高频考点2 共点力的平衡-（Word教参）-【精讲精练】2024年高考物理二轮专题辅导与训练

高频考点2　共点力的平衡 1.实验室里有三根等长细直通电导体棒a、b、c水平放置，如图所示，P、M、N分别是三根导体棒上的点且在同一竖直面内，导体棒b、c中的电流方向垂直纸面向里，导体棒之间的距离PM＝PN＝L，PM与PN之间的夹角为120°，导体棒b、c固定，导体棒a所受的重力G刚好与它所受的安培力的合力平衡，则下列说法中正确的是(　　) A．导体棒a中的电流方向垂直纸面向里 B．导体棒b对c的安培力方向水平向右 C．导体棒b、c对导体棒a的安培力大小均为 D．导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右 解析　 对导体棒a进行受力分析，由于导体棒a所受导体棒b、c的安培力的合力恰好与其重力平衡，根据共点力的平衡以及“同向电流相吸、异向电流相斥”可知，导体棒a的电流方向与导体棒b、c中的电流方向相反，即导体棒a中的电流方向垂直纸面向外(如图所示)导体棒b对c的安培力方向水平向左，故A、B错误；导体棒a受到导体棒b、c的安培力大小相等，且两力的夹角为120°，根据三力平衡可得导体棒a所受导体棒b、c的安培力的大小均为G，故C错误；由于导体棒a所受的安培力的合力方向竖直向上，根据左手定则可知，导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右，故D正确。 答案　D 2．(2023·江苏南通统考三模)如图所示，家用燃气灶支架有四个对称的相同爪，重为G的锅放在支架上，锅面为球面，忽略爪与锅之间的摩擦力，每个爪对锅的支持力大小可能为(　　) A.G　　　　　　　 B.G C.G D.G 解析　设每个爪对锅的支持力方向与竖直方向的夹角为θ，竖直方向根据受力平衡可得4Ncos θ＝G，解得N＝>，故选A。 3．(2023·河南校联考三模)图1、2分别是生活中常见的台阶式扶梯和倾斜式扶梯，两扶梯的倾角θ和高度均相同，某同学先后站在两扶梯上，随扶梯以大小相同的速度v匀速从一层上到二层，下列说法正确的是(　　) A．两种情况该同学的受力个数相同 B．两个过程扶梯弹力对该同学所做的功相同 C．两个过程扶梯弹力对该同学的冲量相同 D．两个过程该同学机械能的增量相同 解析　 台阶式扶梯上，该同学的受力为竖直向上的弹力和重力，倾斜式扶梯上，如图，A错误；两个过程机械能的增量相同，台阶式扶梯台阶对该同学的弹力做功使得该同学机械能增加，倾斜式扶梯摩擦力做功，使得该同学机械能增加，而弹力不做功，因此两个过程扶梯弹力对该同学所做的功不同，B错误，D正确；两种情况弹力大小、方向不同，扶梯弹力对该同学的冲量不同，C错误。 答案　D 4．(2023·河南郑州一中校考期末) 一根均匀细刚体绝缘杆，用细丝线系住一端悬挂起来，如图所示。先让它的两端分别带上电荷＋q和－q，再加上水平方向的均匀电场E。试判断当杆平衡时，将处于下面各图中的哪种状态？(　　) 解析　对绝缘杆进行受力分析，可知，水平方向受到向右的电场力与向左的电场力，大小相等，方向相反，竖直方向受到重力与细线的拉力，根据平衡条件，细线的拉力必定与重力大小相等，方向相反，则拉力方向一定是竖直向上，即细线一定位于竖直方向，由于电场力的转动效果，绝缘杆下端向右偏移，故选C。 答案　C 5．(2023·青岛高三期末)如图甲，两根长度和质量都相同的金属直导线ab、cd用绝缘丝线连接，再用绝缘丝线将ab悬挂在水平细杆上，ab、cd中通有相同大小的电流，方向如图所示，两根导线的质量均为m，重力加速度为g。现在两导线所在空间施加与导线垂直斜向上的匀强磁场，磁场方向与竖直方向间夹角为30°，其截面图如图乙。下列说法正确的是(　　) A．悬挂导线ab的丝线向右偏离竖直方向 B．上下每根丝线上的拉力大小分别为mg、 C．若增大匀强磁场的磁感应强度大小，则上面丝线上的拉力大小可能为0 D．若增大匀强磁场的磁感应强度大小，则下面丝线与竖直方向间夹角将增大 解析　 图(1) 由左手定则和安培力公式可知，磁场对ab的安培力与对cd的安培力等大反向，将导线ab、cd(含两者间丝线)看作一个整体，则悬挂导线ab的丝线拉力要平衡整体的重量，如图(1)，故应保持竖直，故A错误；由整体法可知，上方丝线拉力大小等于整体的重力大小2mg，故B错误；增大磁感应强度，磁场对ab的安培力与对cd的安培力仍然等大反向， 图(2) 上面丝线上的拉力平衡整体重力，等于2mg，故C错误；增大匀强磁场的磁感应强度大小，则cd导线受安培力方向不变大小增大，如图(2)所示，由力三角形法可知，安培力与重力夹角为锐角且夹角不变，则合力随安培力增大而增大，方向与竖直方向夹角增大，所以下面丝线与竖直方向间夹角增大，故D正确。 答案　D 6. (2023·自贡三模)小明路过广场时发现很多广告条幅下端用绳子系住套在石块上，石块放在水平地面上。上端也用绳子系住套在氢气球上吊起来悬在空中。突然，