2017届高考物理二轮复习专题指导课件：1《力与平衡》（新课标）.ppt

专题一力与平衡真题模拟体验名师诠释高考12341.(2015山东理综,16)如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为1,A与地面间的动摩擦因数为2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为()解析:对滑块AB,F=2(mA+mB)g;对滑块B:mBg=1F,以上两式联立得,故B项正确.答案:B真题模拟体验名师诠释高考12342.(多选)(2014浙江理综,19)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、电荷量为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,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()真题模拟体验名师诠释高考12343.(2013课标全国,15)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20).由此可求出()A.物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力D.物块对斜面的正压力真题模拟体验名师诠释高考1234真题模拟体验名师诠释高考12344.(2013天津理综,5)如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点.现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()A.FN保持不变,FT不断增大B.FN不断增大,FT不断减小C.FN保持不变,FT先增大后减小D.FN不断增大,FT先减小后增大真题模拟体验名师诠释高考1234解析:以小球为研究对象,受力分析如图所示,在变化过程中,表示支持力FN的线段长度增大,即支持力FN增大,表示拉力FT的线段长度先减小后增大,即拉力FT先减小后增大,选项D正确.答案:D真题模拟体验名师诠释高考在本专题中,高考命题主要有以下特点:1.围绕共点力的平衡条件及其推论的基本应用,以单个或多个物体的平衡、动态平衡为情景单独命题,难度较小,主要考查掌握解决平衡问题的基本方法,如受力分析法、合成法和正交分解法、隔离法和整体法、图解法等.2.结合其他知识综合命题,如涉及电磁力的平衡问题,主要考查能否掌握迁移运用解决平衡问题的基本方法.考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五2.受力分析的步骤对物体进行正确的受力分析是解决力学问题及电磁学中涉及的力学问题的基础和关键,是学好高中物理所必须具备的基本功.一般分析的步骤如下:(1)确定研究对象:选单个物体或整体为研究对象;(2)受力分析顺序:按场力(重力、电场力、磁场力)、弹力、摩擦力的顺序分析力的存在情况;(3)画出力的示意图.注意受力情况与运动状态满足力与运动的关系.考点一考点二考点三考点四考点五3.力的合成与分解遵循的规律(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示这两个力F1、F2的线段为邻边作平行四边形,两条邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向.(2)三角形定则:把代表两个力的有向线段首尾相连,则合力就是从第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有向线段.说明(1)三角形定则是平行四边形定则的变形和简化;(2)所有的矢量的合成与分解都遵循上述两个定则.考点一考点二考点三考点四考点五4.共点力的平衡(1)平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态.(2)平衡条件:物体所受的合外力为零.(3)共点力平衡的两个重要推论:三个或三个以上的共点力平衡,某一个力(或其中某几个力的合力)与其余力的合力等大反向;同一平面上的三个非平行的力平衡,这三个力必是共点力,表示这三个力的有向线段组成一个首尾相接的封闭的矢量三角形.考点一考点二考点三考点四考点五 质量为m1、放在水平地面上的三棱柱A的斜面是光滑的且斜面倾角为,质量为m2的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱A的支持力和摩擦力各为多少?思路点拨:题中涉及两个物体且所要求的支持力和摩擦力为外力,宜把两个物体作为整体进行研究.涉及三力平衡时,可用合成法或正交分解法,优先用合成法;涉及多力平衡时,宜用正交分解法.考点一考点二考点三考点四考点五解析:选取A和B整体为研究对象,如图甲所示,它受到重力(m1+m2)g、地面支持力FN、墙壁的弹力F和地面的静摩擦力Ff的作用而处于平衡状态.根据平衡条件,水平方向有F=Ff,竖直方向有FN=(m1+m2)g;再以B为研究对象,如图乙所示,它受到重力m2g、棱柱对它的支持力FNB、墙壁对它的弹力F的作用而处于平衡状态.根据平衡条件,水平方向有FNBsin=F,竖直方向有FNBcos=m2g,解得F=m2gtan,所以Ff=F=m2gtan.求F时,也可利用F和m2g的合力与FNB等大反向,画出平行四边形如图丙所示,由几何关系得到F=m2gtan.答案:(m1+m2)gm2gtan考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五对点训练11.(2015山东莱州期末)如图所示,轻弹簧两端分别固定质量为ma、mb的小球a、b,通过两根细线将小球吊在水平天花板上.已知两球均处于静止状态,两细线与水平方向的夹角均为,弹簧轴线沿水平方向.以下说法正确的是()A.a球所受细线的拉力大小为magsinB.a、b两球所受细线的拉力大小不一定相等C.b球所受弹簧的弹力的大小为mbgtanD.a、b两球的质量大小关系一定满足ma=mb考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五2.体育器材室里,篮球摆放在图示的水平球架上.已知球架的宽度为d,每个篮球的质量为m、直径为D,不计球与球架之间的摩擦,重力加速度为g.则每只篮球对一侧球架的压力大小为()考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五所谓动态平衡问题,就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢变化,但合力始终为零.如图所示,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设小球质量为m,墙面对球的压力大小为FN1,球对木板的压力大小为FN2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,重力加速度为g.在此过程中()A.FN1始终减小,FN2始终增大B.FN1始终减小,FN2始终减小C.FN1先增大后减小,FN2始终减小D.FN1先增大后减小,FN2先减小后增大考点一考点二考点三考点四考点五思路点拨:(1)木板缓慢转动过程中,球处于动态平衡状态,合力始终为零;(2)墙面对球的压力FN1方向不变,木板对球的压力FN2方向改变;(3)可用图解法分析FN1、FN2大小的变化情况.解析:对小球受力分析,如图所示.设木板对小球的支持力为FN2,由物体的平衡条件可知,FN1、FN2的合力与小球重力mg总是等大反向.随着木板顺时针缓慢转到水平位置,FN2与竖直方向的夹角减小,FN2减小,由牛顿第三定律得,球对木板的压力FN2=FN2,大小逐渐减小;墙面对球的压力FN1大小逐渐减小,故选项B正确.答案:B考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五对点训练21.(2015江苏苏州高三期末)如图所示,一定质量的物体通过轻绳悬挂,结点为O.人沿水平方向拉着OB绳,物体和人均处于静止状态.若人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,下列说法正确的是()A.OA绳的拉力先减小后增大B.OB绳的拉力不变C.人对地面的压力逐渐减小D.地面给人的摩擦力逐渐增大考点一考点二考点三考点四考点五解析:结点O受力如图所示,平移力FOB、FOA得到图示力三角形.若人的拉力FOB方向不变,缓慢向左移动一小段距离,即FOA与竖直方向的夹角增大,由图可知,FOB、FOA都增大,选项A、B错误;人处于平衡状态,地面给人的支持力FN=mg不变,则人对地面的压力不变,选项C错误;地面给人的摩擦力Ff=FOB逐渐增大,选项D正确.答案:D2.(2014山东理综,14)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小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小.则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小解析:因木板均处于静止状态,所以两次所受合力F1均为零,即合力F1不变.设绳与竖直方向成角,由平衡条件得2F2cos=mg,解得,可知两绳各剪去一段后,角会变大,所以F2变大,选项A正确.答案:A考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五3.如图所示,某一起重装置,A为固定轴,AB为轻杆,B端系两根轻绳,一根在下面拴一重物,另一根绕过无摩擦定滑轮.在绳端施加拉力,使杆从位置 缓缓移到位置 的过程中,绕过定滑轮的那根绳的张力F以及轻杆在B端受到作用力FN的变化情况是()A.F减小;FN大小不变,方向由沿杆向外变为沿杆向里B.F减小;FN大小不变,方向始终沿杆向里C.F不变;FN先变小后变大,方向沿杆向里D.F不变;FN变小,方向沿杆向里考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五1.整体法当两个或两个以上的相互作用的物体都处于静止状态、匀速运动状态或几个处于静止、几个处于匀速运动状态时,把几个物体视为一个整体进行研究的方法即整体法.这时整体受的合外力为零.因此,受力分析时只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力.2.隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑其他物体所受的作用力.3.选择原则物体平衡的连接体问题,应根据所求,合理选择研究对象.当求系统(整体)所受外部作用时,选整体;当求系统(整体)内部相互作用时,选受力个数少且已知力多的部分为研究对象.在同一问题中,整体法和隔离法经常交叉运用.考点一考点二考点三考点四考点五(多选)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则()A.Ff变小 B.Ff不变C.FN变小D.FN变大考点一考点二考点三考点四考点五解析:将两木块与重物视为整体,竖直方向受力平衡,则2Ff=(2m+M)g,故Ff不变,选项A错误,B正确;因为系统静止时O1、O2等高,设OO1、OO2与竖直方向夹角为,由题意可知,杆OO1与OO2对O点的支持力相等,设为FNl对点O受力分析可知,竖直方向上:2FNlcos=Mg,对木块受力分析可知,水平方向上:FN=FNlsin,两式联立解得FN=Mgtan,当两板间距离增大时,增大,FN增大,选项C错误,D正确.答案:BD考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五对点训练31.(2015山东潍坊期末)如图所示,两个梯形木块A、B叠放在水平地面上,A、B之间的接触面倾斜,A的左侧靠在光滑的竖直墙面上,B右侧受到水平力F的作用,两木块均静止.关于两个木块的受力,下列说法正确的是()A.A、B之间一定存在摩擦力B.A可能受三个力作用C.A一定受四个力作用D.B受到地面的摩擦力的方向向右解析:A、B整体水平方向上受力F、竖直墙的弹力,地面对B不一定有摩擦力作用,选项D错误;单独对A进行受力分析,A受重力、B的支持力和竖直墙的弹力,可以达到平衡,A、B之间不一定存在摩擦力,故选项A、C错误,选项B正确.答案:B考点一考点二考点三考点四考点五2.如图所示,在高度不同的两水平台阶上放有质量分别为m1、m2的物体,物体间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为.在m1左端施加水平拉力F,使m1、m2均处于静止状态.已知m1表面光滑,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.弹簧弹力的大小为B.地面对m2的摩擦力大小为FC.地面对m2的支持力可能为零D.m1与m2一定相等考点一考点二考点三考点四考点五解析:对整体受力分析如图甲所示,整体受重力、支持力、水平拉力F,要使整体处于平衡状态,则水平方向一定有向右的摩擦力作用在m2上,且大小与F相同,故选项B正确;因m2与地面间有摩擦力,由摩擦力产生条件可知m2与地面间一定有弹力,故选项C错误;再对m2受力分析如图乙所示,根据平衡条件,弹力水平方向的分力F弹sin=Ff=F,故弹力F弹=,因竖直方向上的受力不明确,无法确定两物体的质量关系,也无法求出弹簧弹力与重力的关系,故选项A、D错误.答案:B考点一考点二考点三考点四考点五3.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中()A.F1保持不变,F3缓慢增大B.F1缓慢增大,F3保持不变C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢增大,F3保持不变考点一考点二考点三考点四考点五解析:A、B始终保持静止,设A、B圆心连线与竖直方向的夹角为,隔离物体B受力分析,且由平衡条件和牛顿第二定律得F2sin=F1,F2cos=mBg+F.当F增大时,F2增大,F1也增大.将A、B看成整体,设地面对A的支持力为FN,对A的摩擦力为Ff,则F3就是FN与Ff的合力,则由整体的平衡条件可得mAg+mBg+F=FN和Ff=F1.由此可知,当F增大时,F3也增大,故选项C正确.答案:C考点一考点二考点三考点四考点五此类问题除了涉及重力、弹力和摩擦力之外,还涉及电磁学中的电场力、安培力和洛伦兹力.与力学中的平衡问题一样除遵循合力为零这一力学规律外,还遵循电学规律.常见的试题类型有带电体在电场力、洛伦兹力等作用下的平衡,导体棒在安培力作用下的平衡.考点一考点二考点三考点四考点五 如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件,角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大,角变大B.两悬线等长变短,角变小C.金属棒质量变大,角变大D.磁感应强度变大,角变小考点一考点二考点三考点四考点五解析:以导体棒为研究对象,从M端向N端看,导体棒受重力G、安培力F和绳子拉力FT三个共点力而处于平衡状态,三力首尾相连可构成闭合矢量三角形,如图所示.其中安培力和重力方向始终保持不变.据此可知,棒中电流变大,则安培力变大,使得角变大,选项A正确;两悬线长度变短,角不变,选项B错误;金属棒质量变大,角变小,选项C错误;磁感应强度变大,安培力变大,角变大,选项D错误.答案:A考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五对点训练41.(多选)(2015浙江理综,20)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.010-6C的正电荷.两线夹角为120,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度g取10m/s2;静电力常量k=9.0109Nm2/C2,A、B球可视为点电荷),则()A.支架对地面的压力大小为2.0NB.两线上的拉力大小F1=F2=1.9NC.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225N,F2=1.0ND.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866N考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五2.(2015黑龙江哈六中高三期末)用轻质等长的细线把两个质量相等的带电小球a、b悬挂起来,a球带负电-3q,b球带正电q,整个装置处在水平向右的匀强电场中,最后达到平衡时的状态可能是()考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五3.(多选)如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动.若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能()A.变为0 B.先减小后不变C.等于F D.先增大再减小考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五当物体所处的平衡状态将要变化(临界状态)时,力或某个相关物理量出现最大值或最小值的问题.如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F的水平向右恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行.试求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)这一临界角0的大小.思路点拨:根据力平衡条件,求出力F与斜面倾角的函数关系,根据数学知识分析临界角0的大小.考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五考点一考点二考点三考点四考点五对点训练51.如图所示,通电导线ab质量为m,水平地放置在倾角为的光滑导轨上,导轨宽度为L,通以图示方向的电流,电流大小为I,要求导线ab静止在斜面上.(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大?(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度如何?考点一考点二考点三考点四考点五解析:(1)若磁场方向竖直向上,从a向b观察,导线受力情况如图所示.由平衡条件得在水平方向上F-FNsin=0在竖直方向上mg-FNcos=0其中F=ILB,联立可解得考点一考点二考点三考点四考点五(2)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方面应调整磁场方向,使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小.如图,由力的矢量三角形讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应磁感应强度最小,设其值为Bmin,则ILBmin=mgsin根据左手定则知,该磁场方向垂直斜面向上.考点一考点二考点三考点四考点五2.拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图).设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为,重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为.(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为.已知存在一临界角0,若0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tan.考点一考点二考点三考点四考点五解析:(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把.将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,由平衡条件有Fcos+mg=FNFsin=Ff式中FN和Ff分别为地板对拖把的支持力和摩擦力.又因为Ff=FN联立式得考点一考点二考点三考点四考点五(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应有FsinFN这时,式仍满足,联立式解得现考察使上式成立的角的取值范围.注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时,式极限为零,即sin-cos0使上式成立的角满足0,这里0是题中所给定义的临界角,即当0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把.临界角的正切为tan0=.