《全国通用2018年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2018年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(15页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲力与物体的平衡高考必备I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F=kx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。0 V F Fmax,具体值根据牛大小:静摩擦力的大小由物体受其他力力的情况运动状态决定,大小顿运动定律或平衡条件求解。滑动摩擦力的大小由公式F=Fn求解。L大小小-小点电荷间的库色力F-她生r3,电场力,厂正电荷/听变电场力的方向与电场强度的方向相同f方向一4.负电荷;听受电场内的方向打电场强度的方向相反大小:F=U
2、UJ卜=俨4(里B)L安培力或洛伦兹力一一方向士左手定则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。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。高频考点考点D力学中的平衡问题【真题示例1(2017全国卷n,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6
3、0。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()b解析当F水平时,根据平衡条件得F=mg当彳持F的大小不变,而方向与水平面成60。角时,由平衡条件得Fcos60=w(mg-Fsin60),联立解得故选项C正确。3答案C【真题示例2】(2017全国卷出,17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cs将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100(弹性绳的伸长始终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处于弹性限度内)()B.92 cmA.86cmC.98cmD.104cm解析设弹性绳的劲度系数为k
4、。挂钩码后,弹性绳两端点移动前,左、右两段绳的伸长量AL=100cm80cm=10cm,两段绳的弹力f=kAL,对钩码受力分析,如图甲所示,sina=,253cosa=3。根据共点力的平衡条件可得,钩码的重力为G=2kALcosa。将弹性绳的两端缓慢5移至天花板上的同一点时,受力图如图乙所示。设弹性绳伸长量为AL,弹力为F=kAL,3钩码的重力为G=2kAL,联立解得AL=5AL=6cm。弹性绳的总长度变为Lo+2AL=92cm,故B正确,ACD错误。甲乙答案BM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,0% MN间的夹角为 a ( a兀、万)。现将重物向右上方缓慢拉起,
5、并保持夹角a不变。在O岫竖直被拉到水平的过程中 (图2【真题示例3】(2017全国卷I,21)如图2,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点A.MNLk的张力逐渐增大B.MNLk的张力先增大后减小C.OMh的张力逐渐增大D.OMh的张力先增大后减小解析以重物为研究对象,受重力mgOM南上拉力F2、MNh拉力Fi,由题意知,三个力合力始终为零,矢量三角形如图所示,Fi、F2的夹角为兀一a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,MNk的弓力Fi逐渐增大,OM上的弓力F2先增大后减小,所以 AD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
6、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、轻环)不理解其内涵。(3)不能灵活应用数学关系求解物理问题。|考向预测*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
7、.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0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
8、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Gsin0B.滑块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上,大小为G- mgcos 0C.地面对斜面体的支持力大小为(M+n)g+GD.地面对斜面体的支持力大小为(M+m)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,由平衡条件可知地面对斜面体的支持力大小为Fn=(Mn)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=G,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f=Gmgin0,故选项B错误。中答案D3 .(多选)如图
9、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F1缓慢推动余面。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,弹簧测力计的示数为F,则在该过程中下列说法正确的是()A. 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
10、,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,其思维与确定平衡状态(加速度为零)解题过程如下:作出平行平衡条件四边形0巧选研究对象I-I将力合成(整体法或隔离法)一区1-I力图I或正交分解列出平衡方程求解2 .解决动态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:【真题示例1】(2017天津
11、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()A.ab中的感应电流方向由b至UaB. 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AB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(仄y=k为一定值),则闭合回路中的磁通量减小,根据楞次定律,可知回路中产生顺时针方向的感应电流,ab中的电流方向,一八,一,、,一,AAB,S一由a到b,故A错误;根据法拉第电磁感应定律
12、,感应电动势E=p=At=kS,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=1,所以ab中的电流大小不变,故B错R误;安培力F=BIL,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I,24)如图7,两固定的绝缘斜面倾角均为0,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度土匀为L,质量分别为2m和m用两根不可伸长的B,方向垂直于斜面向上,柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上
13、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(1)作用在金属棒图7ab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Fni,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,对于ab棒,受力分析如图甲所示,由力的平衡条件得甲乙鼠2mgin9=Fni+T+FF
14、ni=2mgpos0对于cd棒,受力分析如图乙所示,由力的平衡条件得mgsin8+(1Fn2=TFn2=mgpos0联立式得:F=mgsin(2)设金属棒运动速度大小为v,ab棒上的感应电动势为E=BLv回路中电流I=Rd安培力F=BILmgR联立得:v=(sin93(1cos8)BpmgR答案(1)mgsin03(1cos0)(2)(sin03(1cos8)Bp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。涉及电路问题时,要注意闭合电路欧姆定律的使用。|考向预测产1.如图8所不,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i,o点与小球b的间距为y币,当小球A平衡时,悬线与竖直方向夹角e =30 ,带电小球 A B均可