对力学基本知识的掌握情况，以及运用物理知识解决实际问题的能力。 【考试方向】 受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础，也是高考考查的重点。受力分析是解决动力学问题的关键，单独命题时往往和实际问题结合在一起。共点力的平衡问题，单独命题时往往和实际问题结合在一起，但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查，如，结合运动学命题，或者出现在导轨模型中等。 【得分要点】受力分析，要按照一定的顺序进行，特别注意弹力和摩擦力有无以及它们方向的判断。对于共点力的平衡问题，常用方法有：（1）正交分解法：适用于三力或三力以上平衡问题，可用于求解大小、方向确定的力的问题。 （2）矢量三角形法：适用于三力平衡问题，该方法有时涉及正弦定理的运用，有时利用矢量三角形和几何三角形的相似性来求解力。 注意：涉及滑动摩擦力的四力平衡问题中，可以把滑动摩擦力Ff和正压力FN合成为一个力F，只要Ff和FN方向不变，则F的方向不变。这样就可以把四力平衡转化为三力平衡问题。 1．中学物理中的各种性质的力 种类 大小 方向 说明 重力 G＝mg（不同高度、纬度、星球，g不同） 竖直向下微观粒子的重力一般可忽略，带电小球、微粒的重力一般不能忽略 弹簧的弹力 F＝kx（x为形变量） 沿弹簧轴线 大小、方向都能够发生变化 静摩擦力 0＜Ff静≤Fmax 与相对运动趋势方向相反 没有公式，只能由牛顿运动定律求解 滑动摩擦力 Ff滑＝μFN 与相对运动方向相反 一般情况下FN ≠mg 万有引力 F＝G 沿质点间的连线 适用于质点之间、质量均匀分布的球体之间引力的求解 库仑力 F＝k 沿点电荷间的连线 适用于真空中点电荷间库仑力的求解 电场力 F电＝qE 正（负）电荷与电场强度方向相同（相反） 带电体处于电场中一定受电场力 安培力 F＝BIL 当B∥I时，F＝0 左手定则，安培力（洛伦兹力）的方向总是垂直于B与I（或B与v）决定的平面 电流或电荷处于磁场中不一定受磁场力 洛伦兹力 F洛＝qvB 当B∥v时， F洛＝0 2．受力分析的常用方法 （1）整体法与隔离法 整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力 （2）假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。 （3）转换研究对象法 当直接分析一个物体的受力不方便时，可转换研究对象，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。 考向二 动态平衡及平衡的临界极值问题 【母题来源三】2022年高考浙江卷 【母题题文】 （2022·浙江1月卷·T5）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　） A. 轻绳的合拉力大小为 B. 轻绳的合拉力大小为 C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小 D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小 【答案】B 【解析】 AB．对石墩受力分析，由平衡条件可知 联立解得 故A错误，B正确； C．拉力的大小为 其中，可知当时，拉力有最小值，即