热点02 平衡中的斜面、连接体模型-2024年高考物理【热点·重难点】专练（新高考专用）

这是一份热点02 平衡中的斜面、连接体模型-2024年高考物理【热点·重难点】专练（新高考专用），文件包含热点02共点力平衡模型原卷版docx、热点02共点力平衡模型解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。

1.命题情境源自生产生活中的与共点力平衡相关的情境，对生活生产中与共点力平衡有关的问题平衡问题，要能从情境中抽象出物理模型，正确画受力分析图，正确利用平行四边形定则、三角形定则、三角函数、正弦定理等数学知识解决问题。
2.命题中单个物体、多个物体的平衡问题，经常运用整体法和隔离法，正交分解法，动态分析法。
3.命题较高的考查了运算能力和数形结合能力。
有关斜面的平衡问题
1.重力场中的平衡问题
一般平行于斜面和垂直于斜面对物体所受力进行正交分解。
2. 电场、磁场、重力场中的斜面平衡问题
一般平行于斜面和垂直于斜面对物体所受力进行正交分解。注意分析静电力时要注意带电体所带电量的正负，通电导体在磁场中所受安培力的方向要通过左手定则判断，有时要将立体图转换成平面图。
二、平衡中的连接体模型
1.轻杆连接体问题
2． 轻环穿杆问题
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，A、B两个小球（均可视为质点）固定在轻杆的两端，将其放入光滑的半圆形碗中，O为圆心．当圆心O与A球的连线与竖直方向的夹角为30°时，系统处于平衡状态，此时B球恰好位于半圆形碗的水平直径的右端，下列判断正确的是（ ）
A．A、B两球的质量之比为2：1
B．A、B两球对碗的压力大小之比为1：2
C．轻杆的弹力与A受到的重力大小之比为1：1
D．轻杆的弹力与B受到的重力大小之比为1：1
【答案】C
【解析】以A、B两个小球进行受力分析如图所示
ACD：根据共点力的平衡条件可得、，同一轻杆两端的弹力相等，即，则A、B两球的质量之比为1：2，轻杆的弹力与A受到的重力大小之比为1：1 ，轻杆的弹力与B受到的重力大小之比为1：2．故AD两项错误，C项正确．
B：对A分析可得碗对A的支持力，对B分析可知碗对B的支持力，据牛顿第三定律，A、B两球对碗的压力大小之比为1：1．故B项错误．
故选C。
2．（2023·安徽淮北·统考一模）如图所示，A、B两小球带等量异种电荷，电荷量为q，A球被一根绝缘轻绳系于O点，B球固定在绝缘轻杆上，两球稳定时位于同一高度，轻绳与竖直方向夹角为。已知两球质量均为m，重力加速度为g，静电力常量为k。则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两球距离
B．OA绳拉力大小为
C．B球对轻杆的作用力大小为
D．若B球电荷量变为原来的2倍，稳定后，A、B间库仑力大小变为原来的2倍
【答案】C
【解析】AB．对A球分析，受重力mg、绳的拉力T和库仑力F，由平衡条件得
解得
，，
故AB错误；
C．对B球分析，受重力mg、库仑力F和轻杆的作用力N，由平衡条件得
根据牛顿第三定律可知B球对轻杆的作用力大小为2mg，故C正确；
D．若B球电荷量变为原来的2倍，稳定后，A球会绕O点转动使得轻绳与竖直方向夹角变大，A、B间距离变小，A、B间库仑力大小会大于原来的2倍，故D错误。
故选C。
3．（2024·陕西宝鸡·统考一模）如图所示，三根长为L的直导线垂直纸面放置，它们所在位置的连线构成等边三角形，A、B连线处于竖直方向，电流方向向里，电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为，C位于水平面上且处于静止状态，则C受到的静摩擦力是（ ）
A．，水平向左B．，水平向右
C．，水平向左D．，水平向右
【答案】D
【解析】如图所示
电流A、B在C处产生的磁感应强度的大小分别均为B0，根据平行四边形定则，结合几何关系，可知电流在处合磁感应强度方向竖直向下，大小为
由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为
由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为，方向水平向右。
故选D。
二、多选题
4．如图所示，V型光滑挡板AOB之间放置有一质量均匀的球体，初始时系统处于静止状态，现将整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动（∠AOB保持不变），在AO由水平转动90°到竖直的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．挡板AO的弹力逐渐增大B．挡板AO的弹力先增大后减小
C．挡板BO的弹力逐渐增大D．挡板BO的弹力先增大后减小
【答案】BC
【解析】AB.支架转动过程中，对小球受力分析及各个力的夹角如图
由拉密定理
因为整个装置以O点为轴顺时针缓慢转动（∠AOB保持不变），故保持不变。在AO由水平转动90°到竖直的过程中，从锐角增大到钝角，先增大后减小，故挡板AO的弹力先增大后减小，B正确，A错误；
CD.从180°减小到90°，一直增大，故挡板BO的弹力一直增大，D错误，C正确。
故选BC。
5．如图所示，倾斜直杆OM可以在竖直面内绕O点转动，轻绳AB的A端与套在直杆上的光滑轻环连接，绳子中间某点C拴一重物，用手拉住绳的另一端B。初始时倾斜直杆OM固定在图中位置，BC水平，现用外力将OM杆缓慢旋转到竖直，并保持∠ACB大小和轻环在杆上的位置不变，在OM转动过程中（ ）

A．轻环所受细线的拉力逐渐增大
B．直杆所受轻环压力逐渐减小
C．绳BC的张力逐渐增大
D．绳BC的张力先增大后减小
【答案】BC
【详解】以C点为研究对象，受力分析如图

由平衡条件和正弦定理有
因为
T=G
且始终不变，所以比值k不变。
AB．当OM转动过程中，由锐角增大到90°，∠2由90°减小到某个锐角，所以逐渐减小，比值k不变，所以轻环所受细线的拉力TAC逐渐减小，直杆所受轻环的压力与细线的拉力TAC相等，则直杆所受轻环压力逐渐减小，故A错误，B正确；
CD．逐渐增大，比值k不变，绳BC的拉力TBC逐渐增大，故C正确，D错误。
故选BC。
6．如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端通过光滑的定滑轮与物体丙相连，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若β=55°，则（ ）
A．α>βB．α