新高考物理二轮复习精选练习专题2力与平衡（含解析）

这是一份新高考物理二轮复习精选练习专题2力与平衡（含解析），共41页。试卷主要包含了力与平衡等内容，欢迎下载使用。

专题二、力与平衡
第一部分 织网点睛，纲举目张
科学素养

1．建构知识体系

2、几种常见力的比较


3．掌握弹力的三个基本点
弹力的产生
两物体直接接触，有弹性形变
注意：产生弹力时，施力物体与受力物体同时发生形变，但受力物体受到的弹力是由施力物体的形变引起的，反作用力是由受力物体的形变引起的
弹力的大小
①弹簧类：F＝kx
②非弹簧类：用平衡条件或动力学规律求解
注意：①公式F＝kx成立的条件：弹簧类物体在弹性限度内变化
②对公式F＝kx可得推论：ΔF＝kΔx
③关键要明确：F、x、ΔF、Δx的含义
弹力的方向
物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同
注意：面与面挤压时弹力方向一定垂直于接触面，若是球面，则一定通过球心(务必作好辅助线)

4.把握摩擦力的分析思路

5．活用平衡条件的三个推论
二力
平衡
如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反
三力
平衡
如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反；并且这三个力的矢量可以构成一个封闭的矢量三角形
多力
平衡
如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反
第二部分 实战训练，高考真题演练
1．（2022新高考海南卷）我国的石桥世界闻名，如图，某桥由六块形状完全相同的石块组成，其中石块1、6固定，2、5质量相同为m，3、4质量相同为，不计石块间的摩擦，则为（ ）

A． B． C．1 D．2
【参考答案】D
【名师解析】隔离石块3分析受力，如图1，由平衡条件可得，tan30°=m’g/F43，
把石块2和3看作整体隔离分析受力，如图2，由平衡条件可得， tan60°=（m’+m）g/F43， 联立解得：=2，选项D正确。

【关键点拨】灵活选取研究对象是正确解题的关键。
2．（2022·高考广东物理）图1是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时，连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、和分别表示三根绳的拉力大小，且。下列关系式正确的是（ ）
．
A． B． C． D．
【参考答案】D
【命题意图】本题考查对结点的受力分析、平衡条件。
【解题思路】
以结点O为研究对象，分析受力，由平衡条件。可得F=2F1cos30°= F1，选项D正确。
3. （2022·全国理综乙卷·15）如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为（　　）


A. B. C. D.
【参考答案】A
【名师解析】当两球运动至二者相距时，,如图所示


由几何关系可知
设绳子拉力为，水平方向有
解得
对任意小球由牛顿第二定律可得
解得，故A正确，BCD错误。
4。（2022高考上海）麦克风静止在水平桌面上，下列能表示支架对话筒作用力的方向的是

【参考答案】 A
【命题意图】本题考查受力分析+物体平衡条件+模型思想
【名师解析】麦克风静止在水平桌面上，话筒处于静止状态，受力平衡，根据共点力平衡条件，可知支架对话筒的作用力与重力等大反向，支架对话筒的作用力竖直向上，选项A正确。

5. （2022高考辽宁物理）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力，则（　　）

A. 竖直分力大于的竖直分力
B. 的竖直分力等于的竖直分力
C. 的水平分力大于的水平分力
D. 的水平分力等于的水平分力
【参考答案】D
【命题意图】本题考查力的分解/物体平衡条件及其相关知识点.
【名师解析】
此题的模型属于死结,对结点O受力分析可得，水平方向
即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；
对结点O受力分析可得，竖直方向,解得,
则F1的竖直分量 ,F2的竖直分量. F2竖直分力F2y与F1的竖直分力F1y之差F2y-F1y=-=
因
可知,选项AB错误。
6. （2022高考河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边MN为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（　　）


A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大
B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小
C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小
D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
【参考答案】B
【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。
【名师解析】
设两绳子对圆柱体的拉力的合力为，木板对圆柱体的支持力为，绳子与木板夹角为，从右向左看如图所示

在矢量三角形中，根据正弦定理
在木板以直线为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，不变，从逐渐减小到0，又
，且
可知，则
可知从锐角逐渐增大到钝角，根据
由于不断减小，可知不断减小，先增大后减小，可知先增大后减小，结合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为，绳子拉力为，则
可得，不变，逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B正确，ACD错误。

7．（2022年6月浙江选考）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ=60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的

A．作用力为 B．作用力为
C．摩擦力为 D．摩擦力为
【参考答案】B
【命题意图】本题考查受力分析、物体平衡条件，力的分解及其相关知识点。
【解题思路】把轻质晒衣架和重物看作整体，设每根斜杆受到地面的作用力为F，4Fcos30°=G，解得F=，选项A错误B正确；把F沿水平方向和竖直方向分解，在水平方向，每根斜杆受到地面的摩擦力f=Fcos60°=，CD错误。

8．（2022重庆高考）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力（ ）

A．大小等于 B．大小等于
C．方向竖直向上 D．方向水平向左
【参考答案】B
【名师解析】对擦窗工具受力分析如图。

水平方向拉力与擦窗工具所受滑动摩擦力等大反向，竖直方向重力与擦窗工具所受静摩擦力等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如图，大小为，选项B正确。

9．（2022年6月浙江选考）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是
A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡
B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力
C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力
第3题图

D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点
【参考答案】C
【命题意图】本题考查受力分析、牛顿第三定律、质点。
【解题思路】鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力不平衡，A错误；鱼儿摆尾出水时浮力小于重力，B错误；鱼儿摆尾击水时对水有作用力，由牛顿第三定律可知，鱼儿受到水的作用力，C正确；研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可把鱼儿视为质点，D错误。

10. （2022年1月浙江选考）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为，则下列说法正确的是（　　）

A. 轻绳的合拉力大小为
B. 轻绳的合拉力大小为
C. 减小夹角，轻绳的合拉力一定减小
D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小
【参考答案】B
【名师解析】对石墩受力分析，由平衡条件可知，，
联立解得，故A错误，B正确；拉力的大小为，
其中，可知当时，拉力有最小值，即减小夹角，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误；
摩擦力大小为，可知增大夹角，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误。

11. （2022年1月浙江选考）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（　　）


A. 水桶自身重力的大小
B. 水管每秒出水量的大小
C. 水流对桶撞击力的大小
D. 水桶与水整体的重心高低
【参考答案】D
【名师解析】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转，故选D。

12. （2022年1月浙江选考）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为和。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（　　）

A. Q对P磁力大小等于
B. P对Q的磁力方向竖直向下
C. Q对电子秤的压力大小等于＋F
D. 电子秤对Q的支持力大小等于＋
【参考答案】D
【名师解析】由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于，选项AB错误；对PQ的整体受力分析，竖直方向电子秤对Q的支持力大小等于＋，即Q对电子秤的压力大小等于＋，选项C错误，D正确。
13．（2022高考北京卷）“雪如意”是我国首座国际标准跳台滑雪场地。跳台滑雪运动中，裁判员主要根据运动员在空中的飞行距离和动作姿态评分。运动员在进行跳台滑雪时大致经过四个阶段：①助滑阶段，运动员两腿尽量深蹲，顺着助滑道的倾斜面下滑；②起跳阶段，当进入起跳区时，运动员两腿猛蹬滑道快速伸直，同时上体向前伸展；③飞行阶段，在空中运动员保持身体与雪板基本平行、两臂伸直贴放于身体两侧的姿态；④着陆阶段，运动员落地时两腿屈膝，两臂左右平伸。下列说法正确的是（ ）

A．助滑阶段，运动员深蹲是为了减小与滑道之间的摩擦力
B．起跳阶段，运动员猛蹬滑道主要是为了增加向上的速度
C．飞行阶段，运动员所采取的姿态是为了增加水平方向速度
D．着陆阶段，运动员两腿屈膝是为了减少与地面的作用时间
【参考答案】B
【命题意图】此题以运动员在进行跳台滑雪为情景，考查相关知识点。
【名师解析】助滑阶段，运动员深蹲是为了减小空气阻力，选项A错误；起跳阶段，运动员猛蹬滑道主要是为了增加向上的速度，选项B正确；飞行阶段，运动员所采取的姿态是为了增加受到的升力，选项C错误；着陆阶段，运动员两腿屈膝是为了增加与地面的作用时间，减小受到的地面冲力，选项D错误。
14．（2022高考北京卷）如图所示，质量为m的物块在倾角为的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（ ）

A．斜面对物块的支持力大小为
B．斜面对物块的摩擦力大小为
C．斜面对物块作用力的合力大小为
D．物块所受的合力大小为
【参考答案】B
【命题意图】此题考查力的分解、牛顿运动定律及其相关知识点。
【名师解析】将物块重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件可知斜面对物块的支持力大小为mgcosθ，由滑动摩擦力公式可知斜面对物块的摩擦力大小为，选项A错误B正确；由于质量为m的物
块在倾角为的斜面上加速下滑，物块所受的合力沿斜面向下，合力大小小于，斜面对物块作用力的合力大小不等于mg，选项CD错误；
第三部分 思路归纳，内化方法
1．受力分析的基本思路

2．受力分析的两种方法

3．静态平衡问题的基本求解思路

4．静态平衡问题的四种求解方法
合成法
物体受三个共点力的作用而平衡时，任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反
分解法
物体受三个共点力的作用而平衡时，将某一个力按作用效果分解，则分力与其他两个力分别平衡
正交分解法
物体受到三个或三个以上力的作用时，将所有力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件
矢量三角形法
对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力
5.　动态平衡问题求解的三种方法

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。　　　　　　　

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，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，判断第三个力的变化情况。　

如果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求解力的变化情况。　　　　　　　
6. 解决动态平衡问题的一般思路
解决动态平衡问题的一般思路为“化动为静，静中求动”。其分析过程与处理方法如下：

7. 电磁学中的平衡问题求解方法
（1）基本原则
解决电磁学中的平衡问题，要把握“电学搭台，力学唱戏”的破题原则，要结合电磁学的基本规律和力学的受力分析及平衡条件解题。
（2）．解题流程
电磁学中平衡问题的解题流程与力学问题的解题流程和分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用即可：

（3）四点注意
①点电荷间的作用力大小要用库仑定律。
②安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图。
③电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。
④涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的应用。

第四部分 最新模拟集萃，提升应试能力
1. （2023河南郑州四中第一次调研）如图所示，一带电小球A固定于定滑轮的正下方，一根绕过定滑轮的轻质绝缘细线一端系有一个带同种电荷的小球B，另一端用一拉力T拉住使小球B处于静止状态，图示位置两球球心所在高度相同。设定滑轮与小球B间的细线与竖直方向的夹角为θ（θ>0），小球A、B可视为质点。现缓慢拉动绝缘细线，使小球B移动一段距离，则在小球B移动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球A、B间的距离减小
B. 细线与竖直方向的夹角θ减小
C. 小球B的运动轨迹为圆弧
D. 拉力T先减小再增大
【参考答案】C
【名师解析】
设小球A、B间的距离记为，小球B到定滑轮的距离记为，小球A与滑轮间的距离记为，且为一定值，以小球B为研究对象，B球受力分析如图所示

根据相似三角形有

又

解得

即小球A、B间的距离为定值，小球B沿圆周运动，A错误，C正确；
小球B沿圆周运动一段距离，细线与竖直方向的夹角θ先增大后减小，B错误；
根据受力分析可得

随着细线的缩短，拉力T逐渐减小，D错误。故选C。
2. （2023辽宁铁岭六校协作体联考）下列说法正确的是（　　）
A. 形状规则的物体重心在几何中心
B. 受静摩擦力作用的物体一定是静止的
C. 滑动摩擦力对物体的运动总是起阻碍作用
D. 相互接触的物体可能没有弹力
【参考答案】D
【名师解析】
物体的重心与物体的质量分布以及物体形状有关，质量分布均匀且形状规则的物体重心才在其几何中心，A错误；运动的物体也可能产生静摩擦力，例如货物随着传送带一起斜向上运动，货物受到是静摩擦力，而货物却是运动的，B错误；滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反，起阻碍物体相对运动的作用，C错误；两个接触的物体间若不挤压就没有弹力，D正确。
3. （2023陕西师大附中期初检测）如图，绳下端挂一物体，用力 F 拉物体使悬线偏离竖直方向的夹角为α，且保持其平衡。保持α不变，当拉力 F 有极小值时，F 与水平方向的夹角 β应是（　　）

A. 0 B. C. α D. 2α
【参考答案】C
【名师解析】
对O点受力分析，如图所示

转动拉力F，当时，拉力有最小值，由几何关系可知F 与水平方向的夹角 β应是α，故选C。
4. （2022年9月甘肃张掖一诊）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角，一重为的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　　）

A. 作用力为 B. 作用力为
C. 摩擦力为 D. 摩擦力为
【参考答案】B
【名师解析】
设斜杆的弹力大小为，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得
解得
以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示

可知每根斜杆受到地面的作用力应与平衡，即大小为，每根斜杆受到地面的摩擦力为，B正确，ACD错误；
5. （2023江苏南通第一次质检）甲、乙两建筑工人用简单机械装置将工件从地面提升并运送到楼顶。如图所示，当重物提升到一定高度后，两工人保持位置不动，甲通过缓慢释放手中的绳子，使乙能够用一始终水平的轻绳将工件缓慢向左拉动，最后将工件运送至乙所在位置。绳重及滑轮的摩擦不计，滑轮大小忽略不计，则工件向左移动过程中（　　）

A. 绳子对乙的拉力不断减小
B. 绳子对甲的拉力不断增大
C. 楼顶对甲的支持力不断增大
D. 楼顶对乙的摩擦力始终大于对甲的摩擦力
【参考答案】B
【名师解析】
设与结点和滑轮相连的一段绳子与竖直方向的夹角为，工件重力为，对结点受力分析如图所示

可得甲手中绳子拉力大小为
乙手中绳子拉力大小为
工件向左移动过程中，逐渐增大，可知逐渐增大，逐渐增大，由牛顿定律可知，绳子对乙的拉力不断增大，绳子对甲的拉力也不断增大，故A错误，B正确；
C．对甲进行受力分析，甲手中绳子与水平方向夹角不变，随着绳子对甲的拉力增大，其在竖直方向上的分力也增大，楼顶对甲的支持力不断减小，故C错误；
D．对甲进行受力分析，设甲手中绳子与竖直方向的夹角为，水平方向根据受力平衡可得

对乙进行受力分析，水平方向根据受力平衡可得

由于始终有，可得
故D错误。
6．（2023江西红色十校第一次联考）某中学举行趣味运动会时，挑战用一支钢尺取出深盒子（固定不动）中的玻璃球，该游戏深受大家喜爱，参与者热情高涨。游戏中需要的器材和取球的原理分别如图甲和图乙所示。若忽略玻璃球与盒壁、钢尺间的摩擦力，在不损坏盒子的前提下，钢尺沿着盒子上边缘某处旋转拨动（钢尺在盒内的长度逐渐变短），使玻璃球沿着盒壁缓慢上移时，下列说法正确的是（ ）

A．钢尺对玻璃球的弹力逐渐减小 B．钢尺对玻璃球的弹力先增大后减小
C．盒壁对玻璃球的弹力逐渐减小 D．盒壁对玻璃球的弹力先减小后增大
【参考答案】AC
【名师解析】对玻璃球的受力分析如图所示，玻璃球受重力G，左侧钢尺对玻璃球的弹力，盒壁对玻璃球的弹力，玻璃球在3个力作用下处于动态平衡，玻璃球沿着纸盒壁缓慢上移时，利用图解法可知，和均逐渐减小，A、C项正确，B、D项错误。


7. （2023辽宁铁岭六校协作体联考）如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平．现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ