《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题01力与力的平衡（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题01力与力的平衡（含解析）（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题01：力与力的平衡考点01 摩擦力的分析与计算1考点02 物体的静态平衡问题3考点03 物体的动态平衡问题5考点04 电磁场中的平衡问题9考点01 摩擦力的分析与计算【考点诠释】1摩擦力的有无及方向的判断方法(1)假设法。(2)状态法：根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向。(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。2求解摩擦力的技巧【典例1】（2022河南省洛阳三模）如图所示，一同学推动木箱在水平地面上匀速运动，关于该同学的推力，下列判断正确的是（）A. 方向水平时推力最小B 方向斜向下时可能比方向水
2、平时推力小C. 方向斜向上时一定比方向水平时推力小D. 方向斜向上时可能比方向水平时推力小【答案】D【解析】对木箱受力分析，竖直方向，受重力和支持力作用，水平方向滑动摩擦力，根据当推力水平时，有当推力斜向下时，与水平夹角为，有当推力斜向上时，与水平夹角为，有联立可得故选D【变式1-1】（2022历城二中压轴卷）木块A、B分别重50N和30N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2，与A、B相连接的轻弹簧被压缩了5cm，系统置于水平地面上静止不动，已知弹簧的劲度系数为100N/m。用水平向右的力F1N作用在木块A上，如图所示，则A. 木块A所受摩擦力大小是9N，方向向右B. 木块A所受摩擦力大
3、小是4N，方向向右C. 木块B所受摩擦力大小是6N，方向向左D. 木块B所受摩擦力大小是4N，方向向左【答案】B【解析】A、B与地面间的最大静摩擦力分别为：fmA=GA=0.250N=10NfmB=GB=0.230N=6N根据胡克定律得，弹簧的弹力大小为F弹=kx=1000.05N=5N当F=1N时，F弹-F=4NfmA，F弹fmB，所以两物体都保持静止状态。则由平衡条件得：AB木块A所受摩擦力分别为fA=F弹-F=4N，方向水平向右。选项A错误，B正确；CD木块B所受的摩擦力为fB=F弹=5N，方向水平向左；选项CD错误；故选B.考点02 物体的静态平衡问题【考点诠释】1研究对象选取的2点技
4、巧(1)采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同。(2)当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫“转换研究对象法”。2求解共点力平衡问题的常用方法常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法，示意图如图所示。合成法 分解法正交分解法【典例2】（2022广东省普宁二中适应性考试）如图，一直梯靠竖直墙壁放置，人站在梯子上，处于静止状态，忽略梯子与墙壁间的摩擦力，则下列说法正确的是（）A. 人越重，梯子所受合外力越大B. 地面对梯子支持力的大小与人所站的高度无关C. 墙壁对梯子弹力方向垂直于梯子所在平面斜向
5、上D. 地面对梯子的摩擦力大于墙壁对梯子的弹力【答案】B【解析】A梯子处于平衡状态，所受合外力总为零，选项A错误；B地面对梯子支持力的大小等于人与梯子的重力之和，与人所站的高度无关，选项B正确；C墙壁对梯子的弹力方向垂直于墙壁沿水平方向，选项C错误；D水平方向受力平衡，则地面对梯子的摩擦力等于墙壁对梯子的弹力，选项D错误。故选B。【变式2-1】（2022安徽省马鞍山市三模）如图所示，轻杆通过铰链与重物（可看作质点）连接，静止靠在竖直墙壁上，墙壁光滑，水平地面粗糙。则（）A. 地面对杆的支持力大于重物的重力B. 杆对重物的弹力等于重物的重力C. 若使重物缓慢向下移动一小段距离，则地面的摩擦力变大
6、D. 若墙壁粗糙，地面光滑，重物仍可以在原位置静止靠在墙壁上【答案】C【解析】A对重物和杆的整体分析，地面对杆的支持力等于重物的重力，选项A错误；B对重物受力分析可知，杆对重物的弹力等于重物的重力与墙壁对重物的弹力的合力，选项B错误；C地面对杆的摩擦力f等于墙面对物体的弹力N，而若使重物缓慢向下移动一小段距离，则变大，则地面的摩擦力f变大，选项C正确；D若墙壁粗糙，地面光滑，地面对杆将无摩擦力，则墙壁也会对物块产生压力，则墙壁对物块无摩擦力，则重物不可以在原位置静止靠在墙壁上，选项D错误。故选C。【变式2-2】（2021浙江）2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大
7、气层的减速，速度从减为；打开降落伞后，经过速度进一步减为；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（）A. 打开降落伞前，只受到气体阻力的作用B. 打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上C. 打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用D. 悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力【答案】B【解析】A打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误；B打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，B正
8、确；C打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；D悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，选项D错误。故选B。考点03 物体的动态平衡问题【考点诠释】 方法1解析法的应用此法常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况(1)先受力分析，得出物体受哪几个力而处于平衡状态。(2)建立直角坐标系，正交分解力，列平衡条件方程，或在力的三角形中结合三角形知识列平衡条件方程。(3)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。(4)把分析得到的变化的物理量代入方程，得到平衡条件下
9、的受力动态变化情况。方法2图解法的应用此处常用于物体受三个力作用，其中一个力大小、方向不变，另一个力的方向不变的情景，思路如下：(1)先受力分析，得出物体受几个力而处于平衡状态。(2)分析题目给出的信息，判断物体受力的变化方式。(3)把受力对应到几何图形中结合几何知识分析。方法3三角形相似法的应用此法是图解法的特例，一般研究对象受绳(杆)或其他物体的约束，从几何形状来看，有一个边大小不变，方向改变，还有一个边的大小、方向均不变。且物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法。【典例3】（2022安徽省芜湖市质检） 2021
10、年11月23日，在体操世界杯德国科特布斯站吊环决赛中，刘洋以15.133分的成绩获得冠军。如图甲所示是刘洋在比赛中的“十字支撑”动作，运动员先双手向下撑住吊环，此时两根等长的吊绳沿竖直方向，然后双臂缓慢张开，身体下移，如图乙所示，则在两手之间的距离增大的过程中，吊环的两根绳的拉力（假设两个拉力大小相等）及它们的合力的大小变化情况为（）A. 增大，增大B. 增大，不变C. 增大，减小D. 减小，不变【答案】B【解析】设绳子与竖直方向的夹角为，则有逐渐增大，所以增大，绳子的合力与运动员的重力平衡，所以合力不变。故选B【变式3-1】（2021山东省适应性练习）无人机经常应用于应急救援物资的输送。在一
11、次救援物资输送的过程中，无人机与下方用轻绳悬挂的救援物资一起在空中沿水平方向做匀速运动，救援物资受到与运动方向相反的空气阻力作用，当无人机改变速度大小仍然沿水平方向匀速运动时，绳子与竖直方向的夹角变大，则无人机速度改变后比改变前（）A. 绳子的张力变小B. 救援物资受到的空气阻力变小C. 无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大D. 无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小不变【答案】C【解析】AB设细绳与竖直方向夹角为，则水平方向竖直方向则当绳子与竖直方向的夹角变大时，绳子的拉力T变大，救援物资受到的空气阻力f变大，选项AB错误；CD由三力平衡可知，无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小等于受到的
12、阻力大小，则无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大，选项C正确，D错误。故选C。【变式3-2】（2021湖南） 质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）A. 推力先增大后减小B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大【答案】C【解析】AB 对滑块受力分析，由平衡条件有滑块从A缓慢移动B点时，越来越大，则推力F越
13、来越大，支持力N越来越小，所以AB错误；C对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确；D水平地面对凹槽的支持力为则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以D错误；故选C。【变式3-3】（2022山东省适应性练习）无人机经常应用于应急救援物资的输送。在一次救援物资输送的过程中，无人机与下方用轻绳悬挂的救援物资一起在空中沿水平方向做匀速运动，救援物资受到与运动方向相反的空气阻力作用，当无人机改变速度大小仍然沿水平方向匀速运动时，绳子与竖直方向的夹角变大，则无人机速度改变后比改变前（）A. 绳子的张力变小B. 救援物资受到的空气阻力变小C
14、. 无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大D. 无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小不变【答案】C【解析】AB设细绳与竖直方向夹角为，则水平方向竖直方向则当绳子与竖直方向的夹角变大时，绳子的拉力T变大，救援物资受到的空气阻力f变大，选项AB错误；CD由三力平衡可知，无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小等于受到的阻力大小，则无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大，选项C正确，D错误。故选C。【变式3-4】两个可视为质点的小球a和b，用轻杆相连，放置在一个光滑的半球面内，如图所示。已知小球a和b的质量之比为，轻杆长度是球面半径的倍。两球处于平衡状态时，轻杆与水平面的夹角是（ ）A. B. C.
15、 D. 【答案】D【解析】解：因杆可以绕任一点转动，故若杆对a、b的作用力不沿杆，则杆不可能处于平衡状态，故杆对ab球的弹力一定沿杆，且对两球的作用力大小一定相等。设细杆对两球的弹力大小为T，小球a、b的受力情况如图所示其中球面对两球的弹力方向指向圆心，即有：解得：故F的方向为向上偏右，即的方向为向上偏左，即，两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O作竖直线交ab于c点，设球面的半径为R，则oac与左侧力三角形相似；obc与右侧力三角相似；则由几何关系可得：，解得：取a、b及细杆组成的整体为研究对象，由平衡条件得：即解得：；故选：D。考点04 电磁场中的平衡问题【考点诠释】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几点注意(1
