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高考二轮专题复习:专题01 力与物体的平衡(解析版)

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高考二轮专题复习:专题01 力与物体的平衡(解析版)_第1页
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学而优 教有方专题01 力与物体的平衡【命题规律】1、命题角度(1)物体的受力分析、静态平衡、动态平衡;(2)静电力、安培力、洛伦兹力作用下的平衡.2、常考题型:选择题.【知识荟萃】★考向一 静态平衡问题1.研究对象的选取:整体法和隔离法.2.受力分析的方法(1)假设法.(2)转换研究对象法:根据牛顿第三定律,如图(3)动力学分析法:根据牛顿第二定律,由加速度方向判定合力的方向,从而确定某一个力的方向,如图.(4)整体法与隔离法3.共点力平衡的常用处理方法适用条件平衡关系合成法三个共点力任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反效果分解法三个共点力某一个力按力的作用效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法三个或三个以上共点力将物体所受的力分解为相互垂直的两组力,每组力都满足平衡条件★考向二 动态平衡问题1、解决动态平衡问题的一般思路化“动”为“静”,多个状态下“静”态对比,分析各力的变化或极值.2、三力作用下的动态平衡3、四力作用下的动态平衡(1)在四力平衡中,如果有两个力为恒力,或这两个力的合力方向确定,为了简便可用这两个力的合力代替这两个力,转化为三力平衡,例如:如图,qE

②方向:正电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相同;负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反2)方法:与纯力学问题的分析方法一样,学会把电学问题力学化3)步骤①选取研究对象(整体法或隔离法)②受力分析,多了电场力③列平衡方程2、磁场力作用下的平衡问题(1)安培力①大小:F=ILB,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=0②方向:用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面2)洛伦兹力①大小:F洛=qvB,此式只适用于B⊥v的情况当B∥v时F洛=0②方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力永不做功3)立体平面化该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确定因此解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系4)带电体的平衡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经典例题】【例题1】.如图所示,一木板B放在水平地面上,木块A放在木板B的上面,木块A的右端通过弹簧测力计固定在竖直墙壁上用力2F向左拉木板B,使它以速度v匀速运动,这时木块A静止,弹簧测力计的示数为F。

下列说法中正确的是(  )A.木板B受到的滑动摩擦力等于FB.地面受到的滑动摩擦力等于FC.若木板B以2v的速度运动,木块A受到的滑动摩擦力等于2FD.若用力4F拉木板B,木块A受到的滑动摩擦力等于2F【答案】 B【解析】对A、B受力分析:A受水平向右的张力和水平向左的摩擦力;又因为物体间力的作用是相互的,则物体B受到A对它水平向右的摩擦力;由于B作匀速直线运动,则B受到水平向左的拉力和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对B的摩擦力);如图所示:A.由于B向左作匀速直线运动,B受到拉力和滑动摩擦力,则2F=f故A错误;B.A受力平衡,故fA=F即A受B的摩擦力大小为F,由于B向左作匀速直线运动,则2F=fB+f则f=2F﹣fB=F根据牛顿第三定律,地面受到的摩擦力大小等于F,故B正确;C.滑动摩擦力大小与相对速度无关,故木板B以2v的速度匀速运动时,A与B间压力不变,摩擦因数不变,故摩擦力大小不变为F,故C错误;D.若用4F的力拉木板B,B开始加速,但是A与B间压力不变,摩擦因数不变,故摩擦力大小不变,木块A受摩擦力大小仍为F,故D错误;故选B例题2】.如图所示,一粗糙斜面体静止在水平地面上,斜面体上方水平虚线处装有一光滑定滑轮。

一轻绳跨过定滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面体上的物块M相连,系统处于静止状态现把定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离系统仍处于静止状态,则在此过程中(  )A.轻绳对滑轮的作用力大小不变 B.斜面体对M的摩擦力大小一直增加C.斜面体对M的作用力大小一直减小 D.地面对斜面体的支持力大小一直增加【答案】 C【解析】A.定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离,绳子间的夹角变小,故轻绳对滑轮的作用力大小变大,A错误;B.定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离,绳子拉力的方向与竖直方向变小,但由于不知道摩擦力的方向,故无法判断斜面体对M的摩擦力大小变化情况,B错误;C.由于定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离,绳子拉力的方向与竖直方向变小,竖直方向的力增大,故斜面体对M的作用力大小一直减小,C正确;D.对M和斜面整体分析,定滑轮沿水平虚线缓慢向右移动小段距离,绳子间的夹角变小,绳子竖直方向分力变大,地面对斜面体支持力变小,D错误例题3】.如图所示,质量分别为、的两个带同种电荷的小球、,分别用长为的绝缘细线悬挂在同一点,两细线与竖直方向各成一定的角度、,两小球用一绝缘轻质弹簧相接,A、B球连线与过点竖直线交于点,初始时刻弹簧处在压缩状态,现增加球的电荷量,下列说法中正确的是(  )A.两细线的拉力之比变大 B.两细线的夹角不变C.与的长度之比不变 D.长度一定变大【答案】 C【解析】对两小球受力分析如图、为A、B两小球之间的库仑力,、为两小球之间的弹簧弹力,满足对球受力分析,、、、三力满足相似三角形,则有同理对球亦有当球的电荷量增大则两球距离会增大,夹角、增大,但仍有,绳长不变,点上移,长度变小。

故选C例题4】.如图所示,质量均为的小球、用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于点,现对小球施加大小恒为、方向可以改变的外力,若要使两小球处于静止状态,悬线与竖直方向的夹角的值不可能是(  )A. B. C. D.【答案】 A【解析】两小球处于静止状态,对A、B整体为研究对象,受力分析,受整体重力、OA绳子拉力、外力,三个力共点力平衡重力大小方向均不变,外力大小不变,方向可变,由三角形定则可知,当外力与绳子拉力T垂直时,最大由几何关系可知故悬线与竖直方向的夹角的最大值为53°,不可能是60°,故选A精选习题】一、单选题1.春节晚会上杂技《绽放》表演了花样飞天,如图是女演员举起男演员的一个场景,两位杂技演员处于静止状态下列说法正确的是(  )A.水平地面对女演员的摩擦力水平向右B.水平地面对女演员的支持力和女演员的受重力是一对平衡力C.女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力D.女演员对男演员的作用力等于男演员的重力【答案】 D【解析】AB.对男女演员整体分析,根据平衡条件可知,水平地面对女演员的摩擦力为零,水平地面对女演员的支持力等于男女演员重力之和,故AB错误;C.女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律可知,女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力大小相等,方向相反,故C错误;D.对男演员分析,根据平衡条件得,女演员对男演员的作用力等于男演员的重力,故D正确。

故选D2.拉伸弹簧拉力器可以锻炼肱二头肌它由几根规格相同的弹簧并联而成,锻炼时可以根据自身情况选择挂3根弹簧或4根弹簧如果甲同学挂3根弹簧拉伸时双手水平拉动拉力器,使弹簧产生稳定的形变;乙同学挂4根弹簧,用同样拉伸方式,使弹簧产生形变,则甲、乙两同学提供的拉力之比为(  )A.3∶4 B.3∶5 C.4∶5 D.2∶3【答案】 B【解析】根据胡克定律,甲同学拉力为乙同学拉力为则拉力之比为3∶5,故B正确,ACD错误3.如图所示,柔软轻绳OA与OB的一端将一重物拴于圆心O点,另一端均固定在圆环上初始时,OA绳处于水平状态,OB绳与竖直方向的夹角为30°,现将圆环向右缓慢滚动,重物始终位于圆心处在OB绳由图中状态第一次转至水平状态的过程中,下列说法正确的是(  )A.OB绳上的张力逐渐增大B.OB绳上的张力先增大后减小C.OA绳上的张力逐渐增大D.OA绳上的张力先增大后减小【答案】 C【解析】以重物为研究对象进行受力分析,设轻绳OA与OB上的拉力分别为、,由正弦定理可知由150°减至90°,逐渐增大,逐渐增加;由90°增加至150°,逐渐减小,逐渐减小,ABD错误,C正确4.在东京奥运会举重比赛中,李发彬在挺举中展现“金鸡独立”绝技,单脚支撑。

又将姿势回复为双脚着地稳定3秒,最终夺得冠军,并打破奥运纪录将李发彬的单脚支撑和双脚着地均视作平衡状态关于此过程的表述正确的是(  )A.单脚支撑时地面对其支持力大小比双脚着地时的支持力大B.单脚支撑时地面对其支持力大小比双脚着地时的支持力小C.若李发彬握杠的两手间距离变大,则其手臂受杠铃的作用力将变大D.若李发彬握杠的两手间距离变大,则其手臂受杠铃的作用力将变小【答案】 C【解析】AB.根据受力平衡可知,单脚支撑时地面对其支持力和双脚着地时的支持力大小都等于运动员和杠铃的总重,AB错误;CD.手臂对杠铃的作用力大小为,手臂与横杠之间的夹角为,杠铃的重力为,根据平衡条件可得由几何关系可知握杠的两手间距离变大,对应的角越小,则变大,由牛顿第三定律可知,手臂受杠铃的作用力变大,C正确,D错误5.如图所示,在某建筑地,工人甲将质量为m的工件利用固定在支架上的光滑定滑轮沿竖直方向提升到一定高度后,甲一直站在乙的身后拉紧绳索,绳索与水平方向的夹角为;工人乙通过一始终保持水平的轻绳将工件缓慢拉到楼顶己知甲、乙的质量分别为、,重力加速度大小为g,甲,乙始终处于静止状态,下列说法正确的是(  )A.乙将工件拉到楼顶过程,甲受到的摩擦力不变B.乙将工件拉到楼顶过程,楼顶对乙的摩擦力逐渐减小C.工件匀速上升时。

楼顶对甲的支持力为D.工件以加速度a匀加速上升时楼顶对甲的摩擦力为【答案】 D【解析】A.乙将工件拉到楼顶过程,设两绳结点上方绳索与竖直方向夹角为,对结点由平衡条件可得甲拉的绳索上的拉力为由平衡条件可得,甲受到的摩擦力为由于变大,可知变大,变大,A错误;B.乙将工件拉到楼顶过程,乙对轻绳的拉力为由平衡条件可得,乙受到的摩擦力为由于变大,可知变大,变大,B错误;C.工件匀速上升时,绳上拉力T大小等于工件的重力mg,在竖直方向对甲由平衡条件可得解得楼顶对甲的支持力为C错误;D.工件以加速度a匀加速上升时,对工件由牛顿第二定律可得在水平方向对甲由平衡条件可得联立解得楼顶对甲的摩擦力为D正确6.如图所示,半径为R的光滑圆环竖直固定,轻弹簧一端固定在圆环的最高点A,另一端与套在圆环上的小球相连小球的质量为m,静止在。

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