2015年高考物理热点难点试题考纲解读专题01 力与物体的平衡

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1、专题01 力与物体的平衡【2015年高考考纲解读】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：对各种性质力特点的理解；共点力作用下平衡条件的应用考查的主要物理思想和方法有：整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想。高考试题的考查形式主要有两种，一种是以生活中的静力学材料为背景，考查力的合成与分解和共点力的平衡的综合应用；一种是以现实中可能出现的各种情况，考查力的概念的理解和计算题型仍延续选择题的形式【重点、难点剖析】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Fkx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可

2、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FfFN，与接触面的面积无关；静摩擦力0FfFfmax，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求(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：FqE.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；点电荷的库仑力Fk.(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：FBIL，此式只适用于BI的情况，且L是导线的有效长度

3、，当BI时F0.(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洛qvB，此式只适用于Bv的情况当Bv时F洛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，洛伦兹力总不做功6 共点力的平衡(1)平衡状态：静止或匀速直线运动(2)平衡条件：F合0或Fx0，Fy0.(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(n1)个力的合力大小相等、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【规律方法】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

4、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场力电场力、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，因为F洛v.【高频考点突破】考点1、共点力作用下物体的静态平衡【例1】 (2014山东理综)如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，F1表示木板所受合力的大

5、小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()AF1不变，F2变大 BF1不变，F2变小CF1变大，F2变大 DF1变小，F2变小【答案】A【感悟提升】求解共点力平衡问题常用的方法(1)力的合成法：对研究对象受力分析后，应用平行四边形定则(或三角形定则)求合力的方法力的合成法常用于仅受三个共点力作用且平衡时(2)正交分解法：把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上合力为零的方程并求解当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时，一般采用正交分解法【变式探究】如图113所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m1.0 kg的物体细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不

6、计的定滑轮与固定的弹簧秤相连物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N关于物体受力的判断(取g9.8 m/s2)，下列说法正确的是()图113A斜面对物体的摩擦力大小为零B斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上C斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向竖直向上D斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上【答案】A【特别提醒】受力分析的顺序一般按照“一重、二弹、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来源:学优高考网【变式探究】 倾角为37的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数0.5.现给A施以一水平力F，如图115

7、所示设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 370.6，cos 370.8)，如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值可能是()图115A3 B2 C1 D0.5【答案】BCD考点2、物体的动态平衡问题【例2】 一个挡板固定于光滑水平地面上，截面为圆的柱状物体甲放在水平面上，半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间，没有与地面接触而处于静止状态，如图116所示，现在对甲施加一个水平向左的力F，使甲沿地面极其缓慢地移动，直至甲与挡板接触为止设乙对挡板的压力为F1，甲对地面的压力为F2，在此过程中()图116AF1缓慢增大，F2缓慢增大BF1缓慢增大，F2不变CF1缓慢减小，F2不变DF1

8、缓慢减小，F2缓慢增大【答案】C【变式探究】 如图118所示，用AO、BO细绳吊一重物P静止，其中AO绳水平现用水平向右的力F缓慢拉起重物P的过程中(O点的位置不动)，绳OB所受的拉力变化为()来源:学优高考网图118A变大 B变小C先变小再变大 D不变来源:学优高考网【答案】D考点3、电学中的平衡问题【例3】 (2014浙江理综)(多选)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行小球A的质量为m、电量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，

9、重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球A静止在斜面上，则()来源:学优高考网gkstkA小球A与B之间库仑力的大小为B当时，细线上的拉力为0C当时，细线上的拉力为0D当时，斜面对小球A的支持力为0【答案】AC【变式探究】(2013新课标全国卷，18)如图119，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()图119A B C D【答案】B【变式探究】如图1111所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁

10、感应强度大小为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力为F，斜面的支持力为FN，则()图1111A安培力方向垂直ab杆沿斜面向上来源:学优高考网gkstkB安培力方向垂直ab杆水平向右CFNBILcos DFN【答案】BD【能力突破】一、受力分析的一般方法1.正交分解法把一个力按照作用效果或解题方便分解为相互垂直方向的两个分力，分别在两个方向上列相应力的方程，得解。2.假设法在受力分析中不能直接判断某一个力的有无时，可以先假设该力存在并结合平衡条件或牛顿第二定律分析判断。3.整体法与隔离法比较如下表整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分

11、析的方法将研究对象与周围物体分隔开分析的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体例1、如图所示，在粗糙水平地面上放着一个斜面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则()。A.B对墙的压力增大B.A与B之间的作用力增大C.地面对A的摩擦力减小D.A对地面的压力减小答案：C【方法技巧】1.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.采用整体法进

12、行受力分析时，要注意各个物体的状态应该相同。3.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。二、共点力作用下的静态平衡问题1.共点力作用下物体的平衡条件物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，作用在物体上的所有力的合力为零。2.三力平衡如果物体仅受三个力作用而处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。可根据平行四边形定则，利用直角三角形、相似三角形(或正、余弦定理)等知识，采用合成法、正交分解法、矢量三角形法等方法求解。例2、如图所示，吊床用绳子拴在两棵树上等高位置。某人先坐在吊床上，后躺在吊床上，均处

13、于静止状态。设吊床两端系绳中的拉力为F1、吊床对该人的作用力为F2，则()。A.坐着比躺着时F1大B.躺着比坐着时F1大C.坐着比躺着时F2大D.躺着比坐着时F2大答案：A【方法技巧】求共点力平衡问题的一般思路：(1)选择研究对象；(2)用整体法或隔离法分析对象受力；(3)根据平衡条件列方程；(4)联立方程求解。三、共点力作用下的动态平衡所谓动态平衡，即通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述。分析动态问题通常有以下几种常见的典型方法。1.解析法对研究对象的任一状态进行受力分析，结合力的平衡条件或者力矩的

14、平衡条件，建立平衡方程，求出因变量与自变量的一般函数式，然后根据自变量的变化确定因变量的变化。2.图解法对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图(力的平行四边形或力三角形)，再由动态的力三角形各边变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况。例3、如图所示是简式千斤顶示意图，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将预制板顶起。当预制板刚被顶起时对千斤顶的压力为1.0105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120，则下列判断正确的是()。A.此时两臂支持力大小均为1.0105 NB.此时千斤顶对预制板的支持力为1.0105 NC.若继续摇动把手，千斤顶对预制板的支持力将增大D.若继续摇动把手，千斤顶对预制板的支持力将减小答案：AB四、带电体在复合场中的平衡带电体在复合场中的平衡问题，除了涉及重力、弹力和摩擦力之外，还涉及电磁学中的静电力、安培力和洛伦兹力。与力学中的共点力平衡问题一样，复合场内的物体平衡问题也要遵循合力为零这一平衡条件，所不同的是除了服从力学规律之外，还要服从电磁学规律。这是解决复合场中的物体平衡问题的两条主线。在原来分析受力的基础上，增加电场力和磁场力，所遵循规律完全相同。