高考物理一轮复习 全突破考点05 受力分析（三）力大小的计算（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

考点05 受力分析（三）力的大小的计算1.掌握力的计算公式2.掌握求解平衡问题中力的大小的两种方法（矢量三角形、正交分解法）3.掌握求解非平衡问题中力的大小方法4.能利用牛顿第三定律求解力的大小力大小的计算主要有三种方法：公式法、力学方程、牛顿第三定律，这三种计算力的大小方法中，采用运动状态寻找力学关系，列方程式求解这一类型（第二类）的题目较多，本专题也是重在强化这一类型的训练。具体情况如下:（一）公式法（二）结合运动状态，采用力学方程计算1.平衡状态（1）平衡状态的类型： 匀速运动 ； 静止 ；（2）平衡状态下物体的受力特点： F合=0 （3）处理方法矢量三角形：若物体受到三个力F1、F2、F3处于平衡状态，一般采用矢量三角形中的三角函数来表示各个力的关系 正交分解法：若物体受到多个力F1、F2、F3Fn处于平衡状态，一般采用正交分解法，可列出的力学方程为： 在x轴,FX=0；在y轴，FX=0 2.非平衡状态非平衡状态求力的大小的解决方法多数情况下采用正交分解法，物体在非平衡状态对应的坐标轴上的力学方程为：F合=ma（三）利用牛顿第三定律计算计算力的大小时可以采用作用力与反作用力的规律，通过转换受力对象来求解力的大小 平衡状态下力的大小的计算题 组 1例1.（2019·原创经典）如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心一质量为 m 的小滑块，在水平力 F 的作用下静止于P 点，OP 与水平方向的夹角为.则（ ）A.推力F大小为mg/tan B.推力F大小为mgtanC.若推着物体向上匀速滑动，FN增大 D.若推着物体向上匀速滑动，FN将减小【答案】 AC【解析】本题考查应用矢量三角形、动态三角形解决平衡问题由题意可知，小滑块处于平衡状态，且它受力个数为3个，可采用矢量三角形来表示三个力间的力学关系。FNFGFNFG滑块的受力示意图如图1，将三个力平移后构成下图2虚线所示的矢量三角形，则推力F与重力的力学关系为：tan=mg/F，所以F=mg/tan，A对，B错；若推着物体向上滑动，矢量三角形的最右端的顶点将沿水平虚线向右移动，FN、F对应的边在增大，所以FN、F两个力均增大，C对，D错。例2.（2019·贵州省凯里一中一诊）如图所示，在倾角为=37°的斜面上，一个质量为m=2.5Kg 的物体在水平推力 F=50N 作用下匀速上滑，g取10m/s2，则物体于斜面之间的动摩擦因数为多少？【答案】 =0.5【解析】本题考查正交分解法在解决平衡问题中应用该物体的受力示意图如图，并建立下图所示的直角坐标系，由于物体匀速上滑，所以物体在x、y轴上的力学关系为：fFNFGxyy轴：FNmgcos37°Fsin37°=0x轴：Fcos37°mgsin37°FN=0两式联立，可求得=0.5例3(2018·河南洛阳一模改编)如图所示，小球A、B质量均为m，A球带电荷量为Q，都用长为L的绝缘细线挂在绝缘的竖直墙上O点，A球紧靠绝缘的墙壁且其悬线竖直，球B悬线偏离竖直方向角而静止,图中=74°，求：（1）B球的电量（2）墙对A球的支持力【答案】 （1）q=6.48L2mg/KQ；（2）FN=0.96mg【解析】本题考查矢量三角形、正交分解法在解决平衡问题中综合应用对于B球：其受力示意图如下，由于其受力个数为三、且处于平衡状态，所以可采用矢量三角形来处理。图中即为物体力学上对应的矢量三角形，图可知，其重力和库伦力的力学关系为：cos53°=F库/2mg，F库=KQq/（Lcos53°）2，所以q=6.48L2mg/KQ，对于A球：其受力示意图如下图，由于受力个数较多，应采用正交分解法解决。A球对应的力学方程为：x轴：F库cos37°FN=0所以FN=0.96mg 非平衡状态下力的大小的计算题 组 2例4.（2019·原创经典）下图中截面为直角三角形的三棱柱的质量为m1Kg，用推力F垂直作用在斜边上使其紧贴竖直墙壁由静止开始向上运动，上升2m时速度增至4m/s，已知三棱柱斜边与墙的夹角=53°，它与墙面的动摩擦因数为µ0.5，求推力F的大小【答案】 F=28N【解析】本题考查正交分解法在平衡问题中的应用在y轴：由v2v02=2ax得a=4m/s2，物体受力示意图如下，建立直角坐标系，物体对应的力学方程为：在x轴：Fcos53°FN=0在y轴：Fsin53°FNmg=ma两式联立可求出F=28NxyFNfFG专题训练5. 受力分析（三）力大小的计算1.（2019·原创经典）如图所示，带电量为q的小球用绳悬挂于天花板上的O点，其右侧固定一个电量为Q的带电小球B，两球球心等高，当A球静止时绳和竖直方向的夹角为，已知AB间的距离为L，已知静电常量为K，则A球的质量为（ ）BAAKQq/gL2tan BKQq/gL2sin CKQq/gL2cos DKQqsin/gL2【答案】 A【解析】本题考查矢量三角形在平衡问题中的应用该物体受力个数为三、且处于平衡状态，可采用矢量三角形。由做出的矢量三角形可知，重力与库伦力的力学关系为：tan =F库/mg，解得m=KQq/gL2tan，应选A2.如图为竖直放置的1/2光滑圆弧，在图中AB两点各放两个同种电荷QA、QB，有一个质量为m，电荷量为q的带电小球在静电力的作用下静止与圆弧上的C点，q与QA、QB为同种电荷，若BAC=，若C处的带电小球对圆弧恰好无压力，则QA/QB=（ ）CBAA.sin B.tan C.1/sin D.1/tan 【答案】 D【解析】本题考查矢量三角形在平衡问题中的应用C处的电荷受力示意图如下，对应的矢量三角形为图中虚线所示，为直角三角形。假设圆的直径为D，则FA=F=KQAQC/（Dcos）2，FB=F=KQBQC/（Dsin）2，且FA、FB的力学关系为：tan =FA/FB，解得QA/QB=1/tan ，应选D。CBAGFBFA3.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上，有一个质量m=1.5kg的木块A通过轻质细绳绕过光滑定滑轮与B相连，木块B的质量m=1.0kg，AB通过轻质细绳绕过光滑定滑轮相连，AB均静止，A与斜面的动摩擦因数=0.5，则A的所受摩擦力的大小为（ ） BAA1N B6N C19N D20N【答案】 A【解析】本题考查正交分解法在平衡问题中的应用物体在斜面上的力学方程为：mBgmAgsin37°f=0，求得f=1N,应选A4.2019·原创经典）如图所示，倾角为光滑斜面上有一根质量为m、长为L的通电直导线，导线中的电流大小为I、方向垂直于纸面向里，整个装置处在方向竖直向下的匀强磁场中，通电导线恰好能静止在斜面上，则该磁场的磁感应强度为（ ）Amgsin/IL Bmgcos/IL CIL/mgtan Dmgtan/IL【答案】 D【解析】本题考查矢量三角形在安培力的平衡问题中的应用由做出的矢量三角形可知，F安与重力G之间的力学关系为：tan =F安/G，F安=BIL，解得B=mgtan/IL，应选D5.如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体 P连接,已知弹簧此时的形变量为5cm，劲度系数K=3N/cm，斜面体质量m=1kg，P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,MN与水平方向的夹角为37°，弹簧处于竖直方向,则斜面体所受摩擦力和弹力大小分别为（ ） A.f=3N，FN=3N B.f=4N，FN=3N C.f=4N，FN=5N D.f=3N，FN=4N【答案】 D【解析】本题考查正交分解法平衡问题中的应用6如图所示，轻弹簧两端分别固定质量为、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（ ）Aa球所受细线的拉力大小为 Ba、b两球所受细线的拉力大小不一定相等Cb球所受弹簧弹力的大小为 Da、b球的质量大小关系一定满足【答案】 D【解析】本题考查正交分解法平衡问题中的应用对于a球：Ta=mg/sina，A错；将ab视为系统，由于线具有对称性，由平衡条件可知线的拉力一定相等，B错；对于b球分析，tana=mg/FK，所以FK=mbg/tana，C错；由对称性可知，D对。7如图，在水平地面上内壁光滑的车厢中两正对竖直面AB、CD间放有半球P和光滑均匀圆球Q，质量分别为m、M，当车向右做加速为a的匀速直线运动时，P、Q车厢三者相对静止，球心连线与水平方向的夹角为，求：Q受到CD面的弹力和P受到AB面的弹力大小【答案】 D【解析】本题考查正交分解法非平衡问题中的应用8.如图所示，质量分别为两个物体通过轻弹簧连接，在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（在地面，在空中），力与水平方向成角。则所受支持力和摩擦力正确的是A. B.C. D.【答案】 AC【解析】本题考查正交分解法在平衡问题中的应用对系统（m1、m2）进行受力分析并建立直角坐标系，其示意图如下，在x轴：f=Fcos，C对，D错；在y轴：NFsin（m1m2）g=0，所以N=Fsin（m1m2）g，A对。FxfyNG