專題01 力與物體的平衡（練習(xí)）（解析版）-2024年高考二輪復(fù)習(xí)

學(xué)而優(yōu)教有方專題01力與物體的平衡目錄TOC\o"1-1"\h\z\u\t"標(biāo)題2,3"01受力分析及其應(yīng)用 2考向一受力分析及相關(guān)問題 2考向二正交分解法及其應(yīng)用 5考向三活結(jié)與死結(jié)、動桿與定桿的彈力 502單物體、多物體的靜態(tài)平衡 9考向一整體法與隔離法 9考向二共點力的平衡及其應(yīng)用 1403動態(tài)平衡及極值問題 20考向一動態(tài)平衡問題 20考向二動態(tài)平衡問題中的臨界與極值問題 2304力電、力熱綜合平衡問題 26考向一力電綜合靜態(tài)平衡問題 26考向二力電綜合動態(tài)平衡問題 31考向三力熱綜合平衡問題 3501受力分析及其應(yīng)用考向一受力分析及相關(guān)問題1．（2023·重慶·高考真題）矯正牙齒時，可用牽引線對牙施加力的作用。若某顆牙齒受到牽引線的兩個作用力大小均為F，夾角為α（如圖），則該牙所受兩牽引力的合力大小為（）

A．B．C．D．【答案】B【詳解】根據(jù)平行四邊形定則可知，該牙所受兩牽引力的合力大小為故選B。2．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶，桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動，水管口持續(xù)有水流出，過一段時間桶會翻轉(zhuǎn)一次，決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是（）A．水桶自身重力的大小B．水管每秒出水量的大小C．水流對桶撞擊力的大小D．水桶與水整體的重心高低【答案】D【詳解】水管口持續(xù)有水流出而過一段時間桶會翻轉(zhuǎn)一次，說明主要原因是裝的水到一定量之后，導(dǎo)致水桶與水整體的重心往上移動，豎直向下的重力作用線偏離中心轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)致水桶不能穩(wěn)定平衡，發(fā)生翻轉(zhuǎn)，故選D。3．（2021·重慶·高考真題）如圖所示，人游泳時若某時刻手掌對水的作用力大小為F，該力與水平方向的夾角為，則該力在水平方向的分力大小為（）A． B． C．F D．【答案】D【詳解】沿水平方向和豎直方向?qū)⑹终茖λ淖饔昧Ψ纸猓瑒t有該力在水平方向的分力大小為故選D。4．（2023·嘉興·模擬預(yù)測）如圖所示，一只海豚在表演時躍出水面，此時海豚受到（）A．水的推力B．重力、水的推力C．重力、空氣的作用力D．重力、空氣的作用力、水的推力【答案】C【詳解】海豚躍出水面后，海豚受到自身重力及空氣阻力的作用，故選C。5．（2023·莆田·一模）如圖所示，有P、N兩塊質(zhì)量相同的物塊，在物塊P上施加一沿水平方向的外力F，使它們疊放在豎直面上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是（）A．物塊P一定受到4個力的作用 B．物塊P一定受到3個力的作用C．物塊N一定受到4個力的作用 D．物塊N可能受到6個力的作用【答案】A【詳解】A．如果P、N之間沒有摩擦力，則物塊P不能平衡，所以N對P有向左下的支持力和沿著接觸面向左上的摩擦力，物塊P一定受到4個力的作用，故A正確，B錯誤；CD．整體分析可知，墻對N有向上的摩擦力，大小等于兩者的重力之和，物塊N還受到重力、墻對N的支持力，P對N的支持力，P對N的摩擦力，所以物塊N一定受到5個力的作用，CD錯誤；故選A。6．（2023·山東濟(jì)南·濟(jì)南市歷城第二中學(xué)校考模擬預(yù)測）孔府是中國傳統(tǒng)建筑的杰出代表，采用了瓦片屋頂，屋頂結(jié)構(gòu)可簡化為如圖，弧形瓦片靜止在兩根相互平行的傾斜椽子正中間。已知椽子與水平面夾角均為θ，瓦片質(zhì)量為m，重力加速度為g，則（）A．每根椽子對瓦片的摩擦力大小為B．每根椽子對瓦片的支持力大小為C．椽子對瓦片支持力的合力大小為D．椽子對瓦片作用力的合力大小為【答案】A【詳解】A．兩根椽子對瓦片的摩擦力的合力為，摩擦力方向與椽子平行，所以每根椽子對瓦片的摩擦力大小為。故A正確；BC．兩根椽子對瓦片的支持力的合力為，瓦片有弧度，所以每根椽子對瓦片的支持力大小不是。故BC錯誤；D．椽子對瓦片的作用力包括支持力和摩擦力，合力大小為mg。故D錯誤。故選A。考向二正交分解法及其應(yīng)用7．（2022·重慶?高考真題）如圖所示，吸附在豎直玻璃上質(zhì)量為m的擦窗工具，在豎直平面內(nèi)受重力、拉力和摩擦力（圖中未畫出摩擦力）的共同作用做勻速直線運動。若拉力大小與重力大小相等，方向水平向右，重力加速度為g，則擦窗工具所受摩擦力（）A．大小等于 B．大小等于C．方向豎直向上 D．方向水平向左【答案】B【詳解】對擦窗工具進(jìn)行正視圖的受力分析如圖所示水平方向上拉力與擦窗工具所受摩擦力水平分量等大反向，豎直方向上重力與擦窗工具所摩擦力豎直分量等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如圖中所示，大小為故選B。考向三活結(jié)與死結(jié)、動桿與定桿的彈力8．（2023·四川成都·棠湖中學(xué)校考一模）如圖，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水平水管下方，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。蛛絲OM、ON與豎直方向的夾角分別為、，蜘蛛的重力為G。則蛛絲ON的拉力大小為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】受力分析如圖。根據(jù)平衡條件有，，解得故選C。9．（2024·山東德州·校聯(lián)考模擬預(yù)測）抖空竹是我國傳統(tǒng)體育運動之一，在民間流行的歷史至少在600年以上。如圖所示，若抖空竹者保持一只手不動，另一只手沿圖中的四個方向緩慢移動，忽略空竹轉(zhuǎn)動的影響，不計空竹和繩子間的摩擦力，且認(rèn)為細(xì)線不可伸長。下列說法正確的是（）A．沿虛線a向左移動時，細(xì)線的拉力將增大B．沿虛線b向上移動時，細(xì)線的拉力將減小C．沿虛線c斜向上移動時，細(xì)線的拉力將增大D．沿虛線d向右移動時，空竹所受的合力將增大【答案】C【詳解】A．空竹受力如圖所示。由于空竹緩慢移動，則其受力平衡，由平衡條件可知，設(shè)繩長為L，由幾何關(guān)系可知，當(dāng)一只手沿虛線a緩慢向左移動時，d減小，減小，增大，細(xì)線拉力F將減小，故A錯誤；B．當(dāng)沿虛線b向上移動時，d不變，不變，不變，細(xì)線拉力F不變，故B錯誤；C．當(dāng)沿虛線c斜向上移動時，d增大，增大，減小，細(xì)線拉力F將增大，故C正確。D．由于空竹緩慢移動，受力平衡，其合力大小始終為零，故D錯誤。故選C。10．（2023·四川宜賓·統(tǒng)考一模）如圖甲所示，一名登山愛好者正沿著豎直崖壁向上攀爬，繩的一端固定在較高處的A點，另一端拴在人的腰間點（重心處）。人攀爬的過程可以把人簡化為乙圖所示的物理模型：腳與崖壁接觸點為點，人的重力全部集中在點，到點可簡化為輕桿，為輕繩。已知長度不變，人在攀爬過程中的某時刻，構(gòu)成等邊三角形。下列說法正確的是（

）A．輕桿對人的支持力與人受到的重力是一對平衡力B．在此時刻，輕繩對人的拉力大小等于輕桿對人的支持力的大小C．輕繩在虛線位置、實線位置承受的拉力大小相等D．輕桿在虛線位置比實線位置承受的壓力小【答案】B【詳解】A．輕桿對人的支持力沿OC方向，重力方向豎直向下，且人還受到輕繩的拉力，故A錯誤；B．對人受力分析，人受到重力G、輕繩的拉力T和輕桿的支持力F，構(gòu)成力的三角形下圖所示由幾何知識可知，該力的三角形與三角形AOC相似，則有，由于此時刻構(gòu)成等邊三角形，則輕繩對人的拉力大小等于輕桿對人的支持力的大小，故B正確；C．由圖可知，AO為定值，AC在虛線位置時比實線位置時大，則根據(jù)上式可知，輕繩在虛線位置比實線位置承受的拉力大，故C錯誤；D．OC在虛線位置時都與在實線位置時相等，則根據(jù)上式可知，輕桿在虛線位置與實線位置時對人的支持力相等，則輕桿在虛線位置與實線位置承受的壓力相等，故D錯誤。故選B。02單物體、多物體的靜態(tài)平衡考向一整體法與隔離法1．（2023·山東·高考真題）餐廳暖盤車的儲盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端連接托盤。托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平。已知單個盤子的質(zhì)量為300g，相鄰兩盤間距1.0cm，重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，每根彈簧的勁度系數(shù)為（

）

A．10N/m B．100N/m C．200N/m D．300N/m【答案】B【詳解】由題知，取走一個盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平，則說明一個盤子的重力可以使彈簧形變相鄰兩盤間距，則有mg=3?kx,解得k=100N/m.故選B。2．（2023·江蘇·高考真題）如圖所示，“嫦娥五號”探測器靜止在月球平坦表面處。已知探測器質(zhì)量為m，四條腿與豎直方向的夾角均為θ，月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的。每條腿對月球表面壓力的大小為（

）

A． B． C． D．【答案】D【詳解】對“嫦娥五號”探測器受力分析有FN=mg月,則對一條腿有,根據(jù)牛頓第三定律可知每條腿對月球表面的壓力為。故選D。3．（2022·海南·高考真題）我國的石橋世界聞名，如圖，某橋由六塊形狀完全相同的石塊組成，其中石塊1、6固定，2、5質(zhì)量相同為m，3、4質(zhì)量相同為，不計石塊間的摩擦，則為（

）A． B． C．1 D．2【答案】D【詳解】六塊形狀完全相同的石塊圍成半圓對應(yīng)的圓心角為，每塊石塊對應(yīng)的圓心角為，對第塊石塊受力分析如圖結(jié)合力的合成可知對第2塊和第三塊石塊整體受力分析如圖，解得故選D。4．（2022·廣東·高考真題）圖是可用來制作豆腐的石磨。木柄靜止時，連接的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點是三根輕繩的結(jié)點，F(xiàn)、和分別表示三根繩的拉力大小，且。下列關(guān)系式正確的是（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】以點為研究對象，受力分析如圖由幾何關(guān)系可知由平衡條件可得，，聯(lián)立可得故D正確，ABC錯誤。故選D。5．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，水平放置的電子秤上有一磁性玩具，玩具由啞鈴狀物件P和左端有玻璃擋板的凹形底座Q構(gòu)成，其重量分別為和。用手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到P對手有靠向玻璃擋板的力，P與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)（即P和Q的其余部分均不接觸），P與Q間的磁力大小為F。下列說法正確的是（）A．Q對P的磁力大小等于B．P對Q的磁力方向豎直向下C．Q對電子秤的壓力大小等于＋FD．電子秤對Q的支持力大小等于＋【答案】D【詳解】AB．由題意可知，因手使P的左端與玻璃擋板靠近時，感受到P對手有靠向玻璃擋板的力，即Q對P有水平向左的磁力；P與擋板接觸后放開手，P處于“磁懸浮”狀態(tài)，則說明Q對P有豎直向上的磁力，則Q對P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，選項AB錯誤；CD．對PQ的整體受力分析，豎直方向電子秤對Q的支持力大小等于＋，即Q對電子秤的壓力大小等于＋，選項C錯誤，D正確。故選D。6．（2022·四川南充·四川省南充高級中學(xué)校考三模）如圖所示，木模A、B質(zhì)量均為m，通過三根輕質(zhì)豎直細(xì)線對稱連接，木模B靜止在水平面上。細(xì)線a、b、c上的張力大小分別用、、表示，水平面所受的壓力大小為，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（

）A．FN<2mg B．Fa-Fb-Fc=mgC．Fa+Fb+Fc=2mg D．Fa=Fb+Fc【答案】B【詳解】BD．對木塊A受力分析有，可得，故B正確，D錯誤；A．對A、B整體進(jìn)行受力分析，根據(jù)受力平衡可得，根據(jù)牛頓第三定律可得水平面所受的壓力大小為，故A錯誤；，C．由BD選項分析可得，由于與mg關(guān)系未知，故不能得到，故C錯誤。故選B。7．（2023·河北邢臺·河北巨鹿中學(xué)校聯(lián)考三模）清明時節(jié)，人們有用供果祭祀祖先的傳統(tǒng)。如圖所示，供桌上擺放果盤中共有4個大致相同的蘋果，下層放置3個蘋果，下層的每個蘋果與盤子的接觸面均水平，蘋果A放置在最上層。已知每個蘋果的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

A．其他蘋果對蘋果A的作用力的合力方向豎直向上B．其他蘋果與蘋果A之間的彈力大小均為C．下層的每個蘋果受到盤子的支持力大小均為D．下層的每個蘋果受到盤子的作用力均豎直向上【答案】A【詳解】A．蘋果A受到自身重力以及其他蘋果對A的作用力，由共點力平衡條件可知，其他蘋果對蘋果A的作用力的合力與蘋果A的重力大小相等、方向相反，A正確；B．其他蘋果與蘋果A之間的作用力在豎直方向上的分力之和等于蘋果A重力的大小，B錯誤；C．將4個蘋果看成一個整體，盤子對整體的支持力大小為，則下層每個蘋果受到盤子的支持力均大于，C錯誤；D．下層的每個蘋果受到盤面的支持力和摩擦力，盤子對下層每個蘋果的作用力斜向上，D錯誤。故選A。8．（2023·山東青島·統(tǒng)考三模）如圖是某種雙層晾衣籃，用質(zhì)地均勻的圓形鋼圈穿進(jìn)網(wǎng)布構(gòu)成兩個完全相同的籃子，上、下兩籃通過四根等長輕繩與鋼圈的四等分點相連；另有四根等長輕繩，它們一端與穿過輕桿的掛鉤系在一起，另一端連接上籃的四等分點。已知不裝衣物時，兩籃保持水平，晾衣籃的尺寸如圖中所示。下列說法正確的是（）

A．掛鉤受到繩的拉力大小是上方某一根輕繩拉力的4倍B．掛鉤受到繩的拉力大小是下方某一根輕繩拉力的4倍C．上方某一根輕繩的拉力大小是下方某一根輕繩拉力的2.5倍D．上方四根輕繩的拉力之和與下方四根輕繩的拉力之和大小相等【答案】C【詳解】A．如果上方的繩子是豎直，則掛鉤受到的拉力大小是上方某一根輕繩拉力的四倍，但上方的繩子不是豎直的，故掛鉤受到的拉力大小不是上方某一根輕繩拉力的四倍，故A錯誤；B．沒有考慮上方籃子的重力，掛鉤受到的拉力大小是下方某一根輕繩拉力的四倍與上方籃子的重力之和，故B錯誤；C．下方每一根繩子的拉力上方分析左邊這根繩子，高度為h，長度L=40cm，半徑r=24cm，可知繩子與豎直方向的夾角為37°，根據(jù)平衡條件可知，1根繩子的拉力可知，故C正確；D．上方四根輕繩的拉力之和的大小為2G，下方四根輕繩的拉力之和大小G，故D錯誤。故選C。9．（2023·廣東茂名·統(tǒng)考二模）如圖所示為戶外野炊時的一種便攜式三腳架，三根等長的輕桿通過輕質(zhì)鉸鏈組合在一起。現(xiàn)將三腳架放在水平地面上，吊鍋通過細(xì)鐵鏈懸掛在三腳架正中間，已知吊鍋和細(xì)鐵鏈的總重力為G，輕桿與豎直方向夾角均為30°，忽略支架與鉸鏈間的摩擦，則每根輕桿上承受的壓力為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據(jù)受力平衡，解得故選D?？枷蚨颤c力的平衡及其應(yīng)用10．（2023·浙江·高考真題）如圖所示，輕質(zhì)網(wǎng)兜兜住重力為G的足球，用輕繩掛于光滑豎直墻壁上的A點，輕繩的拉力為FT，墻壁對足球的支持力為FN，則(

)

A.FT<FN B.FT=【答案】共點力作用下物體的平衡

【答案】C

【詳解】對網(wǎng)兜和足球受力分析，設(shè)輕繩與豎直墻面夾角為θ，由平衡條件可知FT>G，F(xiàn)T>FN11．（2023·河北·高考真題）如圖，輕質(zhì)細(xì)桿上穿有一個質(zhì)量為的小球，將桿水平置于相互垂直的固定光滑斜面上，系統(tǒng)恰好處于平衡狀態(tài)。已知左側(cè)斜面與水平面成角，則左側(cè)斜面對桿支持力的大小為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】對輕桿和小球組成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，如圖,設(shè)左側(cè)斜面對桿AB支持力的大小為，由平衡條件有得.故選B。12．（2022·湖南·高考真題）2022年北京冬奧會跳臺滑雪空中技巧比賽場地邊，有一根系有飄帶的風(fēng)力指示桿，教練員根據(jù)飄帶的形態(tài)提示運動員現(xiàn)場風(fēng)力的情況。若飄帶可視為粗細(xì)一致的勻質(zhì)長繩，其所處范圍內(nèi)風(fēng)速水平向右、大小恒定且不隨高度改變。當(dāng)飄帶穩(wěn)定時，飄帶實際形態(tài)最接近的是（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由于風(fēng)速水平向右、大小恒定且不隨高度改變，可認(rèn)為單位長度飄帶受到的風(fēng)力相同，假設(shè)飄帶總長為，質(zhì)量為，由飄帶自由端向上選取任意一段，該部分飄帶的重力和所受風(fēng)力分別為，，該部分飄帶穩(wěn)定時受力平衡，受力分析如圖所示重力與風(fēng)力的合力與剩余部分間的張力是平衡力，設(shè)豎直方向的夾角為，則滿足，可知飄帶與豎直方向的角度與所選取的飄帶長度無關(guān)，在風(fēng)速一定時，飄帶與豎直方向的角度正切值恒定，則飄帶為一條傾斜的直線。故選A。13．（2023·廣東惠州·統(tǒng)考一模）在科學(xué)研究中，人們利用風(fēng)速儀測量風(fēng)速的大小，其原理如圖所示。儀器中有一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著一個金屬球。若某次受到沿水平方向來的風(fēng)時，穩(wěn)定后，金屬絲偏離豎直方向夾角為。已知風(fēng)力F與風(fēng)速v的大小關(guān)系為，k為常量，金屬球的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則風(fēng)速大小為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】對小球受力分析，有根據(jù)共點力平衡，有，，又因為，聯(lián)立解得故選A。14．（2023·遼寧·校聯(lián)考二模）如圖甲為明朝《天工開物》記載測量“號弦”張力的插圖，圖乙為示意圖，弓的質(zhì)量為m＝5kg，弦的質(zhì)量忽略不計，懸掛點為弦的中點。當(dāng)在弓的中點懸掛質(zhì)量為的重物，弦的張角為，，則弦的張力為（

）A．50N B．150N C．200N D．【答案】B【詳解】對懸掛點受力分析可得，可得T=150N故選B。15．（2023·遼寧·校聯(lián)考一模）如圖所示，斜拉橋可簡化為不對稱鋼索模型，橋面水平、塔柱豎直，已知AC、AB的拉力大小分別為、，且AC、AB與塔柱的夾角分別為、，且，地面對塔柱的作用力豎直向上。下列說法正確的是（

）A．鋼索的拉力會對塔柱產(chǎn)生兩個效果，一方面豎直向上拉塔柱，另一方面沿水平方向拉塔柱B．若橋面保持水平穩(wěn)定，則橋面的重心在D點的右側(cè)C．鋼索對塔柱的拉力的合力斜向右下方D．若橋面保持水平穩(wěn)定，則有【答案】D【詳解】A．鋼索的拉力會對塔柱產(chǎn)生兩個效果，一方面豎直向下拉塔柱，另一方面沿水平方向拉塔柱，A錯誤；B．橋面受到TAC、TAB與重力的作用處于平衡狀態(tài)，根據(jù)共點力平衡條件，重力經(jīng)過TAC、TAB的交點A，所以橋面的重心在橋面與立柱的交點D處，B錯誤；C．橋面受到TAC、TAB與重力的作用處于平衡狀態(tài)，鋼索對橋面拉力的合力豎直向上，則鋼索對塔柱的拉力的合力豎直向下，C錯誤；D．當(dāng)橋面保持水平穩(wěn)定時，橋面受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件得，D正確。故選D。16．（2023·福建泉州·福建省德化第一中學(xué)校聯(lián)考一模）港珠澳大橋的人工島創(chuàng)新圍島填土在世界范圍內(nèi)首次提出深插式鋼圓筒快速成島技術(shù)，1600t起重船“振浮8號”吊起巨型鋼筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中間填土形成人工島，如圖甲，每個圓鋼筒的直徑為22.5m，高度為55m，質(zhì)量為550t，由若干根特制起吊繩通過液壓機(jī)械抓手連接鋼筒。某次試吊將一個圓鋼筒吊在空中，每根繩與豎直方向的夾角為30°，如圖乙所示，每根繩所能承受的最大拉力為，圖乙中僅畫出兩根起吊繩，則至少需要多少根繩子才能成功起吊（，）（

）

A．7根 B．8根 C．9根 D．10根【答案】B【詳解】設(shè)n根繩拉力在豎直方向的分矢量和與重力大小相等、方向相反。則，由題知

，得。即至少需要8根繩子才能成功起吊。故選B。03動態(tài)平衡及極值問題考向一動態(tài)平衡問題1．（2021·湖南·高考真題）質(zhì)量為的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，為半圓的最低點，為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為的小滑塊。用推力推動小滑塊由A點向點緩慢移動，力的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是（）A．推力先增大后減小B．凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C．墻面對凹槽的壓力先增大后減小D．水平地面對凹槽的支持力先減小后增大【答案】C【詳解】AB．對滑塊受力分析，由平衡條件有，。滑塊從A緩慢移動B點時，越來越大，則推力F越來越大，支持力N越來越小，所以AB錯誤；C．對凹槽與滑塊整體分析，有墻面對凹槽的壓力為。則越來越大時，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；D．水平地面對凹槽的支持力為。則越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小，所以D錯誤；故選C。2．（2023·遼寧大連·育明高中?？家荒＃皟和W(xué)歸來早，忙趁東風(fēng)放紙鳶”，春天正是踏青放風(fēng)箏的好時節(jié)。如圖所示，在細(xì)線拉力的作用下，風(fēng)箏靜止在空中，若氣流對風(fēng)箏的作用力大小不變，下列說法正確的是（）A．地面受到人的作用力方向斜向右上方B．細(xì)線由實線位置變?yōu)樘摼€位置，細(xì)線的拉力變小C．細(xì)線由實線位置變?yōu)樘摼€位置，地面對人的支持力變大D．細(xì)線由實線位置變?yōu)樘摼€位置，地面對人的摩擦力變大【答案】B【詳解】A．人在地面上受豎直向下的重力、向上的支持力、向右的摩擦力和斜向左上方的細(xì)線拉力，所以人受到地面的作用力即支持力和摩擦力的合力，方向應(yīng)斜向右上方，由牛頓第三定律可知，地面受到人的作用力方向斜向左下方，故A錯誤；B．當(dāng)細(xì)線由實線位置變?yōu)樘摼€位置，對風(fēng)箏分析，繩子拉力T與風(fēng)箏重力G的夾角減小，若氣流對風(fēng)箏的作用力大小不變，作出力的三角形，如圖所示由此可知，細(xì)線的拉力減小，故B正確；CD．對人和風(fēng)箏整體分析，則有，。細(xì)線由實線位置變?yōu)樘摼€位置，氣流對風(fēng)箏的作用力F大小不變，方向與豎直方向的夾角變小，所以地面對人的摩擦力減小，地面對人的支持力N減小，故CD錯誤。故選B。3．（2023·河南開封·校考模擬預(yù)測）如圖所示，一直角支架固定在豎直面內(nèi)，一輕質(zhì)細(xì)繩a的一端A點掛一燈籠，另一端固定于支架水平部分的B點，另一輕質(zhì)細(xì)繩b一端固定于支架水平部分的C點，另一端連接一輕質(zhì)光滑滑鉤，滑鉤鉤住輕質(zhì)細(xì)繩a中間部分的O點，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，細(xì)繩b與豎直方向的夾角為。不計空氣對燈籠的影響，在細(xì)繩a的端點從B點緩慢移動到D點過程中，下列說法正確的是（）A．細(xì)繩a上的拉力逐漸變大 B．細(xì)繩a上的拉力先變大再變小C．夾角α不變 D．細(xì)繩b上的拉力逐漸變大【答案】D【詳解】AB．在細(xì)繩a的端點從B點緩慢移動到D點過程中，燈籠始終處于平衡狀態(tài)，繩的拉力始終平衡重力，a繩的拉力始終為燈籠的重力大小，AB均錯誤；C．根據(jù)平衡分析可知，b繩的力在的角平分線上，根據(jù)幾何關(guān)系可知，夾角變大，C錯誤；D．、兩個力夾角變小，兩個力大小不變，合力變大，故b繩拉力變大，D正確。故選D。4．（2024·河南信陽·信陽高中校考一模）一個表面光滑的半圓柱體固定于墻壁上，O點為截面圓心，球體上B點有一個可視為質(zhì)點的小球，通過細(xì)線連接在墻壁上的A點，下列說法正確的是（）

A．若細(xì)線長度和點位置不變，增加柱體半徑，則小球所受支持力增加B．若細(xì)線長度和點位置不變，增加柱體半徑，則小球所受支持力減小C．若細(xì)線長度和點位置不變，減小柱體半徑，則線上拉力增加D．若細(xì)線長度和點位置不變，減小柱體半徑，則線上拉力減小【答案】A【詳解】對小球進(jìn)行受力分析，可知它受重力，柱體給它的支持力，細(xì)線中拉力，做出力的矢量三角形如圖所示則有，AB．不變，重力不變，所以比值不變，增加柱體半徑，即增加，所以小球所受的支持力增加；減小柱體半徑，小球所受的支持力減小，故A正確，B錯誤；CD．不變，重力不變，所以比值不變，增加或減小柱體半徑，但是細(xì)線長度不變，拉力不變，故CD錯誤。故選A。考向二動態(tài)平衡問題中的臨界與極值問題5．（2023·四川成都·石室中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖甲所示是斧子砍進(jìn)木樁時的情境，其橫截面如圖乙所示，斧子的剖面可視作頂角為θ的等腰三角形，當(dāng)施加豎直向下的力F時，則（）

A．同一斧子，若施加的力F越小，越容易劈開木樁B．同一斧子，若施加的力F越大，越不容易劈開木樁C．施加相同的恒力F，θ越大的斧子，越容易壁開木樁D．施加相同的恒力F，θ越小的斧子，越容易劈開木樁【答案】D【詳解】AB．同一斧子，θ一定，F(xiàn)越大，其分力越大，越容易劈開木樁，故AB錯誤；CD．F一定時，θ越小的斧子，其分力越大，越容易劈開木樁，故C錯誤，D正確。故選D。6．（2023·陜西漢中·統(tǒng)考一模）圖甲是小王同學(xué)某次拎購物袋時的情景圖，其簡化示意圖如圖乙所示。為了方便攜帶，小王在購物袋上端的繩上打了一個結(jié)，使繩子縮短了一些。則小王拎著豎直靜止的購物袋時，下列說法正確的是（）A．繩子縮短后，兩段繩子的拉力大小都不變B．繩子縮短后，兩段繩子的拉力大小都變小C．繩子縮短后，小王對購物袋的作用力不變D．繩子縮短后，小王對購物袋的作用力減小【答案】C【詳解】AB．購物袋重力不變，故繩子縮短后，繩子間的夾角變大，故繩子上的拉力變大，故AB錯誤；CD．繩子縮短后，購物袋重力不變，小王對購物袋的作用力大小仍為重力大小，故C正確，D錯誤。故選C。7．（2023·山東菏澤·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，用細(xì)線將重力為100N的物塊懸掛在O點，在物塊上施加力F，在力F由水平方向逆時針緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中，物塊始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線與豎直方向成角，則（

）A．細(xì)線拉力先增大后減小 B．力F先增大后減小C．細(xì)線拉力的最大值為 D．力F的最小值為50N【答案】D【詳解】對物塊受力分析，作出如圖所示的矢量三角形可知在F由水平方向逆時針緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中，細(xì)線拉力T一直減小，根據(jù)共點力平衡可知T的最大值為，力F先減小后增大，F(xiàn)的最小值為故選D。04力電、力熱綜合平衡問題考向一力電綜合靜態(tài)平衡問題1．（2023·江蘇·高考真題）如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．L形導(dǎo)線通以恒定電流I，放置在磁場中．已知ab邊長為2l，與磁場方向垂直，bc邊長為l，與磁場方向平行．該導(dǎo)線受到的安培力為（

）

A．0 B．BIl C．2BIl D．【答案】C【詳解】因bc段與磁場方向平行，則不受安培力；ab段與磁場方向垂直，則受安培力為Fab=BI?2l=2BIl，則該導(dǎo)線受到的安培力為2BIl。故選C。2．（2023·浙江·高考真題）如圖所示，質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導(dǎo)體棒，通過兩根長均為l、質(zhì)量不計的導(dǎo)電細(xì)桿連在等高的兩固定點上，固定點間距也為L。細(xì)桿通過開關(guān)S可與直流電源或理想二極管串接。在導(dǎo)體棒所在空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上、大小為B的勻強(qiáng)磁場，不計空氣阻力和其它電阻。開關(guān)S接1，當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時，細(xì)桿與豎直方向的夾角固定點；然后開關(guān)S接2，棒從右側(cè)開始運動完成一次振動的過程中（

）

A．電源電動勢 B．棒消耗的焦耳熱C．從左向右運動時，最大擺角小于 D．棒兩次過最低點時感應(yīng)電動勢大小相等【答案】C【詳解】A．當(dāng)開關(guān)接1時，對導(dǎo)體棒受力分析如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得，解得。根據(jù)歐姆定律，解得故A錯誤；根據(jù)右手定則可知導(dǎo)體棒從右向左運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與二極管正方向相同，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為焦耳熱；導(dǎo)體棒從左向右運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與二極管相反，沒有機(jī)械能損失、B．若導(dǎo)體棒運動到最低點時速度為零，導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為焦耳熱為，根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)體棒完成一次振動速度為零時，導(dǎo)體棒高度高于最低點，所以棒消耗的焦耳熱故B錯誤；C．根據(jù)B選項分析可知，導(dǎo)體棒運動過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，所以從左向右運動時，最大擺角小于，故C正確；D．根據(jù)B選項分析，導(dǎo)體棒第二次經(jīng)過最低點時的速度小于第一次經(jīng)過最低點時的速度，根據(jù)可知棒兩次過最低點時感應(yīng)電動勢大小不相等，故D錯誤。故選C。3．（2023·浙江·高考真題）AB、CD兩塊正對的平行金屬板與水平面成30°角固定，豎直截面如圖所示。兩板間距10cm，電荷量為、質(zhì)量為的小球用長為5cm的絕緣細(xì)線懸掛于A點。閉合開關(guān)S，小球靜止時，細(xì)線與AB板夾角為30°；剪斷細(xì)線，小球運動到CD板上的M點（未標(biāo)出），則（

）A．MC距離為 B．電勢能增加了C．電場強(qiáng)度大小為 D．減小R的阻值，MC的距離將變大【答案】B【詳解】A．根據(jù)平衡條件和幾何關(guān)系，對小球受力分析如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得，。聯(lián)立解得，剪斷細(xì)線，小球做勻加速直線運動，如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得，故A錯誤；B．根據(jù)幾何關(guān)系可得小球沿著電場力方向的位移。與電場力方向相反，電場力做功為，則小球的電勢能增加，故B正確；C．電場強(qiáng)度的大小，故C錯誤；D．減小R的阻值，極板間的電勢差不變，極板間的電場強(qiáng)度不變，所以小球的運動不會發(fā)生改變，MC的距離不變，故D錯誤。故選B。4．（2021·江蘇·高考真題）在光滑桌面上將長為的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點的距離為，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線中的張力為（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】從上向下看導(dǎo)線的圖形如圖所示。導(dǎo)線的有效長度為2L，則所受的安培力大小，設(shè)繩子的張力為，由幾何關(guān)系可知，解得，故A正確，BCD錯誤。故選A.5．（2023·四川雅安·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，甲、乙兩個帶電金屬小球（均視為質(zhì)點）的質(zhì)量均為m，甲用長度為3L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛在O點，乙用長度為5L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線也懸掛在O點，甲靠在光滑絕緣的豎直墻壁上，甲、乙靜止時兩條細(xì)線之間的夾角正好為53°，重力加速度為g，靜電引力常量為k，，下列說法正確的是（）

A．甲、乙兩球的高度不相同B．甲、乙兩球一定帶等量的同種電荷C．甲、乙兩球帶電量的乘積等于D．細(xì)線對甲球的拉力大于mg【答案】C【詳解】A．甲用長度為3L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛在O點，乙用長度為5L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線也懸掛在O點，由于甲、乙靜止時兩條細(xì)線之間的夾角正好為53°，可根據(jù)幾何關(guān)系可知甲、乙兩球的高度一定相同，所受庫侖力方向水平，若不等高，二者夾角不可能為53°，故A錯誤；B．根據(jù)牛頓第三定律可知，甲、乙兩球之間的作用力為相互作用力，大小相同方向相反，由圖中可見兩球相互排斥，兩球帶同種電荷，但不一定等量，故B錯誤；C．根據(jù)平衡關(guān)系可知，解得，故C正確；D．甲球豎直方向根據(jù)平衡條件可知，細(xì)線對甲球的拉力等于，故D錯誤。故選C。6．（2023·海南·統(tǒng)考二模）用絕緣細(xì)線a、b將兩個帶電小球1和2連接并懸掛，已知小球2的重力為G，如圖所示，兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線a與豎直方向的夾角為30°，兩小球連線與水平方向夾角為30°，細(xì)線b水平，則（）A．小球1帶電量一定小于小球2的帶電量B．細(xì)線a拉力大小為C．細(xì)線b拉力大小為D．小球1與2的質(zhì)量比為【答案】B【詳解】A．由，可知，不能確定小球1與小球2的帶電量，故A不符合題意；C．對小球2，由平衡條件可得，，解得細(xì)線b拉力大小為，故C不符合題意；BD．對小球1，由平衡條件可得，解得細(xì)線a拉力大小為，小球1與2的質(zhì)量比為，故B符合題意，D不符合題意。故選B。考向二力電綜合動態(tài)平衡問題7．（2023秋·湖南長沙·高三長郡中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，物塊M靜止在粗糙絕緣水平桌面上，輕質(zhì)絕緣繩通過小滑輪把帶電小球Q與物塊M連接，在滑輪正下方一定距離的豎直絕緣墻上固定一帶電小球P，初始時P，Q電荷量均為，細(xì)繩拉直與豎直方向夾角為，假設(shè)P電荷量保持不變，Q緩慢漏電，在Q電荷量自變?yōu)檫^程中，兩球均可看作點電荷，且M始終不動，下列說法正確的是（）A．M受到的摩擦力變小 B．M受到的摩擦力變大C．PQ之間的距離變?yōu)樵瓉淼?D．PQ之間的距離變?yōu)樵瓉淼摹敬鸢浮緿【詳解】如圖所示Q受重力、繩子的拉力及庫侖力；將重力與庫侖力合成，其合力應(yīng)與拉力大小相等方向相反，由相似三角形可知。則d漸漸減小，可知F減小，T不變，M受到的摩擦力，變。在Q電荷量自變?yōu)檫^程中，庫侖斥力，整理得。因為比值不變，所以PQ之間的距離變?yōu)樵瓉淼摹９蔬xD。8．（2023秋·寧夏銀川·高二六盤山高級中學(xué)校考期中）如圖所示，質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x軸正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為θ。則下列說法正確的是（

）A．磁場可以沿x方向B．若磁場的方向沿y軸的正方向，則C．若磁場的方向z沿軸的負(fù)方向，則D．改變磁場的方向，保持導(dǎo)線位置不變，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值【答案】D【詳解】A．若磁場沿x方向，則磁場與電流平行，安培力為零，不符合題意，A錯誤；B．若磁場的方向沿y軸的正方向，根據(jù)左手定則，安培力方向沿z軸正方向，即，則，B錯誤；C．若磁場的方向z沿軸的負(fù)方向，安培力方向沿y軸正方向，則，則，C錯誤；D．當(dāng)安培力方向與繩垂直斜向上時，安培力最小，則，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為。D正確。故選D。9．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）如圖所示，三條不可伸長的輕繩、、結(jié)于點，質(zhì)量為，電荷量為的小球被輕繩系著，的長度為，距點正下方處固定一個電荷量為的小球。初始時，小球在延長線上靜止，由于球不斷漏電，小球的位置不斷下降，再次平衡時位于點（圖中未標(biāo)出），與豎直方向夾角為60°。已知重力加速度為，則下列說法正確的是（）A．小球下降過程中繩上張力一直增大B．下降過程中繩上的最大張力為C．下降過程中繩上的最大張力為D．再次平衡時，球帶的電荷量為【答案】B【詳解】A．對球受力分析如圖所示此三力組成的封閉三角形與相似，所以，解得，大小不變，故A錯誤；D．初態(tài)，末態(tài)，則，，可得故D錯誤；BC．對結(jié)點進(jìn)行分析，繩、中的拉