内容正文:
抢分猜押02 物理浙江卷(选择题:力和物体的平衡)
重难解读
合外力为零∑Fx=0,∑Fy=0,所有力(重力、弹力、摩擦、电场力、安培力 / 洛伦兹力)一起参与平衡。
电场力平衡:常考:带电小球在电场中静止、悬挂、在斜面平衡,关键:看清电荷正负,判断力的方向
安培力平衡:通电导线在磁场中静止安培力方向必须用左手定则判断,再与重力、拉力、支持力、摩擦力列平衡方程
命题预测
一定会考受力分析,大概率包含电场力或安培力其中一种
动态平衡(拉力方向变化、电场 / 磁场大小变化)概率很高
考点1 静态平衡与动态平衡
1. (2026·浙江宁波·二模)国际拔河比赛规定,每个队按8名运动员体重的总和分成若干重量级别,同等级别的两个队进行比赛。如图所示,运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等突出物的平底鞋,不能戴手套。不计拔河绳的质量,认为拔河过程中绳始终保持水平,下列说法正确的是( )
A.地面对运动员的作用力方向竖直向上
B.获胜队伍对绳的拉力大小等于失败队伍对绳的拉力大小
C.拔河绳对两支队伍的拉力是一对相互作用力
D.比赛过程中两队队员受到的地面摩擦力总是等大反向
【答案】B
【详解】A.地面对运动员有水平方向的摩擦力和竖直向上的支持力,则地面对运动员的作用力方向不是竖直向上,A错误;
B.不计拔河绳的质量时,一条绳张力处处相等,而队伍拉绳与绳拉队伍是作用力与反作用力,则获胜队伍对绳的拉力等于失败队伍对绳的拉力,故B正确;
C.拔河绳对两支队伍的拉力,即绳子对甲队的拉力和绳子对乙队的拉力不是一对相互作用力,C错误;
D.对两队整体分析可知,当整体突然向获胜一方移动时,获胜一方受到的静摩擦力大于另一方受到的静摩擦力,故D错误。
故选B。
2. (2025·浙江绍兴·一模)如图所示,质量为M的均匀金属长直细棒置于粗糙桌面上,两端分别为A点和B点,细棒的中心为O点,细棒与水平桌面之间的动摩擦系数为,细棒的右端用细线绕过光滑定滑轮连接质量的小物体。开始时细棒处于静止状态,当细棒的温度升高时,细棒会均匀地伸长,但细棒上有一处相对桌面静止,称之为“不动点”。则在细棒的温度升高过程中,“不动点”位置为( )
A.中心O点 B.左端A点
C.OA之间的某一点 D.OB之间的某一点
【答案】C
【详解】设“不动点”位置与A端的距离为,金属长直细棒的长度为;可知“不动点”左侧部分所受摩擦力水平向右,大小为
“不动点”右侧部分所受摩擦力水平向左,大小为
对金属长直细棒,由平衡条件可得
又
联立解得
可知“不动点”位置为OA之间的某一点。
故选C。
3. (2025·浙江嘉兴·一模)电影《赌神》中有一经典发牌动作,如图所示,发牌手将扑克牌水平放置,用大拇指向下挤压扑克牌的同时,迅速把最上面的扑克牌向前水平推出,其他扑克牌均静止不动。已知每张牌的质量为,大拇指的压力为,牌与牌之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则顺利发出第一张牌过程中( )
A.大拇指与第一张牌之间的摩擦力是滑动摩擦力
B.第一张牌和第二张牌之间的摩擦力为
C.第二张牌和第三张牌之间的摩擦力为
D.越下面的牌受到的压力越大,牌受到的摩擦力也越大
【答案】B
【详解】A.在顺利发出第一张牌过程中,大拇指与第一张牌之间没有相对滑动,所以它们之间的摩擦力是静摩擦力,故A错误;
B.第一张牌相对第二张牌向前运动,故第一张牌和第二张牌之间的摩擦力为滑动摩擦力,根据平衡条件,可知第二张牌对第一张牌的支持力为
即第二张牌所受的正压力为
根据滑动摩擦力公式可得第一张牌和第二张牌之间的摩擦力为,故B正确;
C.对第二张牌进行分析,第二张牌处于静止状态,在水平方向上,它受到第一张牌对它的滑动摩擦力,根据平衡条件,第二张牌和第三张牌之间的摩擦力与第一张牌对第二张牌的滑动摩擦力大小相等,方向相反,所以第二张牌和第三张牌之间的摩擦力也为,故C错误;
D.越下面的牌受到的压力越大,但除第一张牌外,其他牌都处于静止状态,它们受到的是静摩擦力,根据平衡条件,这些静摩擦力大小都等于第一张牌与第二张牌之间的滑动摩擦力,故D错误。
故选B。
4. (2025·浙江·一模)2025年7月,我国自主研发吨级以上电动垂直起降无人机,首次实现远海石油平台物资运输飞行。如图所示为该无人机正在降落。以下说法正确的是( )
A.研究起落架收放、倒飞等特技工作时,无人机可以被看作质点
B.在载货的前后,无人机重心位置始终保持不变
C.在匀速飞行过程中,无人机所受的重力与空气对它的作用力平衡
D.在滑行的过程中,地面对无人机的摩擦力大于无人机对地面的摩擦力
【答案】C
【详解】A.研究起落架收放、飞机倒飞等特技工作时,起落架为飞机的一部分,飞机不能视为质点,故A错误;
B.在载货的前后,无人机重心位置先降低后升高,故B错误;
C.飞机在匀速飞行时,受力平衡,即重力与空气作用力平衡,故C正确;
D.由牛顿第三定律,可得地面对无人机的摩擦力大小等于无人机对地面的摩擦力,故D错误。
故选C。
5. (2025·浙江湖州·一模)如图所示,重力为G的石头卡在绝壁间,悬空于峡湾千米之上。设两侧绝壁光滑且均为平面,左侧平面竖直,右侧平面与竖直方向夹角为,左右两侧绝壁对石头的作用力大小分别为和,则( )
A. B.可能大于
C.人站上石头,不变 D.人站上石头,不变
【答案】A
【详解】A.根据、和G构成的矢量三角形知
,故A正确;
B.为直角三角形斜边,一定小于,故B错误;
CD.人站上石头,不变,和均增大,故C、D错误。
故选A。
考点2 电场力
6. (2025·浙江·一模)如图所示,在点电荷q产生的电场作用下,位于下方h的原子将被极化,其负电荷中心与正电荷中心出现很小距离,形成电偶极子。用于描写电偶极子的特征量——电偶极矩,其中q是正负点电荷所带电荷量的绝对值。实验表明,α为极化系数,只与原子本身有关,E为Q在电偶极子中心产生的场强。则处于如图所示位置的被极化的原子与点电荷Q之间的电场力F为( )
A.若只Q电量加倍,F将变为原来的4倍
B.若只Q电量加倍,F将变为原来的8倍
C.若只h减半,F将变为原来的8倍
D.若只h减半,F将变为原来的16倍
【答案】A
【详解】点电荷Q对电偶极子的作用力为
又,
联立解得
所以,若Q电量加倍,F将变为原来的4倍;若点电荷与原子间距离h减半,F将变为原来的32倍。
故选A。
7. (2024·浙江·一模)如图所示,平行板电容器竖直放置,金属板的内侧表面上的两点,在两点间系一绝缘轻绳1(不可伸长),绳长为两点等高,的水平距离为,轻绳上套有一个轻质的光滑小环,质量为、电荷量为的带负电小球,通过绝缘轻短绳2悬挂在环的下方。滑动变阻器滑片缓慢从左往右滑动,使板间电压从0逐渐增大(重力加速度为,,带电球始终处于金属板之间,且不与板接触,不计电荷对电场影响)。下列说法中正确的是( )
A.时,光滑小环处轻绳1的夹角为
B.时,轻绳1的张力为
C.增大时,光滑小环处轻绳1的夹角变小
D.随着增大,轻绳1的张力一直增大
【答案】C
【详解】AB.时,短绳2竖直,此时设绳1与竖直方向夹角为θ,则由几何关系
可得
可知,光滑小环处轻绳1的夹角为,由平衡可知
故AB错误;
CD.增大时,负电小球受水平方向的电场力增加,对小球受力分析可知轻绳2向右倾斜,但是轻绳2方向仍是轻绳1的角平分线上。
由几何关系得
即
所以增大时减小,由受力分析有
即
所以当
时T最小,即随着增大,轻绳1的张力T先减少后增大。故C正确,D错误。
故选C。
考点3 磁场力
8. (2024·浙江·一模)内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐,岩盐的颗粒很大,我们能清楚地看出它的立方体形状。把大颗粒的岩盐敲碎后,小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状,这是由钠离子、氯离子的受力情况决定的。如图所示,为岩盐晶体的平面结构,如果把钠离子和氯离子用直线连起来,将构成一系列大小相同的正方形。作分界线AB,使它平行于正方形的对角线;作分界线CD,使它平行于正方形的一边。在两线的左侧各取一个钠离子M和N,为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小,分别以M、N为圆心,作两个相同的扇形,不考虑扇形以外远处离子的作用。所有离子均可看成质点,且它们之间的相互作用遵从“平方反比”规律。已知相邻两个离子之间的引力大小为F,则下列说法正确的是( )
A.M所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
B.M所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
C.N所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
D.N所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
【答案】B
【详解】AB.设每个正方形的边长为a,根据题意可知相邻两个离子之间的引力大小可表示为
M所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
故A错误,B正确;
CD.N所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
故CD错误。
故选B。
9. (2025·浙江杭州·一模)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量,光学防抖技术可以消除这种影响。如图,镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连,两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧,c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。拍照时,手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向,依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向(无抖动时和均为零),使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是( )
A.若沿顺时针方向,,则表明a的方向向右
B.若沿顺时针方向,,则表明a的方向向上
C.若a的方向沿左偏上,则沿顺时针方向,沿逆时针方向且
D.若a的方向沿右偏上,则沿顺时针方向,沿顺时针方向且
【答案】C
【详解】A.顺时针而,则线圈受到向右的安培力,故手机的加速度是向左,使镜头处于零加速度状态,故A错误;
B.顺时针而,则线圈受到向上的安培力,镜头处于零加速度状态,则手机加速度方向向下,故B错误;
C.若的方向左偏上,说明手机框架给镜头向上以及向左的作用力,要使得镜头处于零加速度状态,线圈需要受到向右的安培力、线圈需要受到向下的安培力,且,故可知顺时针,逆时针,由可知,故C正确;
D.若的方向右偏上,说明手机框架给镜头向上以及向右的作用力,且向右的分力大于向上的分力要使得镜头处于零加速度状态,线圈需要受到向左的安培力、线圈需要受到向下的安培力,且,可知逆时针,逆时针,且,故D错误。
故选C。
10. (2025·浙江金华·三模)在无线长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比,可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1,其壁上电流,在筒内侧磁感应强度处处为0,筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为的长直导线所产生,则( )
A.圆筒侧壁单位面积受到的压力为
B.圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里
C.若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流如图2,则圆形电流受到圆筒的吸引力
D.若在圆筒轴线放置一反向电流也为长直细导线如图3,则圆筒侧壁单位面积受力
【答案】BD
【详解】A.根据题意紧贴圆筒外侧的磁感强度
导体上的电流密度
在圆筒上取宽度为,长度为一个小微元,在微元朝向圆筒一侧,磁感强度为零,可知该微元产生的磁场和除去该微元以外电流产生的磁场,在圆筒内部等大反向,根据对称性可知在圆筒的外侧等大同向,因此其他部分在该微元处产生的磁场
该微元受到的磁场力
圆筒侧壁单位面积受到的压力
整理得
A错误;
B.将圆筒的左半部分分成完全相同的n份,根据右手螺旋定则,关于原点对称的内、外两份在原点产生的磁场的合场强垂直纸面向里,所有磁场叠加,因此圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里,B正确;
C.圆筒的电流在圆环部分产生的磁场与圆环平行,对圆环没有力的作用,C错误;
D.在圆筒的内部紧贴圆筒部分,磁感强度为
利用磁场的叠加可知,在圆筒的外部合场强为零,利用A选项中的结论可知,圆筒单位面积受到的力与A选项大小相等,D正确。
故选BD。
11. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,蹄形磁铁水平放置(N极在上),质量为的导体棒用两根轻质细导线悬挂,通入恒定电流,稳定时细导线与竖直方向的夹角为。两磁极间的磁场可看成匀强磁场,导体棒始终在两磁极之间,重力加速度为,则( )
A.导体棒中的电流方向为
B.单根导线上的拉力大小为
C.若电流大小加倍,再次稳定后角也加倍
D.若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过角,导线上拉力变小
【答案】D
【详解】A.导体棒所受安培力水平向右,根据左手定则可知,导体棒中的电流方向为,A错误;
B.由力的平衡可得,每根细导线上的拉力大小,B错误;
C.导体棒所受安培力大小,若导体棒中的电流大小加倍,则平衡时的值加倍,C错误;
D.作出导体棒的受力分析图,如图所示,其所受重力大小、方向均不变,安培力的大小不变,磁场方向沿逆时针方向转动,根据余弦定理可得,细导线上的拉力变小,D正确。
故选D。
12. (2025·浙江杭州·一模)质量均匀的钢管,一端支在粗糙的水平地面上,另一端被竖直绳悬挂着(如图所示),下列钢管受力示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】钢管受到的重力竖直向下;受到的绳子拉力沿绳子向上,即竖直向上;受到地面的支持力垂直地面向上,即竖直向上;由于、、均在竖直方向上,所以地面对钢管的摩擦力为0。
故选A。
13. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力不为零
D.绳子拉力的作用力与杆的重力是一对平衡力
【答案】B
【详解】AC.由于三根绳子长度不同,说明三力与竖直方向的夹角不相同,由于杆保持静止且竖直,故在水平方向三力水平分力的合力应为零;故说明三力的大小不可能相等。故AC错误;
B.由于三力在竖直方向有拉力,杆在竖直方向合力为零,故杆对地面的压力大于重力;故B正确;
D.由于杆受绳子的拉力、重力及支地面的持力,故绳子拉力的合力与重力的合力等于地面对杆的支持力,故D错误。
故选B。
14. (2025·浙江·三模)如图所示,物块A与B用跨过滑轮的轻绳相连,稳定后,轻绳 OP与水平方向夹角为,OA和OB与OP的延长线的夹角分别为和。已知,地面对物块B的弹力为NB=80N,不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A. B.物体A的重力40N
C.OP绳子的拉力为 D.地面对物体B的摩擦力为20N
【答案】B
【详解】A.由于滑轮两边绳子拉力大小相等,且滑轮两边绳子拉力的合力等于轻绳 OP拉力的大小,故OP的方向沿着两根绳子拉力的夹角的角平分线上,故,故A错误;
B D.根据几关系,连接B物体的绳子部分与水平方向夹角为,故对B受力分析有
又
联立解得,
故B正确,D错误。
C.据前分析结合平行四边形法则
故C错误。
故选B。
15. (2025·浙江·一模)如图所示,三根等长的细绳一端对称地系在吊篮架上,另一端连结后经挂钩挂在杆子上。已知吊篮架和花盆的总质量为,下列说法正确的是( )
A.每根细绳的拉力大小均为
B.挂钩受到的拉力是由挂钩的形变引起的
C.三根细绳同时增加相等长度后,绳上拉力将变小
D.吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.设每根铁链和竖直方向的夹角为,则有
解得
A错误;
B.挂钩受到的拉力是由细绳的形变引起的,B错误;
C.增加铁链的长度,每根铁链和竖直方向的夹角变小,变大,细绳的拉力变小,C正确;
D.吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对平衡力,D错误。
故选C。
16. (2025·浙江温州·三模)宋应星的《天工开物》一书中记录了图1所示的用重物测量弓弦张力的“试弓定力”情景,简化示意图如图2所示,测量时将弦的中点悬挂于秤钩上,在质量为m的弓的中点处悬挂质量为M的重物,稳定时弦的张角。弦可视作遵循胡克定律的弹性轻绳,且始终在弹性限度内,不计弓的形变和一切摩擦,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.此时弦的张力为 B.此时弦的张力为
C.若增加重物的质量,弦的张角一定增大 D.若增加重物的质量,弦的张力一定增大
【答案】D
【详解】AB.整体法对弓和物体受力分析,如图所示
竖直方向上由受力平衡可得
解得
故AB错误;
CD.不计弓的形变,增加重物质量,弦与竖直方向夹角减小,则弦的伸长量增加,根据胡克定律可知,弦的张力一定增大,故C错误,D正确。
故选D。
17. (2025·浙江绍兴·三模)如图所示,绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面,某建筑工人正在爬绳梯,他的左脚踏于横木、右脚凌空,处于平衡状态,若建筑工人的重力为,绳梯的重力为,双手施加于横木的作用力大小为,方向竖直向下,下列说法正确的是( )
A.建筑工人受到两个力的作用
B.天花板对绳梯的作用力大小为
C.左脚施加于横木的作用力大小为
D.左脚对横木的作用力大于横木对左脚的作用力
【答案】B
【详解】A.对工人受力分析:工人受到重力以及来自横木对脚和双手的支持力,共至少三个力作用,故A错误;
B.整体处于平衡,对整条绳梯(含工人)整体分析可知,天花板对绳梯的拉力
故B正确;
C.对工人分析可知,左脚施加于横木的作用力大小为
故C错误;
D.根据牛顿第三定律可知,左脚对横木的作用力等于横木对左脚的作用力,故D错误;
故选B。
18. (2025·浙江·模拟预测)如图所示是我国传统石拱桥的一个简化模型,由支撑底座和5个构件组成,桥关于构件3中轴线左右对称,构件2的重力大小为,构件1对构件2的作用力大小为,构件3对构件2的作用力大小为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】构件2的受力情况如图所示,构件2处于平衡状态,则(与的合力)。结合题图可知,
故选A。
19. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,质量为m的物体由两根轻绳吊起悬在空中处于静止状态,右侧绳子的另一端固定在高墙处的A点且与竖直方向的夹角为α,左侧绳子由人拉着且与竖直方向的夹角为β,现人站立不动而把手中的长绳缓慢释放,对于在物体接触墙前的过程,下列说法正确的是( )
A.两根绳子对物体拉力的合力变大 B.两绳子的拉力都变大
C.地面对人的摩擦力变小 D.地面对人的支持力变小
【答案】C
【详解】A.人站立不动而把手中的长绳缓慢释放,物体处于平衡状态,两根绳子对物体拉力的合力始终与物体重力等大反向,不变,故A错误;
B.对物体受力分析,由相似三角形得
当人站立不动而缓慢释放绳子,则增大,不变,减小,可知T减小,F减小,故B错误;
C.对整体有
T减小,减小,则f减小,故C正确;
D.对人,由平衡条件得
F减小,增大,则N增大,故D错误。
故选C。
20. (2024·浙江·一模)如图所示,匀强磁场中有两个相同的弹簧测力计,测力计下方竖直悬挂一副边长为L,粗细均匀的匀质金属等边三角形,将三条边分别记为a、b、c。在a的左右端点M、N连上导线,并通入由M到N的恒定电流,此时a边中电流大小为I,两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向,两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.三条边a、b、c中电流大小相等
B.两次弹簧测力计示数
C.金属等边三角形的总质量
D.匀强磁场的磁感应强度
【答案】C
【详解】A.根据题意可知,b与c串联后再与a并联,电压相等,bc的电阻为a的电阻的两倍,此时a边中电流大小为I,则bc中的电流为,故A错误;
BCD.电流反向前,根据左手定则,可知a边的安培力方向竖直向上,b、c边的安培力合力方向也竖直向上,a边的安培力大小为
b、c边的安培力合力大小为
对金属等边三角形受力分析,可得
电流反向后,根据左手定则,可知a边的安培力方向竖直向下,b、c边的安培力合力方向竖直向下,a边的安培力大小仍然为
b、c边的安培力合力大小仍然为
对金属等边三角形受力分析,可得
解得
,
可得
,
故BD错误;C正确。
故选C。
21. (2024·浙江·模拟预测)浙江某校实验桌上放一可水平自由转动的小磁针,并在其正上方固定一长直导线,小磁针静止时恰与直导线平行,如图所示。当导线中通有电流时,俯视向下观察发现小磁针沿顺时针向偏转了30°后静止,若该处地磁场的水平分量为,则下列判断正确的是( )
A.直导线中的电流方向为由东向西
B.通电直导线受到地磁场的作用力方向水平向西
C.电流在小磁针所在处的磁场的磁感应强度大小为
D.小磁针所在处合磁场的磁感应强度大小为
【答案】C
【详解】A.浙江地处北半球,磁场的水平分量从南向北,小磁针的指向即为地磁场的方向,通电后,小磁针顺时针偏转,所以根据右手定则,可知电流方向为从北到南,A错误;
B.浙江地处北半球,磁场的竖直分量垂直水平面向下,根据左手定则,所受安培力方向向东,B错误;
C.电流产生的磁感应强度为
C正确;
D.水平方向合磁感应强度为
但是还需要再与竖直方向的磁感应强度合成,D错误。
故选C。
22. (2024·浙江嘉兴·一模)如图所示是某同学自制的测重装置,一轻质长方形绝缘框水平悬挂,可绕螺线管左端口的水平直径自由转动,框架的左端悬挂小重物,螺线管内的框架边缘绕有U型电路,段长为,恰好位于螺线管的中央,的长度均为。螺线管通有电流,U型电路通有电流,框架保持水平且静止。则( )
A.段受到的安培力水平向右
B.U型电路受到的安培力正比于
C.若同时改变与的电流方向,框架的左端下降
D.若仅增加螺线管线圈的匝数,框架受到的安培力变大
【答案】D
【详解】A.根据右手螺旋定则可知,螺线管内部磁感线方向向右,根据左手定则可知段受到的安培力竖直向下,故A错误;
B.U形电路所受的安培力为,所以安培力F正比于L1,即QR的长度,而不是U形电路在螺线管内的总长度,故B错误;
C.同时改变I1和I2的电流方向,则螺线管内部的磁场方向和QR中的电流方向都改变,则不会改变QR边的受力方向,框架仍然水平,故C错误;
D.若仅增加螺线管线圈的匝数,螺线管内部磁感应强度变大,框架受到的安培力变大,故D正确。
故选D。
23. (2024·浙江温州·一模)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向上,半径为R的四分之三圆弧导线绕过圆心O垂直于纸面的转轴顺时针转动一周,导线中通有恒定电流I,下列说法正确的是( )
A.导线受到的安培力最小为
B.导线受到的安培力大小可能为
C.导线受到的安培力最大值为
D.导线受到的安培力方向始终垂直纸面向里
【答案】B
【详解】A.导线的等效长度为ac连线的长度,大小为,当ac连线与磁场方向平行时受安培力最小,则导线受到的安培力最小为0,选项A错误;
BC.当ac连线与磁场方向垂直时受安培力最大,安培力最大值为
则导线受到的安培力大小可能为,选项B正确,C错误;
D.导线电流方向为,根据左手定则可知,初始状态,导线受到的安培力方向垂直纸面向外,选项D错误。
故选B。
24. 如图所示,三根光滑绝缘细杆固定且汇交于点O,三者与竖直方向的夹角均相等且绕过O点的竖直线均匀分布。一带正电小球A固定在O点,另外三个完全相同且带电量均为+q的小球B、C、D分别穿在三根杆上。增加小球A所带的电荷量,可使上面三个小球同时升高并维持在同一高度,形成“鲜花盛开”之势。当小球A带电量为时,上面三个小球B、C、D所在位置组成的三角形边长为l,小球A到上面任一小球的距离为,此时,图中小球B受到的静电力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】依题意,,
分析A给B的力的大小
由库仑定律,有
得
分析C给B的力的大小
由库仑定律,有
其中
得
同理D给B的力的大小
依题意,小球B、C、D构成等边三角形
则C和D给B的力的大小
得
依题意,B、C、D构成等边三角形的中心的投影为A球
设等边三角形的中心为,如图所示
则
设细杆与过O点的竖直线的夹角为,如图所示
有
得
则与的夹角为
则B球所受的静电力大小为
解得,A正确。
故选A。
25. (2023·浙江·高考真题)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定,竖直截面如图所示。两板间距10cm,电荷量为、质量为的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S,小球静止时,细线与AB板夹角为30°;剪断细线,小球运动到CD板上的M点(未标出),则( )
A.MC距离为 B.电势能增加了
C.电场强度大小为 D.减小R的阻值,MC的距离将变大
【答案】B
【详解】A.根据平衡条件和几何关系,对小球受力分析如图所示
根据几何关系可得
联立解得
剪断细线,小球做匀加速直线运动,如图所示
根据几何关系可得
故A错误;
B.根据几何关系可得小球沿着电场力方向的位移
与电场力方向相反,电场力做功为
则小球的电势能增加,故B正确;
C.电场强度的大小
故C错误;
D.减小R的阻值,极板间的电势差不变,极板间的电场强度不变,所以小球的运动不会发生改变,MC的距离不变,故D错误。
故选B。
1 / 7
学科网(北京)股份有限公司
$
抢分猜押02 物理浙江卷(选择题:力和物体的平衡)
重难解读
合外力为零∑Fx=0,∑Fy=0,所有力(重力、弹力、摩擦、电场力、安培力 / 洛伦兹力)一起参与平衡。
电场力平衡:常考:带电小球在电场中静止、悬挂、在斜面平衡,关键:看清电荷正负,判断力的方向
安培力平衡:通电导线在磁场中静止安培力方向必须用左手定则判断,再与重力、拉力、支持力、摩擦力列平衡方程
命题预测
一定会考受力分析,大概率包含电场力或安培力其中一种
动态平衡(拉力方向变化、电场 / 磁场大小变化)概率很高
考点1 静态平衡与动态平衡
1. (2026·浙江宁波·二模)国际拔河比赛规定,每个队按8名运动员体重的总和分成若干重量级别,同等级别的两个队进行比赛。如图所示,运动员必须穿“拔河鞋”或没有鞋跟等突出物的平底鞋,不能戴手套。不计拔河绳的质量,认为拔河过程中绳始终保持水平,下列说法正确的是( )
A.地面对运动员的作用力方向竖直向上
B.获胜队伍对绳的拉力大小等于失败队伍对绳的拉力大小
C.拔河绳对两支队伍的拉力是一对相互作用力
D.比赛过程中两队队员受到的地面摩擦力总是等大反向
2. (2025·浙江绍兴·一模)如图所示,质量为M的均匀金属长直细棒置于粗糙桌面上,两端分别为A点和B点,细棒的中心为O点,细棒与水平桌面之间的动摩擦系数为,细棒的右端用细线绕过光滑定滑轮连接质量的小物体。开始时细棒处于静止状态,当细棒的温度升高时,细棒会均匀地伸长,但细棒上有一处相对桌面静止,称之为“不动点”。则在细棒的温度升高过程中,“不动点”位置为( )
A.中心O点 B.左端A点
C.OA之间的某一点 D.OB之间的某一点
3. (2025·浙江嘉兴·一模)电影《赌神》中有一经典发牌动作,如图所示,发牌手将扑克牌水平放置,用大拇指向下挤压扑克牌的同时,迅速把最上面的扑克牌向前水平推出,其他扑克牌均静止不动。已知每张牌的质量为,大拇指的压力为,牌与牌之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则顺利发出第一张牌过程中( )
A.大拇指与第一张牌之间的摩擦力是滑动摩擦力
B.第一张牌和第二张牌之间的摩擦力为
C.第二张牌和第三张牌之间的摩擦力为
D.越下面的牌受到的压力越大,牌受到的摩擦力也越大
4. (2025·浙江·一模)2025年7月,我国自主研发吨级以上电动垂直起降无人机,首次实现远海石油平台物资运输飞行。如图所示为该无人机正在降落。以下说法正确的是( )
A.研究起落架收放、倒飞等特技工作时,无人机可以被看作质点
B.在载货的前后,无人机重心位置始终保持不变
C.在匀速飞行过程中,无人机所受的重力与空气对它的作用力平衡
D.在滑行的过程中,地面对无人机的摩擦力大于无人机对地面的摩擦力
5. (2025·浙江湖州·一模)如图所示,重力为G的石头卡在绝壁间,悬空于峡湾千米之上。设两侧绝壁光滑且均为平面,左侧平面竖直,右侧平面与竖直方向夹角为,左右两侧绝壁对石头的作用力大小分别为和,则( )
A. B.可能大于
C.人站上石头,不变 D.人站上石头,不变
考点2 电场力
6. (2025·浙江·一模)如图所示,在点电荷q产生的电场作用下,位于下方h的原子将被极化,其负电荷中心与正电荷中心出现很小距离,形成电偶极子。用于描写电偶极子的特征量——电偶极矩,其中q是正负点电荷所带电荷量的绝对值。实验表明,α为极化系数,只与原子本身有关,E为Q在电偶极子中心产生的场强。则处于如图所示位置的被极化的原子与点电荷Q之间的电场力F为( )
A.若只Q电量加倍,F将变为原来的4倍
B.若只Q电量加倍,F将变为原来的8倍
C.若只h减半,F将变为原来的8倍
D.若只h减半,F将变为原来的16倍
7. (2024·浙江·一模)如图所示,平行板电容器竖直放置,金属板的内侧表面上的两点,在两点间系一绝缘轻绳1(不可伸长),绳长为两点等高,的水平距离为,轻绳上套有一个轻质的光滑小环,质量为、电荷量为的带负电小球,通过绝缘轻短绳2悬挂在环的下方。滑动变阻器滑片缓慢从左往右滑动,使板间电压从0逐渐增大(重力加速度为,,带电球始终处于金属板之间,且不与板接触,不计电荷对电场影响)。下列说法中正确的是( )
A.时,光滑小环处轻绳1的夹角为
B.时,轻绳1的张力为
C.增大时,光滑小环处轻绳1的夹角变小
D.随着增大,轻绳1的张力一直增大
考点3 磁场力
8. (2024·浙江·一模)内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐,岩盐的颗粒很大,我们能清楚地看出它的立方体形状。把大颗粒的岩盐敲碎后,小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状,这是由钠离子、氯离子的受力情况决定的。如图所示,为岩盐晶体的平面结构,如果把钠离子和氯离子用直线连起来,将构成一系列大小相同的正方形。作分界线AB,使它平行于正方形的对角线;作分界线CD,使它平行于正方形的一边。在两线的左侧各取一个钠离子M和N,为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小,分别以M、N为圆心,作两个相同的扇形,不考虑扇形以外远处离子的作用。所有离子均可看成质点,且它们之间的相互作用遵从“平方反比”规律。已知相邻两个离子之间的引力大小为F,则下列说法正确的是( )
A.M所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
B.M所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
C.N所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
D.N所受扇形范围内的正负离子对它的合力为
9. (2025·浙江杭州·一模)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量,光学防抖技术可以消除这种影响。如图,镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连,两个相同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧,c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。拍照时,手机可实时检测手机框架的微小加速度a的大小和方向,依此自动调节c、d中通入的电流和的大小和方向(无抖动时和均为零),使镜头处于零加速度状态。下列说法正确的是( )
A.若沿顺时针方向,,则表明a的方向向右
B.若沿顺时针方向,,则表明a的方向向上
C.若a的方向沿左偏上,则沿顺时针方向,沿逆时针方向且
D.若a的方向沿右偏上,则沿顺时针方向,沿顺时针方向且
10. (2025·浙江金华·三模)在无线长通电直导线周围某点产生的磁感应强度B与距离r的一次方成反比,可表示为。现有一半径为R的薄壁长圆筒如图1,其壁上电流,在筒内侧磁感应强度处处为0,筒外侧磁场可等效为一位于圆筒中心电流强度为的长直导线所产生,则( )
A.圆筒侧壁单位面积受到的压力为
B.圆筒左半侧在O点产生的磁感应强度水平垂直纸面向里
C.若在圆筒外侧同轴心放置一逆时针的圆形电流如图2,则圆形电流受到圆筒的吸引力
D.若在圆筒轴线放置一反向电流也为长直细导线如图3,则圆筒侧壁单位面积受力
11. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,蹄形磁铁水平放置(N极在上),质量为的导体棒用两根轻质细导线悬挂,通入恒定电流,稳定时细导线与竖直方向的夹角为。两磁极间的磁场可看成匀强磁场,导体棒始终在两磁极之间,重力加速度为,则( )
A.导体棒中的电流方向为
B.单根导线上的拉力大小为
C.若电流大小加倍,再次稳定后角也加倍
D.若导体棒处磁场方向在竖直面内逆时针缓慢转过角,导线上拉力变小
12. (2025·浙江杭州·一模)质量均匀的钢管,一端支在粗糙的水平地面上,另一端被竖直绳悬挂着(如图所示),下列钢管受力示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
13. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力不为零
D.绳子拉力的作用力与杆的重力是一对平衡力
14. (2025·浙江·三模)如图所示,物块A与B用跨过滑轮的轻绳相连,稳定后,轻绳 OP与水平方向夹角为,OA和OB与OP的延长线的夹角分别为和。已知,地面对物块B的弹力为NB=80N,不计滑轮的重力及轻绳和滑轮之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A. B.物体A的重力40N
C.OP绳子的拉力为 D.地面对物体B的摩擦力为20N
15. (2025·浙江·一模)如图所示,三根等长的细绳一端对称地系在吊篮架上,另一端连结后经挂钩挂在杆子上。已知吊篮架和花盆的总质量为,下列说法正确的是( )
A.每根细绳的拉力大小均为
B.挂钩受到的拉力是由挂钩的形变引起的
C.三根细绳同时增加相等长度后,绳上拉力将变小
D.吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力
16. (2025·浙江温州·三模)宋应星的《天工开物》一书中记录了图1所示的用重物测量弓弦张力的“试弓定力”情景,简化示意图如图2所示,测量时将弦的中点悬挂于秤钩上,在质量为m的弓的中点处悬挂质量为M的重物,稳定时弦的张角。弦可视作遵循胡克定律的弹性轻绳,且始终在弹性限度内,不计弓的形变和一切摩擦,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.此时弦的张力为 B.此时弦的张力为
C.若增加重物的质量,弦的张角一定增大 D.若增加重物的质量,弦的张力一定增大
17. (2025·浙江绍兴·三模)如图所示,绳梯从天花板垂下来且最下端没有触及地面,某建筑工人正在爬绳梯,他的左脚踏于横木、右脚凌空,处于平衡状态,若建筑工人的重力为,绳梯的重力为,双手施加于横木的作用力大小为,方向竖直向下,下列说法正确的是( )
A.建筑工人受到两个力的作用
B.天花板对绳梯的作用力大小为
C.左脚施加于横木的作用力大小为
D.左脚对横木的作用力大于横木对左脚的作用力
18. (2025·浙江·模拟预测)如图所示是我国传统石拱桥的一个简化模型,由支撑底座和5个构件组成,桥关于构件3中轴线左右对称,构件2的重力大小为,构件1对构件2的作用力大小为,构件3对构件2的作用力大小为,则( )
A. B. C. D.
19. (2025·浙江·模拟预测)如图所示,质量为m的物体由两根轻绳吊起悬在空中处于静止状态,右侧绳子的另一端固定在高墙处的A点且与竖直方向的夹角为α,左侧绳子由人拉着且与竖直方向的夹角为β,现人站立不动而把手中的长绳缓慢释放,对于在物体接触墙前的过程,下列说法正确的是( )
A.两根绳子对物体拉力的合力变大 B.两绳子的拉力都变大
C.地面对人的摩擦力变小 D.地面对人的支持力变小
20. (2024·浙江·一模)如图所示,匀强磁场中有两个相同的弹簧测力计,测力计下方竖直悬挂一副边长为L,粗细均匀的匀质金属等边三角形,将三条边分别记为a、b、c。在a的左右端点M、N连上导线,并通入由M到N的恒定电流,此时a边中电流大小为I,两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向,两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.三条边a、b、c中电流大小相等
B.两次弹簧测力计示数
C.金属等边三角形的总质量
D.匀强磁场的磁感应强度
21. (2024·浙江·模拟预测)浙江某校实验桌上放一可水平自由转动的小磁针,并在其正上方固定一长直导线,小磁针静止时恰与直导线平行,如图所示。当导线中通有电流时,俯视向下观察发现小磁针沿顺时针向偏转了30°后静止,若该处地磁场的水平分量为,则下列判断正确的是( )
A.直导线中的电流方向为由东向西
B.通电直导线受到地磁场的作用力方向水平向西
C.电流在小磁针所在处的磁场的磁感应强度大小为
D.小磁针所在处合磁场的磁感应强度大小为
22. (2024·浙江嘉兴·一模)如图所示是某同学自制的测重装置,一轻质长方形绝缘框水平悬挂,可绕螺线管左端口的水平直径自由转动,框架的左端悬挂小重物,螺线管内的框架边缘绕有U型电路,段长为,恰好位于螺线管的中央,的长度均为。螺线管通有电流,U型电路通有电流,框架保持水平且静止。则( )
A.段受到的安培力水平向右
B.U型电路受到的安培力正比于
C.若同时改变与的电流方向,框架的左端下降
D.若仅增加螺线管线圈的匝数,框架受到的安培力变大
23. (2024·浙江温州·一模)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向上,半径为R的四分之三圆弧导线绕过圆心O垂直于纸面的转轴顺时针转动一周,导线中通有恒定电流I,下列说法正确的是( )
A.导线受到的安培力最小为
B.导线受到的安培力大小可能为
C.导线受到的安培力最大值为
D.导线受到的安培力方向始终垂直纸面向里
24. 如图所示,三根光滑绝缘细杆固定且汇交于点O,三者与竖直方向的夹角均相等且绕过O点的竖直线均匀分布。一带正电小球A固定在O点,另外三个完全相同且带电量均为+q的小球B、C、D分别穿在三根杆上。增加小球A所带的电荷量,可使上面三个小球同时升高并维持在同一高度,形成“鲜花盛开”之势。当小球A带电量为时,上面三个小球B、C、D所在位置组成的三角形边长为l,小球A到上面任一小球的距离为,此时,图中小球B受到的静电力大小为( )
A. B. C. D.
25. (2023·浙江·高考真题)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定,竖直截面如图所示。两板间距10cm,电荷量为、质量为的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S,小球静止时,细线与AB板夹角为30°;剪断细线,小球运动到CD板上的M点(未标出),则( )
A.MC距离为 B.电势能增加了
C.电场强度大小为 D.减小R的阻值,MC的距离将变大
1 / 7
学科网(北京)股份有限公司
$