第三部分 特色练 第1练 力的平衡（Word版）-【优化指导】2023高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

第1练　力的平衡 [母题探源]——高考真题指明热点 1．(2022·湖南卷)北京2022年冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是(　　) A　解析：先以整条飘带为研究对象进行受力分析，飘带受重力mg、风的作用力F和拉力T，由于竖直方向不同高度的风速一定，风对飘带的作用力与其作用面积成正比。假设整条飘带受力面积为S，则风的作用力F＝kS(k为常量)，飘带上端切线方向与竖直方向的夹角的正切值为tan θ＝；再由飘带中点以下的部分为研究对象，假设飘带中点的切线与竖直方向的夹角α小于θ，则其受风的作用力F′>，而此部分飘带重力为mg，由平衡条件可知，飘带中点切线即拉力方向与竖直方向夹角的正切值为tan α＝>＝tan θ，结合三角函数关系知α>θ，与假设矛盾，同理易知α<θ也不成立，故α＝θ，A正确。 2．(2022·辽宁卷)如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向的夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力，则(　　) A．F1的竖直分力大于F2的竖直分力 B．F1的竖直分力等于F2的竖直分力 C．F1的水平分力大于F2的水平分力 D．F1的水平分力等于F2的水平分力 D　解析：对结点O进行受力分析，则水平方向有F1sin α＝F2sin β，即F1的水平分力等于F2的水平分力，C错误，D正确；对结点O进行受力分析，则竖直方向有F1cos α＋F2cos β＝mg，解得F1＝，F2＝，则F1的竖直分量F1y＝，F2的竖直分量F2y＝，因sin αcos β－cos αsin β＝sin (α－β)>0，可知F2y>F1y，A、B错误。 3．(2020·山东卷)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之间、B与木板之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． C　解析：当木板与水平面的夹角为45°时，两物块刚好要滑动，对物块A受力分析如图甲所示。沿木板方向，A与B之间的滑动摩擦力f1＝μN1＝μmg cos 45°，根据平衡条件可知T＝mg sin 45°＋μmg cos 45°； 对物块B受力分析如图乙所示。沿木板方向，B与木板之间的滑动摩擦力f2＝μN2＝μ·3mg cos 45°，根据平衡条件可知2mg sin 45°＝T＋μmg cos 45°＋μ·3mg cos 45°；联立两式可得2mg sin 45°＝mg sin 45°＋μmg cos 45°＋μmg cos 45°＋μ·3mg cos 45°，解得μ＝，A、B、D错误，C正确。 　 [衍生演练]——名校模拟引领趋势 4．(2022·广东深圳模拟)户外野炊所用的便携式三脚架，由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根杆均可绕铰链自由转动。如图所示，将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央，三根杆与竖直方向的夹角均相等。若吊锅和细铁链的总质量为m，重力加速度为g，不计支架与铰链的质量及它们之间的摩擦，则(　　) A．当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，杆受到的压力大小为mg B．当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，杆对地面的摩擦力大小为mg C．当每根杆与竖直方向的夹角均变大时，三根杆对铰链的作用力的合力变大 D．当每根杆与竖直方向的夹角均变大时，杆对地面的压力变大 B　解析：当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，对铰链、吊锅和细铁链组成的整体受力分析，根据平衡条件，竖直方向有：3N cos 37°＝mg，解得铰链、吊锅和细铁链组成的整体受到的每根杆的支持力大小N＝mg，根据牛顿第三定律知，每根杆受到的压力大小为mg，A错误；当每根杆与竖直方向的夹角为37°时，对每根杆受力分析，由平衡条件知，每根杆受到地面的摩擦力大小为f＝N sin 37°＝×＝，根据牛顿第三定律知，杆对地面的摩擦力大小为mg，B正确；当每根杆与竖直方向的夹角均变大时，三根杆对铰链的作用力的合力仍与吊锅和细铁链的总重力大小相等，故C错误；设每根杆与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件可知3N cos θ＝mg，解得：N＝，则每根杆对地面的压力N′＝N cos θ＝，故D错误。 5．(2021·山东青岛模拟)(多选)一铁球悬挂在OB绳的下端，轻绳OA、OB、OC的结点为O，轻绳OA悬挂在天花板上的A点，轻绳