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- 2021-05-25 发布
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高考定位
受力分析、物体的平衡问题是力学的基本问题,在高考中是Ⅱ级要求,主要考查力的产生条
件、力的大小方向的判断(难点:弹力、摩擦力)、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态
平衡问题的分析、连接体问题的分析,涉及的思想方法有:整体法与隔离法、假设法、正交
分解法、矢量三角形法、等效思想等.高考试题命题特点:这部分知识单独考查一个知识点
的试题非常少,大多数情况都是同时涉及到几个知识点,而且都是牛顿运动定律、功和能、
电磁学的内容结合起来考查,考查时注重物理思维与物理能力的考核.
考题 1 对物体受力分析的考查
例 1 (双选)如图 1 所示,质量为 m 的木块 A 放在质量为 M 的三角形斜面 B 上,现用大小
均为 F,方向相反的水平力分别推 A 和 B,它们均静止不动,则( )
图 1
A.A 与 B 之间不一定存在摩擦力
B.B 与地面之间可能存在摩擦力
C.B 对 A 的支持力一定大于 mg
D.地面对 B 的支持力的大小一定等于(M+m)g
审题突破 B、D 选项考察地面对 B 的作用力故可以:先对物体 A、B 整体受力分析,根据平
衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力;A、C 选项考察物体 A、B 之间的受力,应当隔离,
物体 A 受力少,故:隔离物体 A 受力分析,根据平衡条件求解 B 对 A 的支持力和摩擦力.
解析 对 A、B 整体受力分析,如图,受到重力(M+m)g、支持力 FN 和已知的两个推力,水
平方向:由于两个推力的合力为零,故整体与地面间没有摩擦力;竖直方向:有 FN=(M+
m)g,故 B 错误,D 正确;再对物体 A 受力分析,受重力 mg、推力 F、斜面体 B 对 A 的支持
力 FN′和摩擦力 f,在沿斜面方向:①当推力 F 沿斜面分量大于重力的下滑分量时,摩擦力
的方向沿斜面向下,②当推力 F 沿斜面分量小于重力的下滑分量时,摩擦力的方向沿斜面向
上,③当推力 F 沿斜面分量等于重力的下滑分量时,摩擦力为零,设斜面倾斜角为θ,在垂
直斜面方向:FN′=mgcos θ+Fsin θ,所以 B 对 A 的支持力不一定大于 mg,故 A 正确,C
错误.故选择 A、D.
答案 AD
1.(单选)(2014·广东·14)如图 2 所示,水平地面上堆放着原木,关于原木 P 在支撑点 M、N
处受力的方向,下列说法正确的是( )
图 2
A.M 处受到的支持力竖直向上
B.N 处受到的支持力竖直向上
C.M 处受到的静摩擦力沿 MN 方向
D.N 处受到的静摩擦力沿水平方向
答案 A
解析 M 处支持力方向与支持面(地面)垂直,即竖直向上,选项 A 正确;N 处支持力方向与
支持面(原木接触面)垂直,即垂直 MN 向上,故选项 B 错误;摩擦力与接触面平行,故选项
C、D 错误.
2.(单选)如图 3 所示,一根轻杆的两端固定两个质量均为 m 的相同小球 A、B,用两根细绳
悬挂在天花板上,虚线为竖直线,α=θ=30°,β=60°,求轻杆对 A 球的作用力( )
图 3
A.mg B. 3mg
C. 3
3 mg D. 3
2 mg
答案 A
解析 对 A 球受力分析如下图,细绳对小球 A 的力为 F1,杆对 A 的力为 F2,把 F1 和 mg 合
成,由几何知识可得组成的三角形为等腰三角形,故 F2=mg.
3.(单选)如图 4 所示,用质量为 M 的吸铁石,将一张质量为 m 的白纸压在竖直固定的磁性
黑板上.某同学沿着黑板面,用水平向右的恒力 F 轻拉白纸,白纸未移动,则此时黑板对白
纸的摩擦力的大小为( )
图 4
A.F B.mg
C. F2+mg2 D. F2+Mg+mg2
答案 D
解析 对吸铁石和白纸整体进行受力分析,在垂直于黑板平面内受磁引力、黑板表面的支持
力,在平行于黑板平面内受竖直向下的重力(M+m)g、水平拉力 F 和黑板表面的摩擦力 f 作
用,由于纸未被拉动,所以摩擦力为静摩擦力,根据共点力平衡条件可知,摩擦力 f 与(M+
m)g 和 F 的合力等值反向,因此有 f= F2+Mg+mg2,故选项 D 正确.
1.合理的选取研究对象
如果题目中给出的物体不止一个,在分析物体受力情况时,往往不能直接判断它与其接触的
物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力,这时可以采用隔离法(或整体法),先分析其他物体(或
整体)的受力情况,再分析被研究物体的受力情况.
2.结合运动状态及时修正
由于弹力和摩擦力都是被动力,它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系,所以分
析物体的受力情况时,除了根据力产生的条件判断外,还必须根据物体的运动状态,结合牛
顿第二定律及时进行修正.
考题 2 对静态平衡问题的考查
例 2 (单选)如图 5 所示,倾角为 60°的斜面固定在水平面上,轻杆 B 端用铰链固定在竖直
墙上,A 端顶住质量为 m、半径为 R 的匀质球并使之在图示位置静止,此时 A 与球心 O 的高
度差为R
2
,不计一切摩擦,轻杆可绕铰链自由转动,重力加速度为 g,则有( )
图 5
A.轻杆与水平面的夹角为 60°
B.轻杆对球的弹力大小为 2mg
C.斜面对球的弹力大小为 mg
D.球所受的合力大小为 mg,方向竖直向上
审题突破 球受力的特点:轻杆 B 端用铰链固定在竖直墙上所以轻杆上的弹力一定沿杆,支
持力垂直斜面向上;由几何知识确定轻杆与水平面的夹角,采用合成法,根据平衡条件求轻
杆对球的弹力和斜面对球的弹力.
解析 设轻杆与水平方向夹角为θ,由 sin θ=h
R
=1
2
,θ=30°,故 A 错误;对球由几何知识得,
轻杆对球的弹力大小 FN2=mg,故 B 错误;斜面对球的弹力大小为 mg,C 正确;球处于静止
状态,所受的合力大小为 0,D 错误.
答案 C
4.(单选)完全相同的两物体 P、Q,质量均为 m,叠放在一起置于水平面上,如图 6 所示.现
用两根等长的细线系在两物体上,在细线的结点处施加一水平拉力 F,两物体始终保持静止
状态,则下列说法不正确...的是(重力加速度为 g)( )
图 6
A.物体 P 受到细线的拉力大小为F
2
B.两物体间的摩擦力大小为F
2
C.物体 Q 对地面的压力大小为 2mg
D.地面对 Q 的摩擦力大小为 F
答案 A
解析 两物体都保持静止,对 P、Q 整体受力分析,竖直方向受到重力 2mg 和地面支持力 FN,
根据平衡状态则有 FN=2mg,Q 对地面压力大小等于支持力,选项 C 正确.水平方向受到拉
力 F 和地面摩擦力 f,水平方向受力平衡 f=F,选项 D 正确.两段细线等长,而拉力沿水平
方向.设细线和水平方向夹角为θ,则有细线拉力 FT= F
2cos θ
,选项 A 错误.对 P 受力分析
水平方向受到细线拉力的水平分力 FTcos θ=F
2
和 Q 对 P 的摩擦力 f′,根据 P 静止平衡则有
f′=F
2
,选项 B 正确.
5.(单选)在如图所示的 A、B、C、D 四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴 O 安
装在一根轻木杆 P 上,一根轻绳 ab 绕过滑轮,a 端固定在墙上,b 端下面挂一个质量都是 m
的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图 A、C、D 中杆 P 与竖直方向夹角均为θ,图 B 中杆
P 在竖直方向上,假设 A、B、C、D 四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为 FA、FB、FC、
FD,则以下判断中正确的是( )
A.FA=FB=FC=FD
B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB
D.FC>FA=FB>FD
答案 B
解析 设滑轮两边细绳的夹角为φ,对重物,可得绳子拉力等于重物重力 mg,滑轮受到木杆
弹力 F 等于细绳拉力的合力,即 F=2mgcos φ
2
,由夹角关系可得 FD>FA=FB>FC,选项 B
正确.
6.(单选)倾角为 45°的斜面固定在墙角,一质量分布均匀的光滑球体在大小为 F 的水平推力
作用下静止在如图 7 所示的位置,F 的作用线通过球心,设球所受重力大小为 G,竖直墙对
球的弹力大小为 F1,斜面对球的弹力大小为 F2,则下列说法正确的是( )
图 7
A.F1 一定大于 F B.F2 一定大于 G
C.F2 一定大于 F D.F2 一定大于 F1
答案 B
解析 以球为研究对象,受力分析,如图所示,根据平衡条件可得:
F2sin θ=G
F=F1+F2cos θ
所以 F2 一定大于 G,F1 一定小于 F,F2 与 F 的大小关系不确定,F1 和 F2 的大小关系也不确
定,所以 B 正确,A、C、D 错误.
共点力平衡问题的求解思路和方法
1.求解共点力平衡问题的一般思路
物体静止或做匀速直线运动 → 物体处于平衡状态 → 对物体受力分析 → 建立平衡方程
→ 对平衡方程求解、讨论
2.常用求解方法
(1)正交分解法
(2)合成法
考题 3 对动态平衡问题的考查
例 3 (双选)如图 8 所示,倾角为θ的斜面体 c 置于水平地面上,小物块 b 置于斜面上,通过
细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏 a 连接,连接 b 的一段细绳与斜面平行.在 a 中的沙子缓慢流
出的过程中,a、b、c 都处于静止状态,则( )
图 8
A.b 对 c 的摩擦力一定减小
B.b 对 c 的摩擦力方向可能平行斜面向上
C.地面对 c 的摩擦力方向一定向右
D.地面对 c 的摩擦力一定减小
审题突破 b 受到 c 的摩擦力不一定为零,与两物体的重力、斜面的倾角有关.对 bc 整体研
究,由平衡条件分析水平面对 c 的摩擦力方向和支持力的大小.
解析 设 a、b 的重力分别为 Ga、Gb.若 Ga=Gbsin θ,b 受到 c 的摩擦力为零;若 Ga≠Gbsin θ,
b 受到 c 的摩擦力不为零.若 Ga<Gbsin θ,b 受到 c 的摩擦力沿斜面向上,故 A 错误,B 正
确.对 b、c 整体,水平面对 c 的摩擦力 f=FTcos θ=Gacos θ,方向水平向左.在 a 中的沙子
缓慢流出的过程中,则摩擦力在减小,故 C 错误,D 正确.
答案 BD
7.(单选)如图 9 甲,手提电脑散热底座一般设置有四个卡位用来调节角度.某同学将电脑放
在散热底座上,为了获得更好的舒适度,由原卡位 4 缓慢地调至卡位 1(如图乙),电脑始终静
止在底座上,则( )
图 9
A.电脑受到的支持力变大
B.电脑受到的摩擦力变小
C.散热底座对电脑的作用力变大
D.散热底座对电脑的作用力不变
答案 D
解析 对笔记本电脑受力分析如图所示,有:FN=mgcos θ、f=mgsin θ.由原卡位 1 调至卡位
4,θ减小,静摩擦力 f 减小、支持力 FN 增加;散热底座对电脑的作用力的合力是支持力和静
摩擦力的合力,与重力平衡,始终是不变的,故 D 正确.
8.(单选)如图 10 将两个质量均为 m 的小球 a、b 用细线相连悬挂于 O 点,用力 F 拉小球 a,
使整个装置处于静止状态,且悬线 Oa 与竖直方向的夹角为θ=30°,则 F 的最小值为( )
图 10
A. 3
3 mg B.mg
C. 3
2 mg D. 2mg
答案 B
解析 以 a、b 两球为一整体进行受力分析:受重力 2mg,绳子的拉力 FT,拉力 F,其中重
力是恒力,绳子拉力 FT 方向恒定,根据平衡条件,整体受合外力为零,所以当 F 的方向与
绳子垂直时最小,如图所示,根据几何关系可得:F=2mgsin 30°=mg,所以 B 正确,A、C、
D 错误.
9.(单选)(2014·山东·14)如图 11 所示,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,
制成一简易秋千,某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静
止时,F1 表示木板所受合力的大小,F2 表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )
图 11
A.F1 不变,F2 变大 B.F1 不变,F2 变小
C.F1 变大,F2 变大 D.F1 变小,F2 变小
答案 A
解析 木板静止时,木板受重力 G 以及两根轻绳的拉力 F2,根据平衡条件,木板受到的合力
F1=0,保持不变.两根轻绳的拉力 F2 的合力大小等于重力 G,保持不变,当两轻绳剪去一
段后,两根轻绳的拉力 F2 与竖直方向的夹角变大,因其合力不变,故 F2 变大.选项 A 正确,
选项 B、C、D 错误.
1.当受力物体的状态发生“缓慢”变化时,物体所处的状态仍为平衡状态,分析此类问题的
方法有解析法和矢量三角形法.
2.分析动态平衡问题时需注意以下两个方面:
(1)在动态平衡问题中,一定要抓住不变的量(大小或方向),此题中不变的量是力 F3 和 F1′的
合力的大小和方向,然后分析其他量的变化.
(2)当物体受到一个大小和方向都不变、一个方向不变、一个大小和方向都变化的三个力作用,
且题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时,首先考虑用图解法.
考题 4 应用平衡条件解决电学平衡问题
例 4 (双选)(6 分)如图 12 所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面 ABC 放置在水平面上,∠CAB
=30°,斜面内部 O 点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷,一带负电可视为质点的小物体
可以分别静止在 M、P、N 点,P 为 MN 的中点,OM=ON,OM∥AB,则下列判断正确的是
( )
图 12
A.小物体在 M、P、N 点静止时一定都是受 4 个力
B.小物体静止在 P 点时受到的摩擦力最大
C.小物体静止在 P 点时受到的支持力最大
D.小物体静止在 M、N 点时受到的支持力相等
解析 对小物体分别在三处静止时进行受力分析,如图:结合平衡条件小物体在 P、N 两点
时一定受四个力的作用,而在 M 处不一定,故 A 错误;小物体静止在 P 点时,摩擦力 f=mgsin
30°,设小物体静止在 M、N 点时,库仑力为 F′,则小物体静止在 N 点时 f′=mgsin 30°+
F′cos 30°,小物体静止在 M 点时 f″=mgsin 30°-F′cos 30°,可见小物体静止在 N 点时所
受摩擦力最大,故 B 错误;小物体静止在 P 点时,设库仑力为 F,受到的支持力 FN=mgcos
30°+F,小物体静止在 M、N 点时:FN′=mgcos 30°+F′sin 30°,由库仑定律知 F>F′,
故 FN>FN′,即小物体静止在 P 点时受到的支持力最大,静止在 M、N 点时受到的支持力
相等,故 C、D 正确.
答案 CD
(2014·江苏·13)(15 分)如图 13 所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为 L,
长为 3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层.匀强
磁场的磁感应强度大小为 B,方向与导轨平面垂直.质量为 m 的导体棒从导轨的顶端由静止
释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,
且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为 R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为 g.
求:
图 13
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小 v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热 Q.
答案 (1)tan θ (2)mgRsin θ
B2L2
(3)2mgdsin θ-m3g2R2sin2θ
2B4L4
解析 (1)在绝缘涂层上
导体棒受力平衡 mgsin θ=μmgcos θ
解得导体棒与涂层间的动摩擦因数μ=tan θ.
(2)在光滑导轨上
感应电动势:E=BLv
感应电流:I=E
R
安培力:F 安=BIL
受力平衡的条件是:F 安=mgsin θ
解得导体棒匀速运动的速度 v=mgRsin θ
B2L2 .
(3)摩擦生热:QT=μmgdcos θ
根据能量守恒定律知:3mgdsin θ=Q+QT+1
2mv2
解得电阻产生的焦耳热 Q=2mgdsin θ-m3g2R2sin2 θ
2B4L4 .
知识专题练 训练 1
题组 1 物体受力分析
1.(单选)如图 1 所示,A、B、C 三物块叠放并处于静止状态,水平地面光滑,其它接触面粗
糙,则( )
图 1
A.A 与墙面间存在压力
B.A 与墙面间存在静摩擦力
C.A 物块共受 4 个力作用
D.B 物块共受 4 个力作用
答案 D
解析 以三个物块组成的整体为研究对象,水平方向上:地面光滑,对 C 没有摩擦力,根据
平衡条件得知,墙对 A 没有压力,因而也没有摩擦力,故 A、B 错误.对 A 物块,受到重力、
B 的支持力和 B 对 A 的摩擦力三个力作用,故 C 错误.先对 A、B 整体研究:水平方向上,
墙对 A 没有压力,则由平衡条件分析可知,C 对 B 没有摩擦力.再对 B 分析:受到重力、A
的压力和 A 对 B 的摩擦力、C 的支持力,共受四个力作用,故 D 正确.
2.(单选)轻质弹簧 A 的两端分别连在质量均为 m 的小球上,两球均可视为质点.另有两根与
A 完全相同的轻质弹簧 B、C,且 B、C 的一端分别与两个小球相连,B 的另一端固定在天花
板上,C 的另一端用手牵住,如图 2 所示.适当调节手的高度与用力的方向,保持 B 弹簧轴
线跟竖直方向夹角为 37°不变(已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),当弹簧 C 的拉力最小时,B、
C 两弹簧的形变量之比为( )
图 2
A.1∶1 B.3∶5
C.4∶3 D.5∶4
答案 C
解析 以两球和弹簧 A 组成的整体为研究对象,受力分析如图所示,由合成法知当 C 弹簧与
B 弹簧垂直时,弹簧 C 施加的拉力最小,由几何关系知 FTB∶FTC=4∶3.
3.(双选)如图 3 所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O 点为球心,A、B 为
两个完全相同的小物块(可视为质点),小物块 A 静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为 F1,
对球面的压力大小为 FN1;小物块 B 在水平力 F2 作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大
小为 FN2,已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为θ,则( )
图 3
A.F1∶F2=cos θ∶1 B.F1∶F2=sin θ∶1
C.FN1∶FN2=cos2θ∶1 D.FN1∶FN2=sin2θ∶1
答案 AC
解析 分别对 A、B 两个相同的小物块受力分析,
如图,由平衡条件,得:
F1=mgsin θ
FN1=mgcos θ
同理:F2=mgtan θ
FN2= mg
cos θ
故F1
F2
=mgsin θ
mgtan θ
=cos θ,
FN1
FN2
=cos2θ.
4.(单选)如图 4 所示,在粗糙水平面上放置 A、B、C、D 四个小物块,各小物块之间由四根
完全相同的轻弹簧相互连接,正好组成一个菱形,∠BAD=120°,整个系统保持静止状态.已
知 A 物块所受的摩擦力大小为 f,则 D 物块所受的摩擦力大小为( )
图 4
A. 3
2 f B.f
C. 3f D.2f
答案 C
解析 已知 A 物块所受的摩擦力大小为 f,设每根弹簧的弹力为 F,则有:2Fcos 60°=f,对
D:2Fcos 30°=f′,解得:f′= 3F= 3f.
题组 2 静态平衡问题
5.(单选)如图 5 所示,登山者连同设备总重量为 G.某时刻缆绳和竖直方向的夹角为θ,若登
山者手拉缆绳的力大小也为 G,则登山者脚对岩石的作用力( )
图 5
A.方向水平向右
B.方向斜向右下方
C.大小为 Gtan θ
D.大小为 Gsin θ
答案 B
解析 以登山者为研究对象,受力如图,根据共点力平衡条件得知:FN 与 G 和 FT 的合力大
小相等、方向相反,所以 FN 方向斜向左上方,则由牛顿第三定律得知登山者脚对岩石的作用
力方向斜向右下方.由力的合成法得:FN=2Gcos[1
2(180°-θ)]=2Gsin 1
2θ.
6.(双选)如图 6 所示,质量为 M 的木板 C 放在水平地面上,固定在 C 上的竖直轻杆的顶端
分别用细绳 a 和 b 连接小球 A 和小球 B,小球 A、B 的质量分别为 mA 和 mB,当与水平方向
成 30°角的力 F 作用在小球 B 上时,A、B、C 刚好相对静止一起向右匀速运动,且此时绳 a、
b 与竖直方向的夹角分别为 30°和 60°,则下列判断正确的是( )
图 6
A.力 F 的大小为 2 mBg
B.地面对 C 的支持力等于(M+mA+mB)g
C.地面对 C 的摩擦力大小为 3
2 mBg
D.mA=mB
答案 CD
解析 对小球 B 受力分析,
水平方向:Fcos 30°=FTbcos 30°,得:FTb=F,
竖直方向:Fsin 30°+FTbsin 30°=mBg,解得:F=mBg,
故 A 错误;
对小球 A 受力分析,
竖直方向:mAg+FTbsin 30°=FTasin 60°
水平方向:FTasin 30°=FTbsin 60°
联立得:mA=mB,故 D 正确;
以 A、B、C 整体为研究对象受力分析,
竖直方向:FN+Fsin 30°=(M+mA+mB)g
可见 FN 小于(M+mA+mB)g,故 B 错误;
水平方向:f=Fcos 30°=mBgcos 30°= 3
2 mBg,
故 C 正确.
7.(单选)体育器材室里,篮球摆放在如图 7 所示的球架上.已知球架的宽度为 d,每个篮球
的质量为 m、直径为 D,不计球与球架之间的摩擦,则每个篮球对一侧球架的压力大小为
( )
图 7
A.1
2mg B.mgD
d
C. mgD
2 D2-d2 D.2mg D2-d2
D
答案 C
解析 篮球受力平衡,设一侧球架的弹力与竖直方向的夹角为θ,如图,由平衡条件,F1=
F2= mg
2cos θ
,
而 cos θ=
D
2
2-d
2
2
D
2
= D2-d2
D
,
则 F1=F2= mgD
2 D2-d2
,选项 C 正确.
8.(双选)如图 8 所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体 A,A 与竖直墙之
间放一光滑半圆球 B,整个装置处于静止状态.已知 A、B 两物体的质量分别为 mA 和 mB,则
下列说法正确的是( )
图 8
A.A 物体对地面的压力大小为 mAg
B.A 物体对地面的压力大小为(mA+mB)g
C.B 物体对 A 物体的压力大于 mBg
D.地面对 A 物体没有摩擦力
答案 BC
解析 对 A、B 整体受力分析,竖直方向:FNA=(mA+mB)g,水平方向:fA=FNB,选项 A、D
错误,选项 B 正确;B 受重力、A 的支持力 FNAB、墙面的弹力 FNB,故 FNAB= mBg2+F2NB,
选项 C 正确.
题组 3 动态平衡问题
9.(单选)如图 9 所示,三根细线共系于 O 点,其中 OA 在竖直方向上,OB 水平并跨过定滑
轮悬挂一个重物,OC 的 C 点固定在地面上,整个装置处于静止状态.若 OC 加长并使 C 点
左移,同时保持 O 点位置不变,装置仍然处于静止状态,则细线 OA 上拉力 FA 和 OC 上的拉
力 FC 与原先相比是( )
图 9
A.FA、FC 都减小
B.FA、FC 都增大
C.FA 增大,FC 减小
D.FA 减小,FC 增大
答案 A
解析 O 点受 FA、FB、FC 三个力平衡,如图.当按题示情况变化时,OB 绳的拉力 FB 不变,
OA 绳拉力 FA 的方向不变,OC 绳拉力 FC 的方向与拉力 FB 方向的夹角减小,保持平衡时 FA、
FC 的变化如虚线所示,显然都是减小了.
10.(双选)如图 10 所示,物体 A、B 用细绳与弹簧连接后跨过滑轮,A 静止在倾角为 45°的粗
糙斜面上,B 悬挂着.已知质量 mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由 45°减小到 30°,
且 A、B 仍处于静止状态,那么下列说法中正确的是( )
图 10
A.弹簧的弹力大小将不变
B.物体 A 对斜面的压力将减小
C.物体 A 受到的静摩擦力将减小
D.弹簧的弹力及 A 受到的静摩擦力都不变
答案 AC
解析 弹簧弹力等于 B 物体的重力,即弹簧弹力不变,故 A 项正确;对 A 物体进行受力分析,
列平衡方程可知,C 项正确,D 项错误;根据 FN=mAgcos θ,当倾角减小时,A 物体对斜面
压力变大,故 B 项错误.
11.(单选)如图 11 所示,两块相互垂直的光滑挡板 OP、OQ,OP 竖直放置,小球 a、b 固定
在轻弹簧的两端.水平力 F 作用于 b 时,a、b 紧靠挡板处于静止状态.现保证 b 球不动,使
挡板 OP 向右缓慢平移一小段距离,则( )
图 11
A.弹簧变长 B.弹簧变短
C.力 F 变大 D.b 对地面的压力变大
答案 A
解析 对 a 隔离分析可知,OP 向右缓慢平移时弹簧弹力变小,OP 对 a 的弹力变小,故弹簧
变长,A 正确;对 a、b 整体分析,F 与 OP 对 a 的弹力平衡,故力 F 变小,b 对地面的压力
始终等于 a、b 的总重力,故 D 错误.
题组 4 应用平衡条件解决电学平衡问题
12.(双选)(2014·广东·20)如图 12 所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电量为+Q 的
小球 P.带电量分别为-q 和+2q 的小球 M 和 N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上.P 与 M
相距 L、M 和 N 视为点电荷,下列说法正确的是( )
图 12
A.M 与 N 的距离大于 L
B.P、M 和 N 在同一直线上
C.在 P 产生的电场中,M、N 处的电势相同
D.M、N 及细杆组成的系统所受合力为零
答案 BD
解析 假设 P、M 和 N 不在同一直线上,对 M 受力分析可知 M 不可能处于静止状态,所以
选项 B 正确;M、N 和杆组成的系统,处于静止状态,则系统所受合外力为零,故 kQq
L2
=k Q·2q
L+x2
,
解得 x=( 2-1)L,所以选项 A 错误,D 正确;在正点电荷产生的电场中,离场源电荷越近,
电势越高,φM>φN,所以选项 C 错误.
13.(双选)(2014·浙江·19)如图 13 所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的
夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球 A,细线与斜
面平行.小球 A 的质量为 m、电量为 q.小球 A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球 B,两
球心的高度相同、间距为 d.静电力常量为 k,重力加速度为 g,两带电小球可视为点电荷.小
球 A 静止在斜面上,则( )
图 13
A.小球 A 与 B 之间库仑力的大小为kq2
d2
B.当q
d
= mgsin θ
k
时,细线上的拉力为 0
C.当q
d
= mgtan θ
k
时,细线上的拉力为 0
D.当q
d
= mg
ktan θ
时,斜面对小球 A 的支持力为 0
答案 AC
解析 根据库仑定律,A、B 球间的库仑力 F 库=kq2
d2
,选项 A 正确;小球 A 受竖直向下的重
力 mg,水平向左的库仑力 F 库=kq2
d2
,由平衡条件知,当斜面对小球的支持力 FN 的大小等于
重力与库仑力的合力大小时,细线上的拉力等于零,如图所示,则
kq2
d2
mg
=tan θ,所以q
d
=
mgtan θ
k
,选项 C 正确,选项 B 错误;斜面对小球的支持力 FN 始终不会等于零,选项 D
错误.
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