高三物理三力平衡试题答案及解析

高三物理三力平衡试题答案及解析

1.如图所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块受到的摩擦力F

与拉力F的合

f

力方向应该是()

A．水平向右B．竖直向上C．向右偏上D．向左偏上

【答案】B

【解析】物体受向下的重力G、斜向上的拉力F和水平向左的摩擦力F

三个力的作用下处于平衡

f

与拉力F的合力方向应和重力方向

状态，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，故摩擦力F

f

相反即竖直向上，向下B正确。

【考点】物体的平衡。

2.小车上有一根固定的水平横杆，横杆左端固定的斜杆与竖直方向成θ角，斜杆下端连接一质量

为m的小铁球。横杆右端用一根轻质细线悬挂一相同的小铁球，当小车在水平面上做直线运动时，细线保持与竖直方向成α角（α≠θ），设斜杆对小铁球的作用力为F，下列说法正确的是

A．F沿斜杆向上，F＝B．F沿斜杆向上，F＝

C．F平行于细线向上，F＝D．F平行于细线向上，F＝

【答案】D

【解析】对右边的小铁球研究，受重力和细线的拉力，如图

根据牛顿第二定律，得：mgtanα=ma得到：a=gtanα…①

对左边的小铁球研究，受重力和细杆的弹力，如图，设轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为

θ

由牛顿第二定律，得：m′gtanβ=m′a′…②

F′＝…③

因为a=a′，得到β=α≠θ，则：

轻杆对小球的弹力方向与细线平行，大小为F′＝=；

【考点】本题考查共点力的平衡条件。

3.在倾角为的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为m

1、m

2

，

弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为d，速度为v，则

A．物块B的质量满足

B．此时物块A的加速度为

C．此时拉力做功的瞬时功率为

D．此过程中，弹簧的弹性势能变化了

【答案】D

【解析】开始系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面下的分力，当B刚离开C时，弹

簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故m

2gsinθ=kx

2

，但由于开始是弹簧是压缩的，故d＞x

2

，

故m

2

gsinθ＜ kd，A错误；当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故

m

2gsinθ=kx

2

，但由于开始是弹簧是压缩的，故d＞x

2

，故m

2

gsinθ＜ kd，故物块A加速度小于，B错误；拉力的瞬时功率P=Fv，C错误；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉

力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为，D正确；

【考点】本题考查共点力的平衡条件。

4.（20分）如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，y轴正方向竖直向上，x轴正方向水平

向右。空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场垂直xoy平面向里，磁感应强度大

小为B。匀强电场（图中未画出）方向平行于xoy平面，小球（可视为质点）的质量为m、带电

量为+q，已知电场强度大小为，g为重力加速度。

（1）若匀强电场方向水平向左，使小球在空间中做直线运动，求小球在空间中做直线运动的速

度大小和方向；

（2）若匀强电场在xoy平面内的任意方向，确定小球在xoy平面内做直线运动的速度大小的范围；

（3）若匀强电场方向竖直向下，将小球从O点由静止释放，求小球运动过程中距x轴的最大距离。

【答案】（1）；方向斜向下与x轴方向夹角45°；（2）；（3）。

【解析】（1）由题意知小球做匀速直线运动（2分）

受力分析如图

（2分）

匀速直线运动速度大小（1分）

方向如图，斜向下与x轴方向夹角45°（1分）

（2）小球做直线运动的条件为：洛仑兹力与电场力和重力的合力为一对平衡力。当电场在xoy 平面内方向任意时，电场力与重力合力最大值为2mg （1分）最小值为零（1分）

则：（2分）

（2分）

得（2分）

（3）设小球运动到最低位置时下落高度为H，此时速度最大为v

，方向水平（2分）

任意时刻v沿x轴正向、y轴负向的分速度分别为v

x ，v

y.

。

与v

y.

对应的洛仑兹力水平分力方向沿x轴正向，

小球由静止释放到最低点的过程中，应用动量定理得：

（2分）

小球由静止释放到最低点的过程中，由动能定理得：

（1分）

解得：（1分）

【考点】洛伦兹力，力的平衡，动量定理，动能定理。

5.如图所示，倾角为的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态．若将

固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，则

A．细线对物体a的拉力增大

B．斜劈对地面的压力减小

C．斜劈对物体a的摩擦力减小

D．地面对斜劈的摩擦力增大

【答案】AD

【解析】对物体b进行受力分析，自身重力和两个拉力，同一根绳子各段拉力相等，根据力的合成可得绳子拉力，若将固定点c向右移动少许，使得变大，拉力变大，对a的拉力变大，选项A对。对a受力分析，沿斜面方向，若重力的分力，斜劈对a的摩擦力方向向上，随拉力增大而减小，若重力的分力，斜劈对a的摩擦力方向向下，随拉力增大而增大，选项C错。对斜面和a做为一个整体受力分析，受到两个自身重力，地面支持力，绳子拉力，由于绳子拉力斜向下，拉力的水平分力变大，地面对斜劈的摩擦力增大选项D对。竖直分力大小不变，，地面对斜劈的支持力不变，斜