热点1.力与物体的平衡-2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（原卷版）

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热点 1.力与物体的平衡--2021 年高考物理【热点·重点·难点】专练
[高考统计]
考点 考向 五年考情汇总
1.静态平衡问题
考向 1.单个物体的平衡问题
2020.全国卷Ⅲ 17
2019·全国卷Ⅱ 16
2019·全国卷Ⅲ 16
2017·全国卷Ⅲ 17
考向 2.多个物体的平衡问题 2016·全国卷Ⅰ 19
2016·全国卷Ⅲ 17
考向 3.电磁场中的平衡问题 2015·全国卷Ⅰ 24
2.动态平衡问题
考向 1.解析法 2019·全国卷Ⅰ 19
考向 2.图解法 2016·全国卷Ⅱ 14
考向 3.(相似)三角形法 2017·全国卷Ⅰ 21
一、共点力平衡
1．共点力的平衡条件：F合＝0。
2．多个共点力平衡：任意方向上合力为零，建立直角坐标系后，两个坐标轴上的合力均为零，即 Fx
＝0，Fy＝0。
3．受力分析的一般步骤
4．受力分析的三点注意
(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析 (如上 T2 采用隔
离法)。
(2)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。
(3)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“转移研究对象法”。
5．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，以 T2 为例分析如下：
1
例1、(2019·全国卷Ⅲ·16)用卡车运输质量为 m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光
滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为 30°和60°。重力加速度为 g。当卡车沿平
直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为 F1、F2，则(　　)
A．F1＝mg，F2＝mg B．F1＝mg，F2＝mg
C．F1＝mg，F2＝mD．F1＝mg，F2＝mg
答案：D　
解析：以工件为研究对象，受力分析如图所示，重力与 F′1、F′2的合力等大反向，根据共点力平衡
条件得＝cos 30°，＝cos 60°，则 F′1＝mg，F′2＝mg，根据牛顿第三定律，F1＝F′1＝mg，F2＝F′2＝
mg，故只有 D选项正确。
二．动态平衡问题
通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢地变化，物体状态在变化过程中始终处于平衡状态，这
种平衡称为动态平衡。“缓慢”“慢慢”等特征。
2．解答动态平衡问题的三种方法
(1)“解析法”：如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自
变量的变化确定因变量的变化。
(2)“图解法”：如果物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，并且还有另一个力的
方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量图，判断各个力的变化情况。
(3)“相似三角形法”：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，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。
例2、(2019 年全国卷Ⅰ 19)(多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过
滑轮,其一端悬挂物块 N,另一端与斜面上的物块 M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动
N,直至悬挂 N的细绳与竖直方向成 45°。已知 M始终保持静止,则在此过程中(
　　
)。
2
A.水平拉力的大小可能保持不变
B.M 所受细绳的拉力大小一定一直增加
C.M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D.M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
答案：BD
解析：N受到竖直向下的重力、水平向左的拉力和绳向斜上方的拉力,故水平拉力 F1=mNgtan θ(θ为绳与竖
直方向的夹角),A 项错误;绳上的拉力 F2=,θ增大,cos θ减小,则F2增大,B 项正确;M所受斜面的摩擦力
f=mMgsin φ-F2(φ为斜面的倾角),因初始情况下 mMgsin φ与F2的大小关系未知,故不能确定摩擦力 f的变化情
况,C 项错误;若mMgsin φ先大于 F2后小于 F2,则M所受斜面的摩擦力先减小后增大,D 项正确。
例2、如图所示，质量分布均匀的细棒中心为 O点，O1为光滑铰链，O2为光滑定滑轮，O2在O1正上方，
一根轻绳一端系于 O点，另一端跨过定滑轮 O2，由水平外力 F牵引，用 FN表示铰链对细棒的作用，现在
外力 F作用下，细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．F逐渐变小，FN大小不变
B．F逐渐变小，FN大小变大
C．F先变小后变大，FN逐渐变小
D．F先变小后变大，FN逐渐变大
答案：A
解析：　画出细棒的受力图如图；根据三角形定则及相似三角形可知：＝＝，因 OO1和O1O2不变，则
FN不变；随 OO2的减小，F减小，故选 A.]
三、平衡中的临界、极值问题
1．问题特点
临界问题 当某物理量变化时，会引起其他物理量的变化，从
而使物体所处的平衡状态能够“恰好出现”或“恰
3
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