《（全国通用）高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与物体的平衡学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用）高考物理二轮复习专题一力与运动第1讲力与物体的平衡学案（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲力与物体的平衡知识必备1.弹力弹力方向与接触面垂直指向被支持或被挤压物体。杆的弹力不一定沿杆。弹簧的弹力由胡克定律Fkx计算，一般物体间弹力大小按物体受力分析和运动状态求解。2.摩擦力方向：摩擦力的方向沿接触面的切线方向，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。大小：静摩擦力的大小由物体受其他力力的情况运动状态决定，大小0FFmax，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件求解。滑动摩擦力的大小由公式FFN求解。4.5.共点力的平衡共点力的平衡条件是F合0，平衡状态是指物体处于匀速直线运动状态或静止状态。备考策略1.研究对象的选取方法：(1)整体法(2)隔离法2.受力分析的顺序一般按照“一重、二
2、弹、三摩擦，四其他”的程序，结合整体法与隔离法分析物体的受力情况。3.处理平衡问题的基本思路4.求解平衡问题的常用方法：二力平衡法、合成法、正交分解法、相似三角形法、正弦定理法、图解法等。力学中的平衡问题【真题示例1 (2017全国卷，16)如图1，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为()图1A.2 B. C. D.解析当F水平时，根据平衡条件得Fmg；当保持F的大小不变，而方向与水平面成60角时，由平衡条件得Fcos 60(mgFsin 60)，联立解得，故选项C正确。答案C【真题
3、示例2】 (2017全国卷，17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm解析设弹性绳的劲度系数为k。挂钩码后，弹性绳两端点移动前，左、右两段绳的伸长量L10 cm，两段绳的弹力FkL，对钩码受力分析，如图甲所示，sin ，cos 。根据共点力的平衡条件可得，钩码的重力为G2kLcos 。将弹性绳的两端缓慢移至天花板上
4、的同一点时，受力图如图乙所示。设弹性绳伸长量为L，弹力为FkL，钩码的重力为G2kL，联立解得LL6 cm。弹性绳的总长度变为L02L92 cm，故B正确，A、C、D错误。 甲 乙答案B【真题示例3】 (2017全国卷，21)如图2，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为()。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中()图2A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小解析以重物为研究对象，受重力mg、OM绳上拉力F2、M
5、N上拉力F1，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2的夹角为不变，在F2转至水平的过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确，B、C错误。答案AD真题感悟1.高考考查特点(1)共点力的单物体动态平衡及连接体的静态、动态平衡问题是高考命题的热点(2016年考查了连接体平衡，2017年考查了单个物体的平衡)。(2)做好物体的受力分析，画出力的示意图，并灵活运用几何关系和平衡条件是解题的关键。2.解题常见误区及提醒(1)不能灵活选取研究对象，不能准确把握求解问题的切入点。(2)对一些常见物理语言(如轻绳、轻
6、环)不理解其内涵。(3)不能灵活应用数学关系求解物理问题。预测1共点力平衡条件的应用预测2整体法、隔离法的应用预测3物体的动态平衡1.(多选)如图3所示，在粗糙的水平桌面上静止放着一盏台灯，该台灯可通过支架前后调节从而可将灯头进行前后调节，下列对于台灯的受力分析正确的是()图3A.台灯受到水平向左的摩擦力B.若将灯头向前调一点(台灯未倒)，则桌面对台灯的支持力将变大C.支架对灯头的支持力方向竖直向上D.整个台灯所受的合外力为零解析以整个台灯为研究对象，台灯受到重力和桌面的支持力，且处于平衡状态，故选项A错误，选项D正确；根据二力平衡可知灯头所受支架的支持力竖直向上，故选项C正确；若将灯头向前调
7、一点(台灯未倒)，台灯仍然处于平衡状态，故桌面对台灯的支持力大小不变，故选项B错误。答案CD2.如图4所示，一质量为M、倾角为的斜面体置于水平面上，一质量为m的滑块通过一跨过两定滑轮的轻绳与一重力为G的钩码相连(两滑轮间的轻绳水平)，现将滑块置于斜面上，滑块在斜面上匀速上滑，且发现在滑块运动过程中，斜面一直保持不动，则下列说法中正确的是()图4A.地面对斜面体的摩擦力方向水平向右，大小为Gsin B.滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上，大小为Gmgcos C.地面对斜面体的支持力大小为(Mm)gGD.地面对斜面体的支持力大小为(Mm)g解析以滑块和斜面体为整体进行研究，其受力分析如图甲所示，由
8、平衡条件可知地面对斜面体的支持力大小为FN(Mm)g，选项C错误，D正确；地面对斜面体的摩擦力水平向右，大小为fG，故选项A错误；再以滑块为研究对象，受力分析如图乙所示，由力的平衡可知斜面体对滑块的滑动摩擦力为fGmgsin ，故选项B错误。答案D3.(多选)如图5所示，A为静止在水平地面上的斜面，斜面光滑，轻绳一端与B球相连，另一端与一轻质弹簧测力计相连，再用另一轻绳与弹簧测力计相连后固定在天花板上，整个装置处于静止状态，B球靠近斜面底端位置，现用一水平向左的推力F缓慢推动斜面。当B快要到达斜面顶端时，弹簧测力计接近于水平位置，在推动过程中两轻绳都处于拉伸状态。设斜面对小球的支持力为FN，弹
9、簧测力计的示数为F，则在该过程中下列说法正确的是()图5A.FN与F的合力变大B.FN与F的合力方向始终不变C.FN保持不变，F先增大后减小D.FN不断增大，F先减小后增大解析B球在三个共点力作用下达到平衡状态，其中重力G的大小和方向均不发生变化，拉力F的方向改变，支持力FN方向不变，大小改变。利用力的三角形定则作出如图所示的示意图，由图可知选项D正确，C错误；根据共点力平衡的特点可知FN与F的合力大小始终等于B球的重力G的大小，且与G方向相反，故选项A错误，B正确。答案BD归纳总结1.共点力作用下的物体平衡问题，涉及受力分析、力的合成与分解、建立平衡方程等，其思维与解题过程如下：2.解决动态
10、平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。动态平衡问题的分析过程与处理方法如下：电学中的平衡问题【真题示例1】 (2017天津理综，3)如图6所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()图6A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小解析导体棒ab、电阻R、导轨构成闭合回路，磁感应强度均匀减小(k为一定值)，则闭合回路中的磁通量减小，根据
11、楞次定律，可知回路中产生顺时针方向的感应电流，ab中的电流方向由a到b，故A错误；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势EkS，回路面积S不变，即感应电动势为定值，根据闭合电路欧姆定律I，所以ab中的电流大小不变，故B错误；安培力FBIL，电流大小不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故C错误；导体棒处于静止状态，所受合力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力f与安培力F等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确。答案D【真题示例2】 (2016全国卷，24)如图7，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的
12、柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求图7(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。解析(1)由ab、cd棒被平行于斜面的导线相连，故ab、cd速度总是大小相等，cd也做匀速直线运动。设两导线上拉力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为FN1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为FN2，
13、对于ab棒，受力分析如图甲所示，由力的平衡条件得甲乙2mgsin FN1TFFN12mgcos 对于cd棒，受力分析如图乙所示，由力的平衡条件得mgsin FN2TFN2mgcos 联立式得：Fmg(sin 3cos )(2)设金属棒运动速度大小为v，ab棒上的感应电动势为EBLv回路中电流I安培力FBIL联立得：v(sin 3cos )答案(1)mg(sin 3cos )(2)(sin 3cos )真题感悟1.高考考查特点电学中的平衡问题是指在电场力、安培力参与下的平衡问题。处理电学中的平衡问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用。2.解题常见误区及提醒(1)安培力方向
14、的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则判断，同时注意立体图转化为平面图。(2)电场力或安培力的出现，可能会对压力或摩擦力产生影响。(3)涉及电路问题时，要注意闭合电路欧姆定律的使用。预测1电场力作用下的平衡问题预测2电磁场中的平衡问题预测3电磁感应中的平衡问题1.如图8所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上，其中O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为l，当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角30，带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k，则()图8A.A、B间库仑力大小FB.A、B间库仑力大小FC.细线拉力大小FTD.细线拉力大小FTmg解析带电小球A受力如图所示，OCl，即C点为OB中点，根据对称性ABl。由库仑定律知A、B间库仑力大小F，细线拉力FTF，选项A、C错误；根据平衡条件得Fcos 30mg，得F，绳子拉力FT，选项B正确，D错误。答案B2. (2017陕西省宝鸡市高三教学质量检测)如图9所示，匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30且斜向右上方，匀强磁场的方向垂直于纸面(图中未画出)。一质量为m、电荷量为q的带电小球(可视为质点)以与水平方向成30角斜向左上方的速度v做匀
