专题02 受力分析 共点力的平衡-2022年高考物理母题题源解密（原卷版）

专题02受力分析共点力的平衡【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）【母题原题】（2020·新课标Ⅰ卷）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积【母题来源二】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国Ⅲ卷）【母题原题】（2020·新课标Ⅲ卷）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（　　）A.45°B.55°C.60°D.70°【母题来源三】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（浙江卷）【母题原题】（2020·浙江卷）如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（　　） A.受到的重力大小为B.受到的合力大小为C.对球面的压力大小为D.对球面的作用力大小为【母题来源四】2020年全国普通高等学校招生统一考试物理（山东卷）【母题原题】（2020·山东卷）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　）A.B.C.D.【命题意图】本题结合生活实际考查受力分析、共点力的平衡条件，涉及正交分解法的简单应用，意在考查考生对力学基本知识的掌握情况，以及运用物理知识解决实际问题的能力。学/科-+网【考试方向】 受力分析和共点力的平衡问题是高中物理的基础，也是高考考查的重点。受力分析是解决动力学问题的关键，单独命题时往往和实际问题结合在一起。共点力的平衡问题，单独命题时往往和实际问题结合在一起，但是考查更多的是融入到其他物理模型中间接考查，如，结合运动学命题，或者出现在导轨模型中等。【得分要点】受力分析，要按照一定的顺序进行，特别注意弹力和摩擦力有无以及它们方向的判断。对于共点力的平衡问题，常用方法有：（1）正交分解法：适用于三力或三力以上平衡问题，可用于求解大小、方向确定的力的问题。（2）矢量三角形法：适用于三力平衡问题，该方法有时涉及正弦定理的运用，有时利用矢量三角形和几何三角形的相似性来求解力。（3）三力平衡的动态分析：三个力中重力大小方向不变、一个力的方向不变大小可以改变、一个大小方向都改变。常常把三个力放置在一个矢量三角形中，有时涉及相似三角形的知识。注意：涉及滑动摩擦力的四力平衡问题中，可以把滑动摩擦力Ff和正压力FN合成为一个力F，只要Ff和FN方向不变，则F的方向不变。这样就可以把四力平衡转化为三力平衡问题。1．中学物理中的各种性质的力种类大小方向说明重力G＝mg（不同高度、纬度、星球，g不同）竖直向下微观粒子的重力一般可忽略，带电小球、微粒的重力一般不能忽略弹簧的弹力F＝kx（x为形变量）沿弹簧轴线大小、方向都能够发生变化静摩擦力0＜Ff静≤Fmax与相对运动趋势方向相反没有公式，只能由牛顿运动定律求解滑动摩擦力Ff滑＝μFN与相对运动方向相反一般情况下FN≠mg万有引力F＝G沿质点间的连线适用于质点之间、质量均匀分布的球体之间引力的求解库仑力F＝k沿点电荷间的连线适用于真空中点电荷间库仑力的求解电场力F电＝qE正（负）电荷与电场强度方向相同（相反）带电体处于电场中一定受电场力安培力F＝BIL当B∥I时，F＝0电流或电荷处于磁场中不一定受磁场力 左手定则，安培力（洛伦兹力）的方向总是垂直于B与I（或B与v）决定的平面洛伦兹力F洛＝qvB当B∥v时，F洛＝02．受力分析的常用方法（1）整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力（2）假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在。（3）转换研究对象法当直接分析一个物体的受力不方便时，可转换研究对象，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。1．（2020上海市静安区二模）物体在恒力作用下的运动（　　）A．速度方向一定不变B．加速度方向一定不变C．不可能做曲线运动D．速度大小可能始终不变2．（2020·安徽省定远中学高三月考）如图所示，一足够长的斜面体静置于粗糙水平地面上，一小物块沿着斜面体匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F，当物块运动到最低点之前，下列说法正确的是A．物块与斜面体间的弹力不变 B．物块与斜面体间的摩擦力增大C．斜面体与地面间的弹力不变D．斜面体与地面间的摩擦力始终为03．（2020届江苏省苏州市五校高三上学期月考）质量为M的磁铁，吸在竖直放置的磁性黑板上静止不动。某同学沿着黑板面，用水平向右的恒力F轻拉磁铁，磁铁向右下方做匀速直线运动，则磁铁受到的摩擦力fA．大小为MgB．大小为C．大小为FD．方向水平向左4．（2020届南充市高第一次高考适应性考试）如图，自动卸货车静止在水平地面上，质量为m的货物放在车厢内挡板附近，车厢在液压机的作用下，θ角缓慢增大，当θ增大到一定角度时货物开始加速下滑，货物与车厢的动摩擦因数为，重力加速度为g．若货物还未离开车厢，下列说法正确的是A．θ增大过程中，货物对车厢压力大小不变B．θ增大过程中，货物的摩擦力大小等于mgcosθC．货物加速下滑时，货车受到地面向右的摩擦力D．货物加速下滑时，地面对货车的支持力小于货车和货物重力之和5．（2020·延安市第一中学高三二模） 如图所示，重100N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为15cm，劲度系数为500N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为10cm，若滑块与斜面间最大静摩擦力为25N，现用一测力计沿斜面向上拉物体，当弹簧的长度仍为10cm时，测力计读数可能为()A．10NB．30NC．50ND．70N6．（2020·河北省高三三模）如图所示，六根原长均为l的轻质细弹簧两两相连，在同一平面内六个大小相等、互成60°的恒定拉力F作用下，形成一个稳定的正六边形。已知正六边形外接圆的半径为R，每根弹簧的劲度系数均为k，弹簧在弹性限度内，则F的大小为（）A．(R－l)B．k(R－l)C．k(R－2l)D．2k(R－l)7．（2020湘赣皖长郡中学十五校第二次联考）如图所示的装置中，在A端用外力F把一个质量为m的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45°变为90°，斜面体与水平地面之间是粗的，并且斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦．则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是A．外力F一定增大B．地面对斜面体的静摩擦力始终为零C．绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大子于绳子的拉力D．绳子A端移动的速度大小等于小球沿斜面运动的速度大小 8．（2020云南省临沧一中5月理综）如图所示，一光滑的轻杆倾斜地固定在水平面上，倾角大小为30°，质量分别为，m甲、m乙的小球甲、乙穿在光滑杆上，且用一质量可忽略不计的细线连接后跨过固定在天花板上的光滑定滑轮，当整个系统平衡时，连接乙球的细线与水平方向的夹角大小为60°，连接甲球的细线呈竖直状态。则m甲：m乙为（　　）A．1：B．1：2C．：1D．：29．（2020·山西省高三月考）如图所示，物块放在木板上处于静止状态，现将木块略向右移动一些使倾角减小，则下列结论正确的是（）A．木板对的作用力不变B．木板对的作用力减小C．物块与木板间的正压力减小D．物块所受的摩擦力不变10．（2020·福建省莆田市第一联盟体高三期末联考）如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行．现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有A．小球对斜劈的压力保持不变 B．轻绳对小球的拉力先减小后增大C．竖直杆对小滑块的弹力先增大再减小D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大