專題01力與物體的平衡

專題01力與物體的平衡TOC\o"13"\p""\h\u01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖102考情分析·解密高考203高頻考點(diǎn)·以考定法22一、受力分析2二、靜態(tài)平衡3三、動態(tài)平衡3四、電磁場中的受力平衡問題449考向1：整體法與隔離法在多個(gè)物體中的應(yīng)用9考向2：受力分析中的臨界極值問題11考向:3：動態(tài)平衡的綜合運(yùn)用1304核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破1505創(chuàng)新好題·輕松練24考點(diǎn)內(nèi)容要求學(xué)習(xí)目標(biāo)受力分析II掌握整體法和隔離法在多個(gè)物體中的受力分析；掌握處于靜態(tài)平衡中的物體的受力分析，熟練運(yùn)用力的合成與分解、力的正交分解法處理處理物體的受力平衡問題；掌握圖解法、相識三角形法和拉米定律在動態(tài)平衡問題中的應(yīng)用；靜態(tài)平衡II動態(tài)平衡II電磁場中的受力平衡問題II一、受力分析1．受力分析的步驟(1)明確研究對象(如一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)物體或一個(gè)系統(tǒng))，并將其隔離，分析周圍物體對它施加的力。(2)按以下順序分析受力說明：分析彈力和摩擦力時(shí)，要對研究對象與周圍的每處接觸面都考慮。2．受力分析的技巧整體法與隔離法若分析系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的作用力，只能將受力物體隔離出來分析；若不涉及系統(tǒng)內(nèi)部物體間的相互作用力，只分析系統(tǒng)外部的物體對系統(tǒng)的作用力，整體法往往比隔離法更方便一些轉(zhuǎn)換研究對象法有時(shí)要分析物體A對B的作用力，以B為研究對象較麻煩時(shí)，可先分析B對A的作用力，再依據(jù)牛頓第三定律得出A對B的作用力假設(shè)法分析彈力或摩擦力時(shí)可先假設(shè)該力存在或不存在，看物體的運(yùn)動狀態(tài)是否符合題意動力學(xué)分析法根據(jù)物體運(yùn)動狀態(tài)需要的受力條件分析未知力注意：對研究對象所受力的大小、方向，哪些已知、哪些未知要明確。二、靜態(tài)平衡1．物體的平衡（1）平衡狀態(tài)：靜止或做勻速直線運(yùn)動。（2）平衡條件：物體所受力的合力為零（即加速度為0）。2．處理靜態(tài)平衡問題的基本思路3．靜態(tài)平衡問題的四種求解方法合成法物體在多個(gè)力的作用下平衡時(shí)，任意一個(gè)力與其他力的合力等大反向效果分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡時(shí)，將某一個(gè)力按作用效果分解，則分力與其他兩個(gè)力分別平衡正交分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，將所有力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件矢量三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移使三力組成一個(gè)首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解未知力三、動態(tài)平衡1.動態(tài)平衡概念：即物體在變力作用下處于平衡狀態(tài)。物體在緩慢移動過程中，可以認(rèn)為物體時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，其所受合力時(shí)刻為零。2.動態(tài)平衡問題解題思路與方法（1）三力作用下動態(tài)平衡的分析方法（2）三力作用下動態(tài)平衡中的極值問題若一個(gè)力為恒力，另一個(gè)力的方向恒定，在三力的矢量三角形中，當(dāng)已知恒力為斜邊，方向恒定的力為直角邊構(gòu)成直角三角形時(shí)，大小、方向均未知的力此狀態(tài)為最小值。四、電磁場中的受力平衡問題1．狀態(tài)分析（1）帶電體在勻強(qiáng)電場中受到的電場力一定為恒力。帶電體在勻強(qiáng)磁場中受到的洛倫茲力不一定為恒力，洛倫茲力的大小會隨著速度大小的改變而改變，方向一直與速度垂直，會隨著速度方向的改變而改變。（2）空間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場和重力場，帶電體若在垂直磁場的方向上做直線運(yùn)動，速度一定不變，即處于平衡狀態(tài)，合力為零。2.思維與方法處理電磁場中的受力平衡問題是指在電場力、安培力、洛倫茲力參與下的平衡問題。處理方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，把方法和規(guī)律進(jìn)行遷移應(yīng)用即可?！镜淅?】（2023·江蘇·統(tǒng)考高考真題）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16。每條腿對月球表面壓力的大小為（

A．mg4 B．mg4cosθ C．【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F根據(jù)牛頓第三定律可知每條腿對月球表面的壓力為mg24故選D?！镜淅?】（2023·海南·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，一光滑絕緣軌道水平放置，直徑上有A、B兩點(diǎn)，AO=2cm，OB=4cm，在AB固定兩個(gè)帶電量分別為Q1、Q2的正電荷，現(xiàn)有一個(gè)帶正電小球靜置于軌道內(nèi)側(cè)P點(diǎn)（小球可視為點(diǎn)電荷），已知AP：BP=n：1，試求Q1：Q2是多少（

）A．2n2：1 B．4n2：1 C．2n3：1 D．4n3：1【答案】C【詳解】對小球受力分析如圖所示由正弦定理有，，其中∠CPH=∠OPB，∠CHP=∠HPD=∠APO其中△APO中，同理有，，其中，，聯(lián)立有Q1：Q2=2n3：1故選C。【典例3】（2022·河北·統(tǒng)考高考真題）如圖，用兩根等長的細(xì)繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的點(diǎn)，將木板以底邊為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉(zhuǎn)動過程中（）A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大 B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細(xì)繩上的拉力均先增大后減小 D．兩根細(xì)繩對圓柱體拉力的合力保持不變【答案】B【詳解】設(shè)兩繩子對圓柱體的拉力的合力為，木板對圓柱體的支持力為，繩子與木板夾角為，從右向左看如圖所示在矢量三角形中，根據(jù)正弦定理，在木板以直線為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動直至水平過程中，不變，從逐漸減小到0，又，且，可知，則可知從銳角逐漸增大到鈍角，根據(jù)，由于不斷減小，可知不斷減小，先增大后減小，可知先增大后減小，結(jié)合牛頓第三定律可知，圓柱體對木板的壓力先增大后減小，設(shè)兩繩子之間的夾角為，繩子拉力為，則，可得，不變，逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B?！镜淅?】（2022·湖南·統(tǒng)考高考真題）如圖（a），直導(dǎo)線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO′的磁場，與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，其截面圖如圖（b）所示。導(dǎo)線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是（

）A．當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖（a）右側(cè)位置時(shí)，導(dǎo)線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導(dǎo)線對懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比【答案】D【詳解】A．當(dāng)導(dǎo)線靜止在圖（a）右側(cè)位置時(shí)，對導(dǎo)線做受力分析有可知要讓安培力為圖示方向，則導(dǎo)線中電流方向應(yīng)由M指向N，A錯(cuò)誤；BCD．由于與OO′距離相等位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且不隨時(shí)間變化，有，F(xiàn)T=mgcosθ則可看出sinθ與電流I成正比，當(dāng)I增大時(shí)θ增大，則cosθ減小，靜止后，導(dǎo)線對懸線的拉力FT減小，BC錯(cuò)誤、D正確。故選D?！镜淅?】（2022·遼寧·高考真題）如圖所示，帶電荷量為的球1固定在傾角為光滑絕緣斜面上的a點(diǎn)，其正上方L處固定一電荷量為的球2，斜面上距a點(diǎn)L處的b點(diǎn)有質(zhì)量為m的帶電球3，球3與一端固定的絕緣輕質(zhì)彈簧相連并在b點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)彈簧的壓縮量為，球2、3間的靜電力大小為。迅速移走球1后，球3沿斜面向下運(yùn)動。為重力加速度，球的大小可忽略，下列關(guān)于球3的說法正確的是（）A．帶負(fù)電 B．運(yùn)動至a點(diǎn)的速度大小為C．運(yùn)動至a點(diǎn)的加速度大小為 D．運(yùn)動至ab中點(diǎn)時(shí)對斜面的壓力大小為【答案】BCD【詳解】A．由題意可知三小球構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，小球1和3之間的力大于小球2和3之間的力，彈簧處于壓縮狀態(tài)，故小球1和3一定是斥力，小球1帶正電，故小球3帶正電，故A錯(cuò)誤；B．小球3運(yùn)動至a點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長量等于，根據(jù)對稱性可知，小球2對小球3做功為0；彈簧彈力做功為0，故根據(jù)動能定理有，解得，故B正確；C．小球3在b點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球3的電荷量為q，有設(shè)彈簧的彈力為F，根據(jù)受力平衡，沿斜面方向有，解得小球運(yùn)動至a點(diǎn)時(shí)，彈簧的伸長量等于，根據(jù)對稱性可知，解得，故C正確；D．當(dāng)運(yùn)動至ab中點(diǎn)時(shí)，彈簧彈力為0，此時(shí)小球2對小球3的力為斜面對小球的支持力為，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)π泵娴膲毫Υ笮椋蔇正確。故選BCD?？枷?：整體法與隔離法在多個(gè)物體中的應(yīng)用1．（2023·湖南衡陽·衡陽縣第三中學(xué)校考模擬預(yù)測）如圖所示，質(zhì)量為2m的物塊C置于傾角為37°的斜面D上，C通過一細(xì)線繞過光滑定滑輪系于P點(diǎn)，P為細(xì)線QP、EP、BP的結(jié)點(diǎn)，質(zhì)量為m的小球B置于光滑的半球體A上，半球體A的半徑為R，O為球心。已知，，EP水平，PQ豎直，且Q、P、O在同一直線上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球B可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則下列說法正確的是（）A．細(xì)線PB的拉力大小為B．細(xì)線PE和細(xì)線PB的拉力大小相等C．半球體A受到地面的摩擦力和斜面D受到地面的摩擦力大小相等D．物塊C受到斜面D的摩擦力方向沿斜面向下【答案】C【詳解】A．對小球B做受力分析，如圖所示由于力的三角形與相似，可得，解得，，，故A錯(cuò)誤；B．對結(jié)點(diǎn)P受力分析，線PE的拉力大小等于細(xì)線PB的拉力在水平方向的分力大小，所以細(xì)線PE的拉力小于細(xì)線PB的拉力，故B錯(cuò)誤；D．由上述項(xiàng)分析可知則對于C有，，所以斜面D對C的摩擦力方向沿斜面向上，故D錯(cuò)誤；C．對A、B整體受力分析，A所受地面的摩擦力大小等于細(xì)線PB的拉力在水平方向的分力大小，對C和斜面整體受力分析，斜面受到地面的摩擦力大小等于細(xì)線PE的拉力大小，故C正確。故選C。2．（2023·安徽淮北·統(tǒng)考一模）如圖所示，A、B兩小球帶等量異種電荷，電荷量為q，A球被一根絕緣輕繩系于O點(diǎn)，B球固定在絕緣輕桿上，兩球穩(wěn)定時(shí)位于同一高度，輕繩與豎直方向夾角為60°。已知兩球質(zhì)量均為m，重力加速度為g，靜電力常量為k。則下列說法正確的是（）A．A、B兩球距離kB．OA繩拉力大小為3C．B球?qū)p桿的作用力大小為2mgD．若B球電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，穩(wěn)定后，A、B間庫侖力大小變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】C【詳解】AB．對A球分析，受重力mg、繩的拉力T和庫侖力F，由平衡條件得,TTcos60°=mg,解得F=3mg對B球分析，受重力mg、庫侖力F和輕桿的作用力N，由平衡條件得N=F2+mgD．若B球電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，穩(wěn)定后，A球會繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動使得輕繩與豎直方向夾角變大，A、B間距離變小，A、B間庫侖力大小會大于原來的2倍，故D錯(cuò)誤。故選C。考向2：受力分析中的臨界極值問題3．（2022·陜西渭南·統(tǒng)考一模）質(zhì)量為m的物體，放在質(zhì)量為M的斜面體上，斜面體放在水平粗糙的地面上，物體和斜面體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。當(dāng)在物體上施加一個(gè)水平力F，且F由零逐漸加大到Fm的過程中，物體和斜面體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)。在此過程中，下列判斷正確的是（）A．斜面體對物體的支持力逐漸增大 B．斜面體對物體的摩擦力逐漸增大C．地面受到的壓力逐漸增大 D．地面對斜面體的摩擦力由零逐漸增大到F【答案】AD【詳解】AB．對物體進(jìn)行受力分析，物體受到重力mg、水平力F、斜面的支持力N1及摩擦力f1，如圖1（摩擦力f1方向、大小不確定），當(dāng)F=0時(shí)，物體受到的靜摩擦力大小為f1=mgsinα方向沿斜面體向上；支持力大小N1=mgcosα在F不為零時(shí)，斜面體對物體的支持力N1=mgcosα＋Fsinα所以F增大時(shí)支持力逐漸增大；對于靜摩擦力，當(dāng)Fcosα≤mgsinα?xí)r，靜摩擦力大小f1=mgsinαFcosα可知靜摩擦力f1隨F的增大而減小，當(dāng)Fcosα>mgsinα?xí)r，靜摩擦力f1=Fcosαmgsinα靜摩擦力f1隨F的增大而增大，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．對整體受力分析，受到總重力（M＋m）g、地面的支持力N2、靜摩擦力f2和水平推力F，如圖2，由平衡條件得，N2=（M＋m）g，f2=F可知當(dāng)F增大時(shí)，N2不變，地面對斜面體的摩擦力f2由零逐漸增大到Fm，根據(jù)牛頓第三定律得知，地面受到的壓力N2′=N2，，保持不變，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。4．（2023·全國·三模）一傾角為30°的斜劈放在水平地面上，物塊與斜劈間的動摩擦因數(shù)為μ=33，現(xiàn)給物體施加如圖所示的力F，F(xiàn)與豎直方向夾角為30°，物塊沿斜面下滑，斜劈仍靜止，已知，斜劈的質(zhì)量為M，物塊的質(zhì)量為m，設(shè)地面對斜劈的支持力為FNA．FN>(M+m)g C．f=0 D．f≠0【答案】AC【詳解】由題意可知，μ=所以物塊在沒有施加外力F時(shí)，可以沿斜面勻速下滑，此時(shí)物塊受重力、支持力和摩擦力作用，三力平衡，所以支持力和摩擦力的合力與重力等大反向。根據(jù)牛頓第三定律可知，物體對斜面體的作用力方向豎直向下，大小等于mg。施加力F后，物塊受重力、支持力、摩擦力和推力F，導(dǎo)致支持力變大，因?yàn)镕所以支持力和滑動摩擦力同比增加，故其合力的方向不變，大小增大。根據(jù)牛頓第三定律，物體對斜面體的壓力和滑動摩擦力的合力方向也不變，豎直向下，大小大于mg，因此對M受力分析可知FN>故選AC?？枷?3：動態(tài)平衡的綜合運(yùn)用5．（2023·全國·模擬預(yù)測）如圖，傾角為θ的斜面固定在墻角，質(zhì)量為M的尖劈放置在斜面上，尖劈的右側(cè)面豎直，用輕繩系住一個(gè)質(zhì)量為m的球緊靠在尖劈的右側(cè)，輕繩與斜面平行，球與尖劈的接觸面光滑，斜面對尖劈的靜摩擦力恰好為0，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。沿球心O對球施加一個(gè)水平向左的恒定推力F，系統(tǒng)仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。則（）A．尖劈的質(zhì)量M與球的質(zhì)量m之比為tanB．對球施加水平推力后，輕繩的拉力不變C．對球施加水平推力后，尖劈對斜面的壓力不變D．對球施加水平推力后，斜面對尖劈的摩擦力可能仍為0【答案】B【詳解】A．對球施加水平推力前，以尖劈和球整體為研究對象，如圖1，可知輕繩的拉力T=斜面對尖劈的支持力，N以球?yàn)檠芯繉ο?，如圖2，可知輕繩的拉力T=mgsinθ，故A錯(cuò)誤。B．以球?yàn)檠芯繉ο?，可知對球施加水平推力后不影響豎直方向力的大小，輕繩的拉力不變，如圖3，故B正確。C．以尖劈和球整體為研究對象，對球施加水平推力后，如圖4，有N總重力不變，可得斜面對尖劈的彈力變大，即尖劈對斜面的壓力變大；輕繩拉力T不變，總重力不變，施加推力F后，要保持平衡，有T+F則斜面對尖劈的摩擦力沿斜面向下，斜面對尖劈的摩擦力不可能為0，故CD錯(cuò)誤。故選B。6．（2023·海南省直轄縣級單位·文昌中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示，豎直平面內(nèi)固定一半徑為R的光滑圓軌道；一彈性繩原長為，上端固定在圓軌道的頂端，下端系一重力為G的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），小球套在圓軌上處于平衡狀態(tài)。已知彈性繩的彈力遵循胡克定律，勁度系數(shù)為k，彈性繩始終處于彈性限度內(nèi)，彈性繩的重力不計(jì)，則此時(shí)彈性繩的彈力大小為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】小球受重力G、圓軌道的支持力N和彈性繩的彈力F三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示。設(shè)彈性繩與豎直方向間的夾角為，根據(jù)幾何關(guān)系可知，重力G和圓軌道的支持力N與彈性繩之間的夾角相同，故重力G和圓軌道的支持力N大小相等，根據(jù)胡克定律有，根據(jù)力的平衡條件有，聯(lián)立解得，B正確。故選B。1．（2024·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，“V”形槽兩側(cè)面之間的夾角為60°，質(zhì)量為m的圓柱形工件放在“V”形槽中，初始時(shí)槽的棱位于水平地面上，槽的兩側(cè)面關(guān)于過的豎直面對稱?，F(xiàn)在點(diǎn)施加一豎直向上的力F，將槽以點(diǎn)O為支點(diǎn)緩慢抬起，抬起過程中，槽的兩側(cè)面始終關(guān)于過的豎直面對稱，且當(dāng)槽的棱與水平面的夾角為37°時(shí)，工件恰好能勻速下滑。已知工件與槽兩個(gè)側(cè)面間的動摩擦因數(shù)相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，，重力加速度為g，則從抬起槽到工件開始勻速下滑的過程中，下列說法中正確的是（）A．工件對槽的作用力逐漸增大 B．工件與槽兩側(cè)面間的最大靜摩擦力逐漸減小C．工件與槽兩側(cè)面間的摩擦力逐漸減小 D．工件與槽之間的動摩擦因數(shù)為0.35【答案】B【詳解】A．整個(gè)過程中工件始終處于平衡狀態(tài)，工件受到重力、槽對它的支持力和摩擦力，所以支持力和摩擦力的合力總是與重力等大反向，即工件對槽的作用力不變，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)兩個(gè)側(cè)面對工件的支持力的合力大小為，摩擦力的合力大小為，則工件的受力情況如圖1所示，由平衡條件知，，隨著的增大，減小，增大，又由于槽兩側(cè)面與過的豎直面始終對稱，則兩側(cè)面的支持力與它們合力的關(guān)系如圖2所示，由幾何關(guān)系可知，所以兩側(cè)面對工件的支持力逐漸減小，由于最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，故最大靜摩擦力逐漸減小，故B正確：C．每個(gè)側(cè)面對工件的摩擦力都平行向上，所以每個(gè)側(cè)面與工件間的摩擦力大小均為，即它們均增大，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)時(shí)，由，解得，故D錯(cuò)誤。故選B。2．（2023·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）輕質(zhì)絲綢放置在光滑斜面上，若固定絲綢，將物塊B放置在絲綢上，恰能靜止?，F(xiàn)將物塊A、B放置在絲綢上，用沿斜面向上的力F拉物塊A，絲綢不固定，系統(tǒng)保持靜止，如圖所示；已知物塊A、B的質(zhì)量分別為、，與絲綢的動摩擦因數(shù)分別為、，則（）A．若，不可能大于 B．若，有可能大于C．只增加，物塊B可能相對于絲綢滑動 D．只增加F，物塊A一定相對于絲綢滑動【答案】A【詳解】AB．設(shè)斜面傾角為θ，將物塊A、B放在絲綢上，用沿斜面向上的力F拉物塊A，系統(tǒng)保持靜止，有若μA=μB，則mB≤mA；若μA<μB，則mA>mB；故A正確，B錯(cuò)誤；C．固定絲綢，將物塊B放置在絲綢上，恰能靜止，有，只增加，上式仍然成立，物塊B相對于絲綢不會滑動，故C錯(cuò)誤；D．由絲綢保持靜止可知，A受絲綢的摩擦力為靜摩擦力，方向沿斜面向下，不一定達(dá)到最大靜摩擦力，只增加F，物塊A相對于絲綢不一定滑動，故D錯(cuò)誤。故選A。3．（2024·廣東惠州·統(tǒng)考三模）如圖（a）所示，野營三腳架由三根對稱分布的輕質(zhì)細(xì)桿構(gòu)成（忽略細(xì)桿重力），炊具與食物的總質(zhì)量為m，各桿與水平地面的夾角均為60°。盛取食物時(shí)，用光滑鐵鉤緩慢拉動吊繩使炊具偏離火堆，如圖（b）所示。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．拉動吊繩過程中，鐵鉤對吊繩的作用力沿水平方向B．拉動吊繩過程中，吊繩上的拉力大小不變C．烹煮食物時(shí)，細(xì)桿對地面的作用力大小均為mgD．烹煮食物時(shí)，三根細(xì)桿受到地面的摩擦力方向相同【答案】B【詳解】A．拉動吊繩過程中，節(jié)點(diǎn)受到豎直向下的繩子拉力、斜向上的的繩子拉力，以及鐵鉤對吊繩的作用力，在拉動吊繩過程中，斜向上的的繩子拉力的方向改變，根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知鐵鉤對吊繩的作用力方向斜向上且不斷變化，故A錯(cuò)誤；B．拉動吊繩過程中，炊具與食物受力平衡，故繩子的拉力等于炊具與食物的重力，故大小不變，故B正確；C．根據(jù)共點(diǎn)力平衡有可得，烹煮食物時(shí)，各桿對地面的壓力大小均為，故C錯(cuò)誤；D．烹煮食物時(shí)，各桿受到地面的摩擦力大小均為，故D錯(cuò)誤。故選B。4．（2024·安徽·統(tǒng)考一模）如圖所示，輕繩1兩端分別固定在M、N兩點(diǎn)（N點(diǎn)在M點(diǎn)右上方），輕繩1上套有一個(gè)輕質(zhì)的光滑小環(huán)O，質(zhì)量為m的物塊P通過另一根經(jīng)繩2懸掛在環(huán)的下方，處于靜止?fàn)顟B(tài)，?，F(xiàn)用一水平向右的力F緩慢拉動物塊，直到輕繩2與連線方向垂直。已知重力加速度為g。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．施加拉力F前，輕繩1的張力大小為B．物塊在緩慢移動過程中，輕繩2的延長線始終平分C．物塊在緩慢移動過程中，輕繩2的張力越來越大D．物塊在緩慢移動過程中，經(jīng)繩1的張力可能先增大后減小【答案】D【詳解】A．施加拉力F前，以小環(huán)O為對象，受到輕繩2的拉力等于物塊P的重力，豎直方向根據(jù)受力平衡可得，解得輕繩1的張力大小為，故A正確，不滿足題意要求；B．物塊在緩慢移動過程中，以小環(huán)O為對象，由于小環(huán)O兩側(cè)輕繩1的張力大小總是相等，則小環(huán)O兩側(cè)輕繩1的張力合力沿平分線上，根據(jù)受力平衡可知，輕繩2的延長線始終平分，故B正確，不滿足題意要求；C．物塊在緩慢移動過程中，輕繩2與豎直方向的夾角逐漸增大，以物塊為對象，根據(jù)受力平衡可得，，可知，可知輕繩2的張力越來越大，故C正確，不滿足題意要求；D．物塊在緩慢移動過程中，由于M、N之間的輕繩1長度不變，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，小環(huán)O的運(yùn)動軌跡為橢圓，M、N為橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)；當(dāng)輕繩2與連線方向垂直時(shí)，小環(huán)O剛好位于橢圓的短軸頂點(diǎn)上，根據(jù)橢圓知識可知此時(shí)最大，則此過程逐漸增大，以小環(huán)O為對象，根據(jù)受力平衡可得可得，可知此過程經(jīng)繩1的張力一直增大，故D錯(cuò)誤，滿足題意要求。故選D。5．（2024·貴州·統(tǒng)考一模）如圖所示，光滑斜面上小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，斜面置于粗糙水平地面上，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知細(xì)繩與豎直方向夾角為θ，斜面傾角為α=45°（θ<α），現(xiàn)用力向右緩慢推斜面（推力在圖中未畫出），當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角θ=α?xí)r，撤去推力。則下列說法正確的是（

）A．緩慢推動斜面時(shí)，斜面對小球的支持力保持不變B．緩慢推動斜面時(shí)，細(xì)繩對小球的拉力大小保持不變C．θ=α?xí)r，地面對斜面體的摩擦力水平向左D．θ=α?xí)r，細(xì)繩對小球的拉力大小等于斜面對小球的支持力大小【答案】D【詳解】AB．小球受力如圖由圖可知，緩慢推動斜面時(shí)，斜面對小球的支持力僅其方向保持不變，細(xì)繩對小球的拉力大小及方向均發(fā)生變化，故AB錯(cuò)誤；C．時(shí)，地面對斜面體的摩擦力水平向右，故C錯(cuò)誤；D．時(shí)，由矢量三角形法則可知細(xì)繩對小球的拉力大小等于斜面對小球的支持力大小，故D正確。故選D。6．（多選）（2024·四川成都·?？家荒＃┤鐖D所示，在傾角為的粗糙斜面上放一物體重力為，斜面為矩形。現(xiàn)在用于底邊平行的恒力推物體，物體恰好能沿斜面的對角線做勻速直線運(yùn)動。已知、，，，。（）A．斜面對物體的支持力 B．斜面對物體的摩擦C．物體與斜面間的動摩擦因數(shù) D．推力【答案】AD【詳解】A．將重力分解到垂直與斜面方向，與支持力平衡，則有，故A正確；BCD．位于平面ABCD內(nèi)的受力分析如圖所示根據(jù)共點(diǎn)力的平衡有，，聯(lián)立解得，，又解得物體與斜面間的動摩擦因數(shù)，，故BC錯(cuò)誤，D正確。故選AD。7．（2023·全國·校聯(lián)考一模）如圖所示，把滑輪固定在傾角為光滑的斜面上，輕質(zhì)細(xì)線跨過滑輪，質(zhì)量分別為、2m的A、B兩滑塊與細(xì)線連接并疊放在斜面上，A、B沿著斜面分別向上、向下做勻速運(yùn)動，細(xì)線與斜面平行，不計(jì)滑輪與繩之間的滑動摩擦力，B的長度足夠長，重力加速度為，，，下列說法正確的是（）A．斜面對B的支持力大小為 B．細(xì)線的拉力大小為C．A、B之間的滑動摩擦力大小為 D．A、B之間的動摩擦因數(shù)為【答案】BD【詳解】A．根據(jù)垂直斜面方向上的平衡條件可得：，故A錯(cuò)誤；BC．先對A進(jìn)行受力分析可得①再對B進(jìn)行分析可得，②將以上①②兩式聯(lián)立可得：，，故B正確，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可得，，故D正確。故選BD。8．（多選）（2024·吉林·校聯(lián)考模擬預(yù)測）在外加電場的作用下，原子的負(fù)電荷中心與正電荷中心會分開很小的距離，形成電偶極子。描述電偶極子特征的物理量稱為電偶極矩p，，q為原子核的電荷量。實(shí)驗(yàn)顯示，，為原子的極化系數(shù)，反映其極化的難易程度，為電場強(qiáng)度的大小。如圖所示，在某處固定一個(gè)電荷量為的點(diǎn)電荷，在其正下方處有一個(gè)原子，此時(shí)被極化的原子與點(diǎn)電荷之間產(chǎn)生的相互作用力為。已知靜電力常量為，下列說法正確的是（）A．被極化的原子與點(diǎn)電荷之間產(chǎn)生相互作用力約為B．若僅將固定點(diǎn)電荷的電量減半，被極化的原子與點(diǎn)電荷之間的相互作用力將變?yōu)镃．若被極化的原子與點(diǎn)電荷之間的距離減小一半，則二者之間的相互作用力將變?yōu)镈．若將極化原子繞其連線中點(diǎn)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)后，電偶極矩變?yōu)?，被極化的原子與點(diǎn)電荷之間的相互作用力約為【答案】AD【詳解】A．設(shè)點(diǎn)電荷Q帶正電，與電偶極子的作用力，故選項(xiàng)A正確；BC．點(diǎn)電荷在離它距離為的位置產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為故則點(diǎn)電荷與極化原子之間的作用力為若僅將固定點(diǎn)電荷的電量減半，被極化的原子與點(diǎn)電荷之間的相互作用力將變?yōu)?；若被極化的原子與點(diǎn)電荷之間的距離減小一半，則二者之間的相互作用力將變?yōu)?，則選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；D．將極化原子繞其連線中點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)后，選項(xiàng)D正確。故選AD。9．（多選）（2024·山東·模擬預(yù)測）如圖所示，表面光滑的半球形絕緣物體固定在水平面上，其正上方固定一根長度與半球形物體半徑相等的豎直絕緣支架，帶正電的小球Q固定在支架上邊，帶負(fù)電的小球P重力為G，靜止在半球形物體上?，F(xiàn)改變小球Q的電荷量，使小球P沿球面上滑少許重新平衡（小球P未到達(dá)半球最高點(diǎn)前），以下說法正確的是（）A．兩球間庫侖力變小 B．小球?qū)Π肭虻膲毫ψ冃．小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮?G D．小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮椤敬鸢浮緼D【詳解】A．對小球P受力分析，如圖所示將小球Q的電荷量增加一些，小球P沿球面上滑少許重新平衡，由相似三角形可得，而兩球之間的距離變小，則兩球間庫侖力變小，故A正確；BCD．半球?qū)π∏虻闹С至椋鶕?jù)牛頓第三定律可知小球?qū)Π肭虻膲毫椋笮”３植蛔?，則BC錯(cuò)誤，D正確。故選AD。10．（2023·貴州貴陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測）一裝置如圖所示，表面粗糙的輕桿水平固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn)，質(zhì)量為m的小圓環(huán)A套在輕桿上，A右側(cè)輕桿上某處有一卡子（圖中未畫出）。一根長為2L、質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì)線兩端分別固定于O和A，質(zhì)量也為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn)，裝置靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角為37°。現(xiàn)使裝置由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到53°時(shí)，A被卡子擋住，A、B間細(xì)線的拉力恰好為零，小圓環(huán)A受到的摩擦力與靜止時(shí)大小相等、方向相反，重力加速度為g，?。ㄇ?（1）裝置靜止時(shí)，輕桿對環(huán)A的摩擦力大??；（2）當(dāng)A、B間細(xì)線的拉力恰好為零時(shí)，卡子對環(huán)A的彈力大小。【答案】（1）；（2）【詳解】（1）裝置靜止時(shí)，對小圓環(huán)A和小球B受力分析如圖對A有

①對B，兩段繩子對B的拉力相等并且合力跟重力平衡，根據(jù)力的合成，可得

②根據(jù)牛頓第三定律，可得，

③聯(lián)立①②③，解得輕桿對環(huán)A的摩擦力大小為

④（2）設(shè)裝置的角速度為，卡子對環(huán)A的彈力為，對A，有

⑤對B，有

⑥聯(lián)立④⑤⑥，解得，新情境：生活中的力現(xiàn)象1．（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）“人體旗幟”指的是用手抓著支撐物，使身體與地面保持平行的高難度動作。某同學(xué)重為，完成此動作時(shí)其受力情況如圖所示，已知兩手受力、方向與豎直方向夾角均為60°，則其中大小為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】對身體受力分析如圖：兩個(gè)力的夾角為120°，根據(jù)力的平衡條件可知，=G故選C。2．（2023·浙江寧波·統(tǒng)考模擬預(yù)測）2023年9月27日，杭州亞運(yùn)會中國隊(duì)組合趙煥城/王賽博獲得帆船比賽冠軍。圖為帆船在靜止水面上逆風(fēng)航行的示意圖。風(fēng)力和船身方向成135°，風(fēng)力和帆面成8°，風(fēng)力在垂直帆面方向的分力推動帆船逆風(fēng)行駛，如果風(fēng)力大小為F，則風(fēng)力在航行方向的分力為（

）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由圖可知，風(fēng)力在垂直于帆面方向上的分力為這個(gè)分力垂直于帆面，與航行方向之間的夾角為所以風(fēng)力在航行方向上的分力為故選A。3．（2024·云南昆明·統(tǒng)考一模）果農(nóng)設(shè)計(jì)分揀橙子的簡易裝置如圖所示。兩細(xì)桿間上窄下寬、與水平地面所成的夾角相同。橙子從裝置頂端由靜止釋放，大小不同的橙子會在不同位置落到不同的水果筐內(nèi)。橙子可視為球體，假設(shè)細(xì)桿光滑，不考慮橙子轉(zhuǎn)動帶來的影響。某個(gè)橙子從靜止開始下滑到離開細(xì)桿的過程中，受到每根細(xì)桿的支持力（）A．變大 B．變小 C．不變 D．無法確定【答案】A【詳解】設(shè)細(xì)桿平面與水平面夾角為，根據(jù)對稱性可知，兩個(gè)細(xì)桿對橙子的支持力大小相等，方向均垂直于細(xì)桿且過水果的重心，因兩細(xì)桿間上窄下寬，故橙子重心與兩細(xì)桿所在平面的距離越來越小，兩個(gè)細(xì)桿對水果的支持力與兩細(xì)桿所在平面的夾角越來越小，而兩個(gè)支持力的合力與重力垂直運(yùn)動方向的分力平衡，既可得橙子受到每根細(xì)桿的支持力，支持力N越來越大。故選A。4．（2024·河北·一模）為歡慶國慶，街頭巷尾都掛起了紅燈籠。如圖所示，兩輕質(zhì)圓環(huán)A、E套在固定的水平桿上，輕繩兩端分別系在圓環(huán)上，在輕繩上B、D處分別懸掛一盞燈籠，在C處懸掛兩盞燈籠。已知各燈籠均靜止且其質(zhì)量均為m，各段輕繩與豎直方向之間的夾角如圖中所示，重力加速度為g。下列說法中正確的是（

）A．BC段輕繩上的作用力比AB段的大 B．水平桿對A圓環(huán)的支持力大小為4mgC．水平桿對A圓環(huán)的作用力沿BA方向 D．【答案】C【詳解】AD．設(shè)AB段輕繩在水平方向上的分力為F，將四個(gè)燈籠視為整體，則AB段輕繩在豎直方向上的分力為2mg，則有BC段輕繩在水平方向上的分力等于AB段輕繩在水平方向上的分力，大小為F，結(jié)點(diǎn)C受力平衡，可知BC段輕繩在豎直方向上的分力為mg，可知，則有根據(jù)結(jié)點(diǎn)B平衡可知，，得，因此A錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤；B．將四個(gè)燈籠、輕繩、圓環(huán)視為整體，在豎直方向上受力分析，有2FN=4mg解得FN=2mg，B錯(cuò)誤；C．A輕環(huán)重力不計(jì)，對其受力分析可知，其所受摩擦力和支持力的合力沿BA方向，與繩上的拉力等大反向，C正確。故選C。5．（2024·甘肅白銀·?？级＃┤鐖D所示，輕質(zhì)網(wǎng)兜兜住重力為G的足球，用長為l的輕繩掛于光滑豎直墻壁上的A點(diǎn)，輕繩與墻的夾角為θ，輕繩的拉力為FT，墻壁對足球的支持力為FN，則下列說法正確的是（

）A． B．C．減小繩長l，墻壁的支持力FN變大 D．減小繩長l，輕繩的拉力FT變小【答案】C【詳解】AB．足球受重力、拉力和支持力平衡，受力如圖根據(jù)幾何知識得,懸繩對球的拉力墻壁對足球的支持力，，故AB錯(cuò)誤；CD．減小繩長l，角增大，減小，懸繩的拉力增大；增大，墻壁對足球的支持力增大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6．（2024·山東濰坊·壽光現(xiàn)代中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示，某工廠生產(chǎn)的卷紙纏繞在中心軸上，卷紙的直徑為d，軸及卷紙的總質(zhì)量為m。用細(xì)繩分別系在軸上的P、Q點(diǎn)，將卷紙通過細(xì)繩掛在光滑豎直墻壁上的O點(diǎn)，已知，重力加速度的大小為g。則下列說法正確的是（）A．每根繩的拉力大小 B．每根繩的拉力大小C．卷紙對墻的壓力大小 D．卷紙對墻的壓力大小【答案】B【詳解】AB．如圖所示兩繩所在平面與豎直墻面間的夾角為，兩繩形成的合力為，側(cè)視如圖所示故根據(jù)，解得；每根繩中拉力為，解得，