专题01 重力场、电场和磁场中的静态平衡问题（原卷版）.docx

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1、高三物理二轮高频考点专题突破专题01 重力场、电场和磁场中的静态平衡问题专练目标专练内容目标1重力场中的静态平衡问题（1T8T）目标2电场中的静态平衡问题（9T16T）目标3磁场中的静态平衡问题（17T24T）【典例专练】一、重力场中的静态平衡问题1如图所示，两个完全相同的木模质量均为m，通过三根轻质竖直细线对称连接，放在水平面上呈“互”字型静置，上方木模呈现悬浮效果，这是利用了建筑学中的“张拉整体”的结构原理。细线a、b、c上的张力大小分别用Fa、Fb、Fc表示，水平面所受的压力大小为FN，重力加速度大小为g。下列关系式正确的是（）AFamg，FN=2mgBFamg，FN2mgCFb=Fc，

2、Fa=Fb+0.5mgDFa=Fb+Fc+mg2一学校物理项目学习小组研究悬索桥的受力特点，实际的悬索桥在工程上是复杂的，他们进行了合理简化，悬索桥的简化模型如下吊桥六对钢杆悬吊六对钢杆在桥面上分列两排，其上端挂在两根钢缆上，如图为其一侧面图，已知图中相邻两钢杆间距离为9m，靠桥面中心的钢杆长度为2m（即AA=DD=2m），BB=EE，CC=PP，又已知两端钢缆CM、PN与水平方向成45角，若钢杆钢缆自重不计，每根钢杆承受拉力相同，桥面总质量m，每对钢杆拉力均为T。以下说法正确的是（）A每对钢杆拉力T=B每对钢缆AD中拉力C每对钢缆CM中拉力DBB=5m3如图所示，倾角为30的斜面体固定在水平

3、面上，一横截面半径为的半圆柱体丙放在水平面上，可视为质点、质量为的光滑小球乙用轻绳拴接置于半圆柱上；质量为的物块甲用轻绳拴接放在斜面体上，拴接小球乙与拴接物块甲的轻绳与一端固定在天花板的竖直轻绳系于点，且点位于半圆柱截面圆心的正上方。已知点到水平面的高度为，拴接小球乙的轻绳长度为，整个装置处于静止状态，重力加速度为。则下列说法正确的是（）A拴接小球乙的轻绳拉力大小为B小球乙对半圆柱体的压力大小为C物块甲所受的摩擦力方向沿斜面向下D半圆柱体所受的摩擦力大小为4如图所示，质量均为m的n（n3）个相同匀质光滑圆柱体依次搁置在倾角为30的光滑斜面上，斜面底端有一竖直光滑挡板挡住使圆柱体均处于静止状态。

4、则下列说法中正确的是（）A挡板对圆柱体1的弹力大小为B圆柱体1对斜面的压力大小为C圆柱体2对圆柱体1的压力大小为D若将挡板绕下端点缓慢顺时针转动30，则转动过程中斜面对每个圆柱体的支持力均减小5如图所示，在水平地面上放置一个边长为、质量为的正方体，在竖直墙壁和正方体之间放置半径为、质量为的光滑球体，球心与正方体的接触点的连线与竖直方向的夹角为，已知重力加速度为，正方体与水平地面的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，球和正方体始终处于静止状态，且球没有掉落地面。下列说法正确的是（）A正方体对球的支持力的大小为B若，正方体静止，正方体受到的摩擦力大小为C若球的质量，则的最大值为D无论正方体

5、的右侧面到墙壁的距离多大，只要球的质量足够大就一定会使正方体滑动6一斜劈静止于粗糙的水平地面上，在其斜面上放一滑块，若给一向下的初速度，则正好保持匀速下滑，斜劈依然不动。如图所示，正确的是（）A在滑块上加一竖直向下的力，则滑块将保持匀速运动，斜劈对地无摩擦力的作用B在滑块上加一个沿斜面向下的力，则将做加速运动，斜劈对地有水平向左的静摩擦力作用C在滑块上加一个水平向右的力，则滑块将做减速运动，停止前对地有向右的静摩擦力作用D无论在滑块上加什么方向的力，在滑块停止前斜劈对地都无静摩擦力的作用7如图所示，在倾角为37的粗糙斜面上静止放置质量分别为m和4m的A、B两物体，斜面与两物体间的摩擦因数均为0

6、.8，用一条不可伸长的细绳通过轻滑轮将两物体相连，现对滑轮施加竖直向上由零缓慢增大的拉力，直到物块A或B将要发生滑动，但刚好没有滑动。已知绳与竖直方向的夹角均为37，用fA、fB分别表示斜面对两物体的摩擦力，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，在此过程中，关于摩擦力大小的变化情况描述正确的是（sin37=0.6，cos37=0.8）（）AfA先减小后增大BfA一直减小CfB一直不变D地面对斜面可能有摩擦力8如图所示，四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉若C和D，A撑开双手水平支持着C和D。若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与身体间的摩擦，下列结论正确的是（）AA受到地

7、面的支持力为BB受到A的支持力为CC受到B的拉力约为DC受到A的推力约为2、 电场中的静态平衡问题9如图所示，a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中a、b、c三个完全相同的带电小球位于同一光滑绝缘水平面内，且绕同一点O做半径为R的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分。小球d位于O点正上方h处，且在外力F作用下处于静止状态。已知a、b、c三小球的电荷量均为q，d球的电荷量为6q，h=R，重力加速度为g，静电力常量为k，则（）A小球d一定带正电B小球b的周期为C小球c的加速度大小为D外力F竖直向上，大小等于10如图所示，三根绝缘轻绳悬挂着质量分别为m1、m2、m

8、3的A、B、C三个带电小球（均可视为质点），三小球静止在同一水平面内，悬挂点O在ABC重心O的正上方，且BAC=ACB=45，OB与竖直方向的夹角为37。已知m2=0.2kg，小球A、B之间的距离为L，若小球A、B、C的电荷量分别为q1、q2、q3，且q2=610-5 C，k=9.0109 Nm2/C2，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（）A小球A、C的质量不同B轻绳OB的拉力为2.5NCD小球A、C在小球B处产生的合场强大小为2.5104 N/C11如图所示，在倾角为的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为k0的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与 A球连接。A、B、C三

9、小球的质量均为m，qA=q00，qB=q0，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，重力加速度为g。则（）AB弹簧伸长量为CA球受到的库仑力大小为D相邻两小球间距为12如图，天花板上固定一个光滑小环，一绝缘细绳穿过光滑小环，两端分别与带电小球、连接，、的质量分别为和，带电荷量分别为、系统静止时，小球、和光滑小环的距离分别为，细绳段与竖直方向的夹角为，细绳段与竖直方向的夹角为，两带电小球均可视为点电荷，则以下关系式正确的是（）ABCD13A，B两带电小球，电量分别为、，质量分别为、，如图所示，用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，静止A、B两球处于同一水平线上，其中O点到A球的

10、间距，C是AB连线上一点且在O点的正下方，带电小球均可视为点电荷，静电力常量为k，则下列说法正确的是（）AA、B间的库仑力为BA、B两球的质量之比为C挂A、B两球的绳子的拉力之比为D若仅互换A、B两球的带电量，则A、B两球位置仍处于同一水平线上14如图所示，一匀强电场E大小未知、方向水平向右。两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在电场中，悬点均为O。两小球质量均为m、带等量异号电荷，电荷量大小均为q（q0）。平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为=45。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）AM带正电荷BN带

11、正电荷CD15如图，绝缘光滑圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c位于圆环最高点，ac连线与竖直方向成60角，bc连线与竖直方向成30角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是（）Aa、b小球带同种电荷，与c球电荷电性相反Ba、b小球电量之比为Ca、b小球质量相等Da小球质量小于b小球质量16如图所示，用两根长度均为l的绝缘轻绳将正电的小球悬挂在水平的天花板下，小球的质量为m，轻绳与天花板的夹角均为=30，小球正下方距离也为l的A处有一绝缘支架上同样有一个带电小球，此时轻绳的张力均为0，现在将支架水平向右移动到B处，B处位置为与竖直方向的夹角为处，小球处

12、于静止状态，则（）AA处的带电小球带负电BA处与B处库仑力大小之比为4：3C支架处于B处，左边绳子张力为mg-mgD支架处于B处，右边绳子张力为mg+mg三、磁场中的静态平衡问题17如图所示，边长为l的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以恒定的逆时针方向的电流。图中虚线过边中点和边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的有界矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B。此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为；现将虚线下方的磁场移至虚线上方且磁感应强度的大小改为原来的两倍，保持其他条件不变，导线框仍处于静止状态，此时细线中拉力为。则导线框中的电流大小为（）ABCD18如图所示，三根长为L，电

13、流大小均为I的直线电流在空间构成等边三角形，其中A、B电流的方向均垂直纸面向外，C电流的方向垂直纸面向里。A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0，导线C位于水平面处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力为（）A0B，方向水平向右C，方向水平向左D，方向水平向右19如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面处于垂直斜面向下的匀强磁场中，在斜面上有一根有效长度为、质量为、水平放置的导体棒，当导体棒中分别通入方向相同的电流、时，导体棒均能沿斜面匀速运动。已知，重力加速度为，则下列说法正确的是（）A通入电流时导体棒沿斜面向上运动B匀强磁场的磁感强度为C导体棒与斜面间的动摩擦因数为D若电流，通入电流时也能使导体

14、棒沿斜面做匀速直线运动20如图甲所示为电流天平，此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。它的横臂（图乙）能绕转轴自由转动，轴的两侧臂长度相等。在轴的右侧，沿着横臂的边缘固定着一条U形绝缘导线，天平最右端导线的长度为l。先调整天平处于平衡，把U形导线端放入待测的磁场中（如图丙所示），给U形导线和螺线管分别通以大小为I和。的电流。段导线由于受到安培力作用而使天平右臂向下倾斜，在天平的另一端可以加适当的砝码，使天平恢复平衡。设当地重力加速度。则下列说法正确的是（）A若在电流天平的左端增加的砝码质量为m，则长螺线管内部的磁感应强度B为B若螺线管内部的磁感应强度，则在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线

15、所受安培力为0C若螺线管内部的磁感应强度，段导线的长度为，U形导线通电电流，为使天平保持平衡，应在左端悬挂的砝码D假如使通过段导线的电流反向，仍可以通过悬挂砝码的方式测量磁感应强度21某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极两极的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，且骨架与称盘的总质量为m0，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧从长度L0被压至L1，秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触）。随后外电路对线圈供电，弹簧恢复至L0并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量，已知线圈匝数为

16、n，线圈总电阻为R，重力加速度为g，则（）A线圈向下运动过程中，线圈中感应电流从C端流出B外电路对线圈供电电流为I时，弹簧长度从L1恢复至L0的过程中，C端电势高于D端电势C外电路对线圈供电电流为I，且弹簧长度恢复至L0并静止时，重物的质量D若线圈电阻为R，且线圈上的热功率不能超过P，线圈上安培力的最大值为22已知在电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度为，其中k为常量。现有四根平行的通电长直导线，其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图。其中a、c导线中的电流大小为I1，b、d导线中的电流大小为I2，已知此时b导线所受的安培力恰好为零。撤去b导线，在O处固

17、定一长度为L、电流为I的通电导体棒e，电流方向垂直纸面向外，则下列说法正确的是（）Ab导线撇去前，电流的大小关系为Bb导线撤去前，四根导线所受的安培力均为零Cb导线撤去后，导体棒e所受安培力方向为沿y轴负方向Db导线撤去后，导体棒e所受安培力大小为kII223如题图所示，水平平行导轨固定在竖直向上的匀强磁场中，左侧与恒压电源相连。一直导体棒ab静止于粗糙的水平导轨上，并与导轨垂直，导体棒所受安培力和摩擦力大小分别为F1、f1。现保持其他条件不变，仅改变磁场方向，如题图所示，当磁场与水平面夹角为斜向上且与导体棒ab垂直时，导体棒所受安培力和摩擦力大小分别为F2、f2，则（）ABCD24如图所示，光滑金属导轨ab和cd构成的平面与水平面成角，导轨间距=2L，导轨电阻不计两金属棒MN、PQ垂直导轨放置，与导轨接触良好两棒质量，电阻，整个装置处在垂直导轨向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属棒MN在平行于导轨向上的拉力，作用下沿导轨以速度向上匀速运动，PQ棒恰好以速度向下匀速运动则AMN中电流方向是由N到MB匀速运动的速度的大小是C在MN、PQ都匀速运动的过程中，D在MN、PQ都匀速运动的过程中学科网（北京）股份有限公司