1模块1 专题1 力与物体的平衡-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

专题一　力与物体的平衡 命题点1　力及力的合成与分解 近3年4卷4考 考向1　力的分析 　(2024·辽宁、吉林、黑龙江卷，T3)利用砚台将墨条磨成墨汁，墨条速度方向水平向左时，(　　) A．砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B．桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C．桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D．桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 [解析]　滑动摩擦力方向与物体间的相对运动方向相反，墨条相对砚台水平向左运动，则砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，A错误；根据牛顿第三定律结合A项分析可知，砚台受到墨条水平向左的摩擦力，而砚台处于静止状态，其水平方向上受力平衡，则桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，B错误，C正确；对砚台受力分析，竖直方向上，砚台受到自身重力、墨条的压力和桌面的支持力，因此桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力，D错误。 [答案]　C 考向2　力的合成 　(2024·福建厦门市期末)如图a所示，轻绳AD跨过固定在水平杆BC右端的光滑定滑轮(重力不计)拴接一质量为M的物体，∠ACB＝30°；如图b所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端通过细绳EG拉住，∠EGH＝30°，另一轻绳GF悬挂在轻杆的G端，也拉住一质量为M的物体，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A．图a中BC杆对滑轮的作用力大小为Mg B．图b中HG杆弹力大小为Mg C．轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为1∶1 D．轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为2∶1 [解析]　题图a中绳对滑轮的作用力如图1，由几何关系可知F合＝TAC＝TCD＝Mg，由平衡条件可知，BC杆对滑轮的作用力大小为Mg，A正确；题图b中G点的受力情况如图2，由图2可得F杆＝＝Mg，B错误；TEG＝＝2Mg，则＝，C、D错误。 　　 [答案]　A 考向3　力的分解 　(2024·河北邯郸市二模)一凿子两侧面与中心轴线平行，尖端夹角为θ，当凿子竖直向下插入木板中后，用锤子沿中心轴线竖直向下以力F敲打凿子上侧时，凿子仍静止，侧视图如图所示。若敲打凿子时凿子作用于木板1、2面的弹力大小分别记为F1、F2，忽略凿子受到的重力及摩擦力，下列判断正确的是(　　) A．F1＝F sin θ B．F1＝F cos θ C．F2＝F tan θ D．F2＝ [解析]　将力F在木板1、2面分解如图所示，可得F1＝，F2＝。 [答案]　D 命题点2　受力分析和平衡条件的应用 近3年10卷12考 1．整体法和隔离法 (1)基本思路：在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析。 (2)分析方法 ①整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析。 ②隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析。 2．平衡条件的应用 (1)合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。 (2)效果分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。 (3)正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件。 　(2024·湖北卷，T6)如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为(　　) A．f　 B．f C．2f D．3f [解析]　根据题意对S受力分析如图1，正交分解可知2T cos 30°＝f，所以有T＝f。对P受力分析如图2，则有(T sin 30°)2＋(f＋T cos 30°)2＝F2，解得F＝。 [答案]　B 命题视角：题目以“两拖船拉着无动力货船一起在静水中匀速前进”为命题情境，主要考查了受力分析、力的合成与分解和共点力的平衡条件的应用。 方法技巧：特别要注意水对船的阻力的方向与船相对于水的运动方向相反，而不是指向船尾的方向。 　(2024·山东卷，T2)如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于(　　) A． B． C． D． [解析]　斜坡倾角越大，“天工”越容易下滑，只要保证“天工”在 30°倾角的斜坡上不下滑，在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑，对斜坡上的“天工”受力分析，有μmg cos 30°≥mg sin 30°，解得μ≥，B正确。 [答案]　B 命题视角：题目以“国产人形机器人‘天工’能平稳通过斜坡”为命题情境，主要考查了受力分析、共点力作用下平衡的临界问题。 方法技巧：“恰好不打滑”时重力向下的分力恰好等于滑动摩擦力。 命题点3　动态平衡问题 近3年2卷2考 1．解析法 先受力分析，再建立直角坐标系，正交分解力，列平衡方程或在力的三角形中结合三角形知识列平衡方程，然后分析方程中的变量有哪些，分析题目信息，得到这些物理量是如何变化的，得到平衡条件下的受力动态变化情况。 2．图解法 先受力分析，得出物体受几个力而处于平衡状态。再分析题目给出的信息，判断物体受力的变化方式。然后把受力对应到几何图形中，结合几何知识分析。 说明：此法一般应用于物体受3个共点力或者可以等效为3个共点力的情况，且其中一个力为恒力，另一个力方向不变的情况，并且常用于定性分析。 3．力的三角形法 对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。 考向1　解析法的应用 　(2023·海南卷，T3)如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是(　　) A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力变小 D．重物缓慢提起的过程中，绳子拉力不变 [解析]　工人受到三个力的作用，即绳的拉力、地面的支持力和自身重力，三力平衡，A错误；工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，B正确；对动滑轮受力分析，由平衡条件有2Tcos ＝mg，其中T为绳子拉力的大小、θ为与动滑轮相连的两段绳的夹角、m为重物与动滑轮的总质量，随着重物的上升，θ增大，则绳的拉力变大，C、D错误。 [答案]　B 【变式训练】 (多选)(2024·天津河北区期末)如图甲所示，一物块m在粗糙斜面上，在平行于斜面向上的外力F作用下，斜面和物块始终处于静止状态。当外力F按照图乙所示规律变化时，下列说法正确的是(　　) A．地面对斜面的摩擦力逐渐减小 B．地面对斜面的摩擦力逐渐增大 C．物块对斜面的摩擦力可能一直增大 D．物块对斜面的摩擦力可能一直减小 解析：选AC。对整体分析，水平方向上受力平衡，有F cos θ＝f，知地面对斜面的摩擦力逐渐减小，故A正确，B错误。物块受重力、支持力、拉力和摩擦力处于平衡状态，若拉力的最大值大于重力的下滑分力，静摩擦力沿着斜面向下，则F－f－mg sin θ＝0，故拉力减小后，静摩擦力先减小后反向增加；若拉力的最大值小于重力的下滑分力，静摩擦力沿着斜面向上，则F＋f－mg sin θ＝0，故拉力减小后，静摩擦力一直增大，故C正确，D错误。 考向2　图解法的应用 　(2024·陕西安康市一模)如图所示，粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A，A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B，A、B均保持静止。若将A向左移动少许，下列说法正确的是(　　) A．B对A的作用力不变 B．墙对B的作用力不变 C．地面对A的摩擦力不变 D．地面对A的支持力不变 [解析]　对物体B受力分析，其受到重力mg、A的支持力N′和墙壁的支持力N，如图1所示，当A向左移动时，A对B的支持力N′的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以知道A对B的支持力N′和墙壁对B的支持力N都在不断减小，由牛顿第三定律可知B对A的作用力在不断减小，故A、B错误；对A和B整体受力分析，整体受到总重力G、地面的支持力FN、地面的摩擦力f和墙壁的支持力N，如图2所示，根据平衡条件，有f＝N，FN＝G，故地面的支持力不变，地面的摩擦力f随着墙壁对B的支持力N的减小而减小，故C错误，D正确。 　　 [答案]　D 考向3　正弦定理的应用 　(2024·福建厦门市质检)如图所示，送水工人用推车运桶装水，到达目的地后，工人抬起把手，带动板OA转至水平即可将水桶卸下。板OA、OB对水桶的作用力分别为F1、F2，若桶与接触面之间的摩擦不计，∠AOB为锐角且保持不变，在OA由竖直缓慢转到水平过程中(　　) A．F1一直增大 B．F1先增大后减小 C．F2先减小后不变 D．F2先增大后减小 [解析]　对水桶初始状态受力分析，作出力的矢量三角形如图所示，分析可知，在转动过程中，F1与F2的夹角始终不变，因此F1与F2夹角的补角α始终保持不变，重力mg与F1之间的夹角逐渐增大，则可知重力mg与F1之间夹角的补角γ从90°开始逐渐减小，直至为0，重力mg与F2之间的夹角为钝角，逐渐减小，当减小至90°时，板AO还未水平，将继续减小直至板AO水平，则可知重力mg与F2之间夹角的补角β逐渐增大，当增大至90°时将继续增大，根据正弦定理可得＝＝，可知为定值，而sin γ始终减小，则F2始终减小，但由于β角从锐角增大至90°后将继续增大一定角度，则sin β先增大后减小，因此可知F1先增大后减小。 [答案]　B 考向4　相似三角形法的应用 　(多选)(2024·河北石家庄市质检)如图所示，半圆环竖直固定在水平地面上，光滑小球套在半圆环上。对小球施加一始终指向半圆环最高点B的拉力F，使小球从圆环最低点A缓缓移动到最高点B。下列说法正确的是(　　) A．拉力F一直减小 B．拉力F先增大后减小 C．小球对圆环的压力大小始终不变 D．小球对圆环的压力先增大后减小 [解析]　小球受力如图所示，根据相似三角形法可得＝＝，小球从圆环最低点A缓缓移动到最高点B的过程中，小球与B点间的距离l逐渐减小，则拉力F减小，N的大小不变，根据牛顿第三定律可得小球对圆环的压力大小始终不变。 [答案]　AC 命题点4　电学中的平衡问题 近3年0卷0考 1．基本思路 要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路，结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题。 2．注意事项 (1)点电荷间的作用力大小要用库仑定律求解。 (2)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则判断，同时注意将立体图转化为平面图。 (3)电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。 (4)涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用。 　(2024·河北省一模)光滑绝缘圆环轨道竖直固定，两个均带正电荷的小环a、b套在圆环上，小环a固定在轨道最低点，小环b静止在圆环轨道上，如图所示。由于其中一小环缓慢漏电，小环b沿圆环缓慢下降，下列说法正确的是(　　) A．漏电小环一定为a B．漏电小环一定为b C．两小环间的库仑力变小 D．小环b受到的支持力变小 [解析]　依题意，漏电小环可能为a，也可能为b，故A、B错误；对小环b受力分析如图所示，根据平衡条件及三角形相似有＝＝，可知小环b受到的支持力大小等于小环受到的重力大小，保持不变，两环之间的库仑力变小，故C正确，D错误。 [答案]　C 　(2024·广西南宁市联考)如图所示，一质量m＝0.1 kg，长L＝0.2 m的导体棒水平放置在倾角θ＝37°的光滑斜面上，整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中。当导体棒中通有垂直于纸面向里、大小为0.5 A的恒定电流时，磁场的方向由垂直于斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，导体棒始终静止，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，则磁感应强度B的取值范围是(　　) A．6 T≤B≤10 T B．6 T≤B≤20 T C．3 T≤B≤20 T D．3 T≤B≤10 T [解析]　经分析知，导体棒受到重力mg、斜面的弹力FN和安培力FA，且三力的合力为零，如图所示，从图中可以看出，在磁场方向变化的过程中，安培力FA一直变大，导体棒受到斜面的弹力FN一直变小，由于FA＝BIL，其中电流I和导体棒的长度L均不变，故磁感应强度逐渐变大，当磁场方向垂直于斜面向上时，安培力FA沿斜面向上，此时安培力最小，最小值FAmin＝mg sin θ，则Bmin＝＝6 T，当磁场方向水平向左时，安培力方向竖直向上，此时对应的安培力最大，得磁感应强度的最大值Bmax＝＝10 T，磁感应强度B的取值范围是6 T≤B≤10 T，故选A。 [答案]　A 　(2024·江西鹰潭市一模)如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，IJ和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为(　　) A．2mg B．3mg C．4mg D．mg [解析]　cd处于静止状态，有mg＝BIL，ab匀速向上运动，有F＝mg＋2BIL，则F＝3mg。 [答案]　B 学科网（北京）股份有限公司 $