高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 力與物體的平衡課件.ppt

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第1講 力與物體的平衡,1.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，15)如圖1所示，在固定斜面上的一物塊受到一外力的作用，F(xiàn)平行于斜面向上，若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2＞0)。由此可求( ) A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的傾角 C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力 D.物塊對(duì)斜面的正壓力出,圖1,答案 C,2.(2015江蘇單科，4)如圖2所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是( ),圖2,解析 由題意知，處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體受安培力作用的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，根據(jù)F＝BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由圖知選項(xiàng)A中導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度最大，所以A正確。 答案 A,3.(2015新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，24)如圖3所示，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω。已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm；閉合開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。,,圖3,答案 方向豎直向下 0.01 kg,,主要題型：選擇題或計(jì)算題 知識(shí)熱點(diǎn) (1)單獨(dú)命題 ①受力分析 ②力的合成與分解 ③共點(diǎn)力的平衡 (2)交匯命題點(diǎn)： 帶電體(或粒子)在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的平衡問(wèn)題 思想方法 等效思想、分解思想 假設(shè)法、矢量三角形法、整體法和隔離法、正交分解法、合成法、轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法等。,考向一 受力分析、物體的平衡,核心知識(shí),規(guī)律方法,1.研究對(duì)象的選取方法：(1)整體法 (2)隔離法 2.受力分析的順序 一般按照“一重、二彈、三摩擦，四其他”的程序，結(jié)合整體法與隔離法分析物體的受力情況。 3.處理平衡問(wèn)題的基本思路,1.如圖4所示，雜技演員站在一塊被他踩成斜面的木板上處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于斜面對(duì)演員的作用力，下面說(shuō)法正確的是( ),圖4,A.木板對(duì)人可能有摩擦力作用，也可能沒(méi) 有摩擦力作用 B.木板對(duì)人一定有摩擦力 C.木板對(duì)人的彈力方向一定豎直向上 D.木板對(duì)人的作用力方向垂直板斜向上,解析 人在斜面上靜止，必然受到靜摩擦力作用，A錯(cuò)誤，B正確；木板對(duì)人的作用力是摩擦力與支持力的合力，根據(jù)二力平衡，木板對(duì)人的作用力與重力大小相等，方向相反，C、D錯(cuò)誤。 答案 B,2.(2015桐鄉(xiāng)市高三下學(xué)期模擬考試)如圖5所示，斜面固定在水平面上，豎直輕桿頂端用光滑鉸鏈連接，底端與上表面水平的物體A接觸，則靜止在斜面上的物體A受到力最多可能是( ),A.3個(gè) B.4個(gè) C.5個(gè) D.6個(gè) 解析 本題考查了受力分析，解題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷彈力和摩擦力的方向，利用好平衡的條件分析力存在的可能性。物體A一定受到重力、斜面的彈力和摩擦力；由于桿上端有鉸鏈連接，所以桿可能給物體A豎直向下的壓力，故A最多受四個(gè)力作用，選B。,圖5,B,3.(多選)(2015廣東理綜，19)如圖6所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長(zhǎng)度不同，下列說(shuō)法正確的有( ),圖6,A.三條繩中的張力都相等 B.桿對(duì)地面的壓力大于自身重力 C.繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零 D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對(duì)平衡力,解析 因三條繩長(zhǎng)度不同，且彼此之間的夾角不確定，所以三條繩的張力大小不一定相等，但能確定三張力的合力方向?yàn)樨Q直向下，故A錯(cuò)誤；桿對(duì)地面的壓力大小數(shù)值上等于桿的重力與三條繩拉力的豎直向下的分力之和，故B正確；由于桿豎直，繩子對(duì)桿的拉力在水平方向上的合力等于零，故C正確；繩子拉力的合力方向與桿的重力方向均豎直向下，故兩者不是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤。 答案 BC,4.(2015徐州市高三第三次質(zhì)量檢測(cè))如圖7所示，質(zhì)量均為m的a、b兩物體，放在兩固定的水平擋板之間，物體間用一豎直放置的輕彈簧連接，在b物體上施加水平拉力F后，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是( ),圖7,A.a物體對(duì)水平擋板的壓力大小可能為2mg B.a物體所受摩擦力的大小為F C.b物體所受摩擦力的大小為F D.彈簧對(duì)b物體的彈力大小可能等于mg,解析 在b物體上施加水平拉力F后，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體b受到擋板的靜摩擦力作用，且f＝F，因此它們之間一定存在彈力，故彈簧的彈力大于物體b的重力，由整體法可知，a物體對(duì)水平擋板的壓力大于2mg，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件可知，a物體沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故沒(méi)有受到摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案 C,圖8,物體受力分析的技巧 (1)分析受力的思路： ①先數(shù)研究對(duì)象有幾個(gè)接觸處，每個(gè)接觸處最多有兩個(gè)力(彈力和摩擦力)。 ②同時(shí)注意對(duì)場(chǎng)力的分析。 ③假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力的存在及方向的基本方法。 (2)受力分析的基本步驟：明確研究對(duì)象―→隔離物體分析―→畫受力示意圖―→驗(yàn)證受力合理性。 (3)善于變換研究對(duì)象：若不能直接判斷研究對(duì)象與接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，可以采用變換研究對(duì)象，借助其他物體的受力判定。,考向二 共點(diǎn)力作用下物體的動(dòng)態(tài)平衡,核心知識(shí),規(guī)律方法,求解動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的思想和方法 1.基本思想：化“動(dòng)”為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”,2.基本方法 (1)解析法：對(duì)研究對(duì)象受力分析，建立平衡方程，然后根據(jù)自變量的變化確定力的變化。 (2)圖解法,1.(2015南京市高三第二次模擬)目前，我市每個(gè)社區(qū)均已配備了公共體育健身器材。圖示器材為一秋千，用兩根等長(zhǎng)輕繩將一座椅懸掛在豎直支架上等高的兩點(diǎn)。由于長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜，如圖9中虛線所示，,圖9,但兩懸掛點(diǎn)仍等高。座椅靜止時(shí)用F表示所受合力的大小，F(xiàn)1表示單根輕繩對(duì)座椅拉力的大小，與傾斜前相比( ) A.F不變，F(xiàn)1變小 B.F不變，F(xiàn)1變大 C.F變小，F(xiàn)1變小 D.F變大，F(xiàn)1變大,解析 在支架的兩種狀態(tài)下，座椅均處于平衡狀態(tài)，合力均為零，故F不變。座椅受重力和兩繩的拉力而平衡，支架傾斜后與原狀態(tài)相比，兩繩拉力的夾角變小，而兩力的合力不變，與重力等大反向，由平行四邊形的邊的關(guān)系知，輕繩對(duì)座椅的拉力F1變小，A項(xiàng)正確。 答案 A,2.(2015衢州市高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))如圖10所示，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B，兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上。輕繩繞過(guò)光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( ),圖10,A.只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小 B.只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變 C.只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變 D.只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小,解析 輕繩繞過(guò)滑輪，繩上張力大小處處相等，則易知滑輪兩側(cè)繩子與豎直方向夾角相等，設(shè)為θ，設(shè)滑輪左側(cè)繩長(zhǎng)為x，右側(cè)繩長(zhǎng)為y，總繩長(zhǎng)x＋y＝l。兩環(huán)A、B水平距離為d，則有d＝xsin θ＋ysin θ＝lsin θ，sin θ＝d/l，當(dāng)環(huán)A向下移動(dòng)少許，d不變，繩長(zhǎng)不變，θ不變，而2Fcos θ＝mg，可知繩上拉力F不變。選環(huán)B為研究對(duì)象，由Ff＝Fsin θ，知環(huán)B所受摩擦力不變，A錯(cuò)，B對(duì)；環(huán)B向右移動(dòng)少許，d變大，繩長(zhǎng)不變，θ增大，可知繩上拉力變大。選環(huán)A為研究對(duì)象，由FN＝Fsin θ，知環(huán)A所受桿的彈力變大，C、D錯(cuò)。 答案 B,3.(多選)(2015廣東省六校高三畢業(yè)班第三次聯(lián)考)如圖11所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上，三條細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn)，一條繩跨過(guò)定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q，P、Q兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一條繩OA在外力F,圖11,的作用下使夾角θ＜90，現(xiàn)緩慢改變繩OA的方向至θ＞90，且保持結(jié)點(diǎn)O位置不變，整個(gè)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是( ),A.繩OA的拉力一直增大 B.斜面對(duì)物塊P的摩擦力的大小可能先減小后增大 C.地面對(duì)斜面體有向右的摩擦力 D.地面對(duì)斜面體的支持力大于物塊P和斜面體的重力之和,解析 緩慢改變繩OA的方向至θ＞90的過(guò)程，OA拉力的方向變化如圖從1位置到2位置到3位置所示，可見(jiàn)OA的拉力先減小后增大，OP繩的拉力一直增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若開(kāi)始時(shí)P,受繩子的拉力比較小，則斜面對(duì)P的摩擦力沿斜面向上，OP繩拉力一直增大，則摩擦力先變小后反向增大，選項(xiàng)B正確；以斜面和P、Q整體為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)平衡條件，斜面受地面的摩擦力與OA繩拉力的水平分力等大反向，故摩擦力方向向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；以斜面體和P、Q整體為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)豎直方向受力平衡：FN＋Fcos α＝M斜g＋MPg＋MQg，式中α為F與豎直方向的夾角，由上圖分析可知F的最大值即為MQg(當(dāng)F豎直向上時(shí))，故Fcos α＜MQg，則FN＞M斜g＋MPg，選項(xiàng)D正確。,答案 BD,考向三 電學(xué)中的平衡問(wèn)題,核心知識(shí),規(guī)律方法,處理電學(xué)中的平衡問(wèn)題的方法： 與純力學(xué)問(wèn)題的分析方法一樣，學(xué)會(huì)把電學(xué)問(wèn)題力學(xué)化，分析方法是：,1.如圖12所示，一帶電小球用絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，空間存在場(chǎng)強(qiáng)方向、大小均可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)電場(chǎng)，開(kāi)始時(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，小球平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向成θ角(θ＜45)?，F(xiàn)使電場(chǎng)方向在原豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)過(guò)2θ角(轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中小球所帶電荷量不變)，而保持小球在原位置不動(dòng)，則此過(guò)程中下列判斷正確的是( ),圖12,A.細(xì)線的拉力先減小后增大 B.電場(chǎng)強(qiáng)度一直減小 C.細(xì)線的拉力先增大后減小 D.電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大,解析 帶電小球在重力mg、細(xì)線拉力FT及電場(chǎng)力qE作用下處于平衡狀態(tài)，此三力必可組成一封閉矢量三角形，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向發(fā)生變化時(shí)，帶電小球受力變化情況如圖所示，則由圖知細(xì)線拉力一直在減小，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；電場(chǎng)力先減小后增大(電場(chǎng)方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)電場(chǎng)力最小)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。,答案 D,2.如圖13所示，兩根通電直導(dǎo)體棒用四根長(zhǎng)度相等的絕緣細(xì)線懸掛于O1、O2兩點(diǎn)，已知O1O2連線水平，導(dǎo)體棒靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ，保持導(dǎo)體棒中的電流大小和方向不變，在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，下列分析正確的是( ),圖13,A.兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相同 B.所加磁場(chǎng)的方向可能沿x軸正方向 C.所加磁場(chǎng)的方向可能沿z軸正方向 D.所加磁場(chǎng)的方向可能沿y軸負(fù)方向 解析 在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，則兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相反，且電流大小相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由左手定則可知，所加磁場(chǎng)的方向可能沿z軸正方向，選項(xiàng)C正確，B、D錯(cuò)誤。 答案 C,3.(2013新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，18)如圖14所示，在光滑絕緣水平面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長(zhǎng)為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電。整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。已知靜電力常量為k。若三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小為( ),圖14,答案 B,4.(多選)(2015浙江理綜，20)如圖15所示，用兩根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn)，A上帶有Q＝3.010－6 C的正電荷。兩線夾角為120，兩線上的拉力大小分別為F1和F2。A的正下方0.3 m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取g＝10 m/s2；靜電力常量k＝9.0109Nm2/C2，A、B球可視為點(diǎn)電荷)，則( ),圖15,A.支架對(duì)地面的壓力大小為2.0 N B.兩線上的拉力大小F1＝F2＝1.9 N C.將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小F1＝1.225 N，F(xiàn)2＝1.0 N D.將B移到無(wú)窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1＝F2＝0.866 N,答案 BC,高頻考點(diǎn)一 共點(diǎn)力作用下物體的平衡,(4分)(多選)(2015河南八市重點(diǎn)高中高三第三次聯(lián)考)如圖16所示，一質(zhì)量為m的滑塊置于傾角為30的粗糙斜面上，一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的P點(diǎn)，另一端系在滑塊上，彈簧與斜面垂直，系統(tǒng)靜止，則( ),圖16,A.滑塊不可能只受到三個(gè)力的作用 B.彈簧可能處于伸長(zhǎng)狀態(tài) C.斜面對(duì)滑塊的支持力大小可能為零,審題流程 第一步：審題干→獲取信息,第二步：審選項(xiàng)→構(gòu)建思路,答案 BD,(3分)(2015山東理綜，16)如圖17所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為( ),圖17,答案 B,