专题02 力与力的平衡-备战2023年高考物理高频考点精讲练

学科网 学科网 第一节 力与物体平衡 高考命题分析 年份 题型·分值 考点分析 难度 2019年 全国I 选择题·6分 电场中的平衡 中 2019年 全国I 选择题·6分 动态平衡 中 2020年 全国III 选择题·6分 静态平衡 中 知识回顾 1．弹力 (1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F＝kx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解． (2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向． 2．摩擦力 (1)大小：滑动摩擦力Ff＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求． (2)方向：沿接触面的切线方向，并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反． 3．重力 (1)大小：G＝mg． (2)方向：竖直向下. 4．电场力 (1)大小：F＝qE.若为匀强电场，电场力则为恒力；若为非匀强电场，电场力则与电荷所处的位置有关．点电荷间的库仑力F＝k. (2)方向：正电荷所受电场力方向与场强方向一致，负电荷所受电场力方向与场强方向相反． 5．安培力 (1)大小：F＝BIL，此式只适用于B⊥I的情况，且L是导线的有效长度，当B∥I时F＝0. (2)方向：用左手定则判断，安培力垂直于B、I决定的平面． 6．洛伦兹力 (1)大小：F＝qvB，此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F＝0. (2)方向：用左手定则判断，洛伦兹力垂直于B、v决定的平面，洛伦兹力不做功． 7．共点力的平衡 (1)平衡状态：物体静止或做匀速直线运动． (2)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0. (3)常用推论 ①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反． ②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形． 1．处理共点力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、动态三角形法、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. 经典例题 几种常见力题型 1 （2022•西城区校级模拟）某同学利用图甲所示的装置研究摩擦力的变化情况。水平桌面上固定一个力传感器，传感器通过细绳拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向右拉木板，传感器记录的力与时间的图像如图乙所示。下列说法正确的是　　 A．在时间内，木板一定做匀加速运动 B．在时间内，木板一定做匀加速运动 C．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线 D．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 力学中的平衡问题题型 2 （2022•丰台区一模）纳米微吸材料是一种新型材料。如图所示，一手机被吸附在由纳米微吸材料制成的手机支架上，此时手机处于静止状态。若手机质量为，手机和水平面的夹角为，重力加速度为，手机支架对手机的作用力大小为　　 A． B． C． D． 练习2.1 （2022•房山区一模）某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。将弹簧测力计挂于固定点，下端用细线挂一重物，弹簧测力计的挂钩处系一细线，把细线的另一端系在弹簧测力计下端细线上的点处，手持弹簧测力计水平向左拉，使点缓慢地向左移动，且总保持弹簧测力计的拉力方向不变，不计弹簧测力计所受的重力，两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程，则弹簧测力计、的示数、的变化情况是　　 A．一直减小，一直增大 B．一直增大，一直增大 C．一直增大，先增大后减小 D．先减小后增大，一直增大 练习2.2 （2022•密云区一模）现代人经常低头玩手机，这会使颈椎长期受压，可能引发颈椎病。人低头时，可粗略认为头受重力，肌肉拉力和颈椎支持力。如图所示，某同学低头看手机时头颈弯曲与竖直方向成，此时肌肉对头的拉力约为头重的4倍，沿图中虚线方向，依据上述信息估算此时颈椎受到的压力的可能值　　 A． B． C． D． 练习2.3 （2018•东城区二模）假如要撑住一扇用弹簧拉着的门，在门前地面上放一块石头，门往往能推动石头慢慢滑动。然而，在门下缝隙处塞紧一个木楔（侧面如图所示），虽然木楔比石头的质量更小，却能把门卡住。下列分析正确的是　　 A．门能推动石头是因为门对石头的力大于石头对门的力 B．将门对木楔的力正交分解，其水平分力与地面给木楔的摩擦力大小相等