《通用版2020版高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用版2020版高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、力与物体的平衡力与物体的平衡 高考命题点命题轨迹情境图 受力分析 整体法和隔离 法的应用 2016 3 卷 17 2017 2 卷 16 3 卷 17 静态平衡问题 2019 2 卷 16 3 卷 16 16 3 17 题 17 2 16 题 19 3 16 题 2016 1 卷 19 2 卷 14 2017 1 卷 21 动态平衡问题 2019 1 卷 19 16 1 19 题 16 2 14 题 17 1 21 题 19 1 19 题 平衡中的临界与极值问题 电学中的平衡问题 2015 1 卷 24 15 1 24 题 16 1 24 题 2016 1 卷 24 2019 1 卷 15 1
2、9 1 15 题 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 FN 与接触面的面积无关 静摩擦力的增大有一个限度 具体 值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解 2 方向 沿接触面的切线方向 并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反 3 电场力 1 大小 F qE 若为匀强电场 电场力则为恒力 若为非匀强电场 电场力则与电荷所处 的位置有关 点电荷间的库仑力F k q1q2 r
3、2 2 方向 正电荷所受电场力方向与场强方向一致 负电荷所受电场力方向与场强方向相 反 4 安培力 1 大小 F BIL 此式只适用于B I的情况 且L是导线的有效长度 当B I时 F 0 2 方向 用左手定则判断 安培力垂直于B I决定的平面 5 洛伦兹力 1 大小 F qvB 此式只适用于B v的情况 当B v时 F 0 2 方向 用左手定则判断 洛伦兹力垂直于B v决定的平面 洛伦兹力不做功 6 共点力的平衡 1 平衡状态 物体静止或做匀速直线运动 2 平衡条件 F合 0 或Fx 0 Fy 0 3 常用推论 若物体受n个作用力而处于平衡状态 则其中任意一个力与其余 n 1 个力的合力大小
4、相 等 方向相反 若三个共点力的合力为零 则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形 1 处理平衡问题的基本思路 确定平衡状态 加速度为零 巧选研究对象 整体法或隔离法 受力分析 建立平衡方程 求解或作讨论 2 常用的方法 1 在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法 2 求解平衡问题时常用二力平衡法 矢量三角形法 正交分解法 相似三角形法 图解法 等 3 带电体的平衡问题仍然满足平衡条件 只是要注意准确分析电场力 安培力或洛伦兹 力 4 如果带电粒子在重力场 电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动 则一定是匀速直 线运动 如果是匀速圆周运动 则电场力与重力的合力为 0
5、 1 基本思路 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时 一般采用整体法与隔离法进行分析 2 两点注意 1 采用整体法进行受力分析时 要注意系统内各个物体的状态应该相同 2 当直接分析一个物体的受力不方便时 可转移研究对象 先分析另一个物体的受力 再 根据牛顿第三定律分析该物体的受力 此法叫 转移研究对象法 例 1 2019 云南保山市统一检测 如图 1 所示 A B C三个物体处于平衡状态 则关于 A B C三个物体的受力个数 下列说法正确的是 图 1 A A物体受到 4 个力的作用 B B物体受到 3 个力的作用 C C物体受到 3 个力的作用 D C物体受到 4 个力的作用 答案 C 解析
6、 物体C受重力 B的支持力和摩擦力 3 个力的作用 选项 C 正确 D 错误 物体B受 重力 A的支持力 C的压力和摩擦力 4 个力的作用 选项 B 错误 物体A受重力 地面的 支持力以及B的压力 3 个力的作用 选项 A 错误 拓展训练 1 多选 2019 福建宁德市 5 月质检 中国书法历史悠久 是中华民族优秀传 统文化之一 在楷书笔画中 长横的写法要领如下 起笔时一顿 然后向右行笔 收笔时略 向右按 再向左上回带 该同学在水平桌面上平铺一张白纸 为防打滑 他在白纸的左侧靠 近边缘处用镇纸压住 如图 2 所示 则在向右行笔的过程中 图 2 A 镇纸受到向左的摩擦力B 毛笔受到向左的摩擦力
7、C 白纸只受到向右的摩擦力D 桌面受到向右的摩擦力 答案 BD 解析 白纸和镇纸始终处于静止状态 对镇纸受力分析知 镇纸不受摩擦力 否则水平方向 受力不平衡 镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力 故 A 错误 毛笔在书 写的过程中相对纸面向右运动 受到向左的摩擦力 故 B 正确 白纸与镇纸之间没有摩擦力 白纸始终处于静止状态 则白纸在水平方向受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及桌面对白纸向 左的摩擦力 故 C 错误 根据牛顿第三定律 白纸对桌面的摩擦力向右 故 D 正确 拓展训练 2 如图 3 所示 一固定斜面上两个质量均为m的小物块A和B紧挨着匀速下滑 A与B的接触面光滑 已知A与斜面
8、之间的动摩擦因数是B与斜面之间的动摩擦因数的 2 倍 斜面倾角为 重力加速度为g B与斜面之间的动摩擦因数 与A B间弹力FN的大小分 别是 图 3 A tan FN mgsin 2 3 1 3 B tan FN mgsin 2 3 1 2 C tan FN mgcos 1 3 D tan FN mgsin 2 3 答案 A 解析 以A B整体为研究对象 根据平衡条件得 2mgsin 2 mgcos mgcos 解得 tan 2 3 以B为研究对象 则mgsin mgcos FN 解得FN mgsin 1 3 故选项 A 正确 选项 B C D 错误 1 基本思路 根据物体所处的状态 静止或者
9、匀速直线运动 受力分析 结合平衡条件列 式 2 主要方法 力的合成法和正交分解法 例 2 2019 全国卷 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 重力加速度取 10m s2 若轻绳能 3 3 承受的最大张力为 1500N 则物块的质量最大为 A 150kgB 100kgC 200kgD 200kg 33 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 mgsin30 mgcos30 F 1500N 时 物块的质量最大 解得 m 150kg A 项正确 拓展训
10、练 3 2019 广东深圳市 4 月第二次调研 如图 4 所示 用缆绳将沉在海底的球形 钢件先从a处竖直吊起到b 再水平移到c 最后竖直下移到d 全过程钢件受到水的阻力大 小不变 方向与运动方向相反 所受浮力恒定 则上升 平移 下降过程中的匀速运动阶段 缆绳对钢件拉力F1 F2 F3的大小关系是 图 4 A F1 F2 F3B F1 F3 F2 C F2 F1 F3D F3 F2 F1 答案 A 解析 钢件从a到b 对钢件受力分析 有F1 F浮 mg F阻 因F浮恒定 令F0 mg F浮 则有F1 F0 F阻 从b到c 有F2 F阻2 F02 F阻 F0 2 2F0F阻 F0 F阻 2 2F0
11、F阻 从c到d 有F3 F0 F阻 故F1 F2 F3 A 正确 B C D 错误 拓展训练 4 2019 重庆市部分区县第一次诊断 如图 5 所示 水平直杆OP右端固定于竖 直墙上的O点 长为L 2m 的轻绳一端固定于直杆P点 另一端固定于墙上O点正下方的Q 点 OP长为d 1 2m 重为 8N 的钩码用光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态 则轻绳的弹力 大小为 图 5 A 10NB 8NC 6ND 5N 答案 D 解析 设挂钩所在处为N点 延长PN交墙于M点 如图所示 同一条绳子拉力相等 根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等 设为 则根 据几何关系可知NQ MN 即PM等于绳长 根据几何
12、关系可得 sin 0 6 则 PO PM 1 2 2 37 根据平衡条件可得 2FTcos G 解得 FT 5N 故 D 正确 1 解析法 常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况 1 先受力分析 得出物体受哪几个力而处于平衡状态 2 建立直角坐标系 正交分解力 列平衡条件方程 或在力的三角形中结合三角形知识列 平衡条件方程 3 分析方程中的变量有哪些 分析题目信息得到这些物理量是如何变化的 4 把分析得到的变化的物理量代入方程 得到平衡条件下的受力动态变化情况 2 图解法 1 先受力分析 得出物体受几个力而处于平衡状态 2 分析题目给出的信息 判断物体受力的变化方式 3 把受
13、力对应到几何图形中结合几何知识分析 说明 此法一般应用于物体受 3 个共点力或者可以等效为 3 个共点力的情况 并且常用于定 性分析 例 3 多选 2019 全国卷 19 如图 6 一粗糙斜面固定在地面上 斜面顶端装有一光 滑定滑轮 一细绳跨过滑轮 其一端悬挂物块N 另一端与斜面上的物块M相连 系统处于 静止状态 现用水平向左的拉力缓慢拉动N 直至悬挂N的细绳与竖直方向成 45 已知M 始终保持静止 则在此过程中 图 6 A 水平拉力的大小可能保持不变 B M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD 解析 对
14、N进行受力分析如图所示 因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT是 一对平衡力 从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大 细绳的拉力也一直增大 选项 A 错 误 B 正确 M的质量与N的质量的大小关系不确定 设斜面倾角为 若 mNg mMgsin 则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大 若mNg mMgsin 则M所受斜面 的摩擦力大小可能先减小后反向增大 选项 C 错误 D 正确 拓展训练 5 2019 安徽蚌埠市第二次质检 如图 7 所示 物体甲放置在水平地面上 通 过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连 整个系统处于静止状态 现对小球乙施加一个水平力 F 使小球乙缓慢上升一小段距离 整个过程中物体
15、甲保持静止 甲受到地面的摩擦力为 Ff 则该过程中 图 7 A Ff变小 F变大 B Ff变小 F变小 C Ff变大 F变小 D Ff变大 F变大 答案 D 解析 方法一 解析法 以小球乙为研究对象 受力分析 如图甲所示 设绳与竖直方向的夹角为 小球乙的质 量为m乙 根据平衡条件可得 水平拉力F m乙gtan 乙球缓慢上升一小段距离的过程中 增大 可知水平拉力F逐渐增大 绳子的拉力FT 故绳子的拉力也是逐渐增大 m乙g cos 以物体甲为研究对象 受力分析如图乙所示 根据平衡条件可得 物体甲受到的地面的摩擦 力Ff与绳子的拉力沿水平方向的分力FTx FTcos 等大反向 故摩擦力方向向左 Ff
16、 逐渐增大 故 D 正确 m乙gcos cos 方法二 图解法 对乙球受力分析并把各力平移到一个矢量三角形内 画出如图丙所示的动态分析 可知 F FT都增大 拓展训练 6 多选 2019 山东潍坊市下学期高考模拟 如图 8 所示 一倾角为 30 的斜 面固定在水平地面上 一轻弹簧左端拴接在质量为m的物体P上 右端连接一轻质细绳 细 绳跨过光滑的定滑轮连接质量为m的物体Q 整个系统处于静止状态 对Q施加始终与右侧 悬绳垂直的拉力F 使Q缓慢移动直至悬绳水平 弹簧始终在弹性限度内 则 图 8 A 拉力F先变大后变小B 弹簧长度先增加后减小 C P所受摩擦力方向先向下后向上D 斜面对P的作用力先变小后变大 答案 CD 解析 对Q进行受力分析 如图甲所示 可知 当Q缓慢向上运动时 细绳的拉力FT逐渐减小 而拉力F逐渐增大 当悬绳水平时 拉力F mg FT 0 又弹簧的弹力等于绳的拉力 故选项 A B 错误 对P进行受力分析如图乙 开始当Q未动时 弹簧弹力为F弹 mg 则此时摩擦力Ff F弹 mgsin30 沿斜面向下 随着弹簧弹力的减小 则摩擦力减小 当F弹 mgsin30 时 Ff mgsi
