步步高高考物理全国通用大二轮专题复习word版训练专题一 力与场内物体的平衡
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专题定位 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题．高考对本专题内容的考查主要有：①对各种性质力特点的理解；②共点力作用下平衡条件的应用．考查的主要物理方法和思想有：①整体法和隔离法；②假设法；③合成法；④正交分解法；⑤矢量三角形法；⑥相似三角形法；⑦等效思想；⑧分解思想．
应考策略 深刻理解各种性质力的特点．熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法．
1．弹力
(1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F＝kx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解．
(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向．
2．摩擦力
(1)大小：滑动摩擦力Ff＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力0
φN，所以选项C错误．
12．一根套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球A通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球B固定在绝缘支架上，A球处于平衡状态，如图11所示．现将B球稍向右移动，当A小球再次平衡(该过程A、B两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位置，下列说法正确的是( )
图11
A．细线对带电小球A的拉力变大
B．细线对细环的拉力保持不变
C．细环所受的摩擦力变大
D．粗糙杆对细环的支持力变大
答案 AC
解析 如图甲所示，以细环、细线及小球A组成的整体为研究对象受力分析，整体的重力、杆的支持力、静摩擦力、水平向右的库仑斥力，由平衡可知FN＝mAg＋m环g，F＝Ff，知粗糙杆对细环的支持力不变，再由小球A的受力分析如图乙知，当B球稍向右移动时，由库仑定律知，F增大，Ff增大，小球A的重力不变，它们的合力与细线的拉力等大反向，故由力的合成知当F增大时细线的拉力也增大，综合以上分析知，A、C选项正确．
甲 乙
13．如图12所示，空间正四棱锥型的底面边长和侧棱长均为a，水平底面的四个顶点处均固定着电量为＋q的小球，顶点P处有一个质量为m的带电小球，在库仑力和重力的作用下恰好处于静止状态．若将P处小球的电荷量减半，同时加竖直方向的匀强电场强度E，此时P
处小球仍能保持静止．重力加速度为g，静电力常量为k，则所加匀强电场强度大小为( )
图12
A. B.
C. D.
答案 D
解析 设P处的带电小球电量为Q，根据库仑定律可知，则P点小球受到各个顶点电荷的库仑力大小为F＝；根据几何关系可知，正四棱锥型的侧棱与竖直线的夹角为45°；再由力的分解法则，可有：4××＝mg；若将P处小球的电荷量减半，则四个顶点的电荷对P的小球的库仑力合力为：F′＝；当外加匀强电场后，再次平衡，则有：＋E＝mg；解得：E＝，故D正确，A、B、C错误．
14．如图13所示，ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在绝缘水平面上，CDGF面与水平面成θ角．两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，两金属细杆的电阻均为R，导轨电阻不计．当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是( )
图13
A．回路中的电流强度为
B．ab杆所受摩擦力为mgsin θ
C．cd杆所受摩擦力为μ(mgsin θ＋)
D．μ与v1大小的关系为μ(mgsin θ＋)＝mgcos θ
答案 CD
解析 ab杆产生的感应电动势E＝BLv1；回路中感应电流为I＝＝，故A错误．ab杆匀速下滑，F安＝BIL＝，方向沿轨道向上，则由平衡条件得：ab杆所受的摩擦力大小为Ff＝mgsin θ－F安＝mgsin θ－，故B错误．cd杆所受的安培力大小也等于F安，方向垂直于导轨向下，则cd杆所受摩擦力：Ff′＝μFN＝μ(mgsin θ＋F安)＝μ(mgsin θ＋)，故C正确．根据cd杆受力平衡得：mgsin(90°－θ)＝Ff′＝μ(mgsin θ＋)，则得μ与v1大小的关系为μ(mgsin θ＋)＝mgcos θ，故D正确．
