2020年高考物理压轴题专练附解答： 力与平衡

2020年高考物理压轴题专练：力与平衡【知识回扣】

1.思维导图

2.力的基本知识

3.弹力有无的判断方法

（1）假设法：对形变不明显的情况，可假设两物体之间不存在弹力，看物体是否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定存在弹力。

（2）状态法：根据物体的状态，利用牛顿第二定律或共点力的平衡条件判断是否存在弹力。 4.静摩擦力有无及方向的判断方法

（1）假设法：假设物体间接触面光滑，若不发生相对滑动，则无相对运动趋势，无静摩擦力；若发生相对

滑动，则有相对运动趋势，有静摩擦力，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反。

（2）状态法：确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的方向。

（3）牛顿第三定律法：“力是物体间的相互作用

”，先确定受力少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向。 【热门考点透析】

考点一 受力分析 整体法与隔离法的应用

1．如图所示，用完全相同的轻弹簧A 、B 、C 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A 与竖直方向的夹角为30°，弹簧C 水平，则弹簧A 、C 的伸长量之比为 （ ）

A 4

B ．4

C ．1:2

D ．2:1

【答案】D

【解析】将两小球看做一个整体分析，可知整体受到重力、轻弹簧A 、C 的拉力共3个力的作用而处于平衡状态，将轻弹簧A 的拉力沿竖直方向和水平方向分解可知水平方向上满足sin 30Ax A C F F F =︒=，故

:2:1A C F F =，据题意可知三个弹簧的劲度系数相同，由胡克定律F kx =可知弹簧A 、C 的伸长量之比为

2:1，故D 项正确，ABC 三项错误。

2．叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为m ，相互接触，球与地面间的动摩擦因数

均为μ，则（）

A．上方球与下方3个球间均没有弹力B．下方三个球与水平地面间均没有摩擦力

C．水平地面对下方三个球的支持力均为4

3 mg

D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为4

3

mg

【答案】C

【解析】对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球有力的作用，故A错误；下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球受摩擦力作用，故B错误；对四个球的整体分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡，所以三个小球受支

持力大小为4mg，每个小球受支持力为4

3

mg，故C正确；三个下方小球受到的是静摩擦力，故不能根据滑

动摩擦力公式进行计算，故D错误．故选C。

【增分攻略】

整体法和隔离法的应用技巧

(1)不涉及系统内力时，优先考虑应用整体法，即“能整体、不隔离”。

(2)应用“隔离法”时，要先隔离“简单”的物体，如待求量少、或受力少、或处于边缘处的物体。

(3)将“整体法”与“隔离法”有机结合、灵活应用。

(4)各“隔离体”间的力，表现为作用力与反作用力，对整体系统则是内力。

考点二静态平衡问题

1.(2019·全国卷Ⅱ·16)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行．已知物

块与斜面之间的动摩擦因数为

3

3，重力加速度取10 m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质

量最大为()

A．150 kg B．100 3 kg C．200 kg D．200 3 kg 【答案】A

【解析】设物块的质量最大为m ，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F ＝mg sin 30°＋μmg cos 30°，F ＝1 500 N 时，物块的质量最大，解得m ＝150 kg ，A 项正确。 2. （2019·新课标全国Ⅲ卷）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F 1、F 2，则( )

A ．F 1＝

33mg ，F 2＝3

2

mg B ．F 1＝32mg ，F 2＝3

3mg C ．F 1＝12mg ，F 2＝3

2mg

D ．F 1＝

32mg ，F 2＝12

mg 【参考答案】 D

【名师解析】 如图所示，

卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，由题意知，力F 1′与F 2′相互垂直。由牛顿第三定律知F 1＝F 1′，F 2＝F 2′，则F 1＝mg sin60°＝

32mg ，F 2＝mg sin30°＝1

2

mg ，D 正确。 3. (2019·高考全国卷Ⅰ)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P 和Q 用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则( )

A ．P 和Q 都带正电荷

B ．P 和Q 都带负电荷

C ．P 带正电荷，Q 带负电荷

D ．P 带负电荷，Q 带正电荷 【答案】D

【解析】对P 、Q 整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P 、Q 必带等量异种电

荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误．

【增分攻略】

1.处理静态平衡问题的常用方法

2.静态平衡问题的解题技巧

①善于转换研究对象，尤其是对摩擦力不易判定的情形，可以先分析相接触物体的受力情况，再应用牛顿第三定律判定。

②假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法。

考点三动态平衡问题

1.(2016·全国1卷T19)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()

A．绳OO′的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【答案】BD

【解析】由于物体a、b均保持静止，各绳角度保持不变，对a受力分析得，绳的拉力T＝m a g，所以物体a 受到绳的拉力保持不变。由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以b受到绳的拉力大小、方向均保持不变，C选项错误；a、b受到绳的拉力大小、方向均不变，所以OO′的张力不变，A选项错误；对b进行受力分析，如图所示。由平衡条件得：T cos β＋f＝F cos α，F sin α＋F N＋T sin β＝m b g。其中T和m b g始终不变，