高考物理大二轮专题复习学案专题一受力分析物体的平衡中学教育高考_中学教育-高考.pdf

学习好资料 欢迎下载 专题一 受力分析 物体的平衡 学案 1 受力分析 物体的平衡【考情分析】【考点预测】受力分析问题与物体的平衡问题是力学的基本问题，在近几年的高考中频频出现，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连结体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等预计 2014 年仍将对这些知识点进行考查，题型主要是选择题，难度不大，但也要引起高度重视 考题 1 对物体受力分析的考查 例 1 如图 1 所示，物体 B 的上表面水平，当 A、B 相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面 C 保持静止不动，则下列判断正确的有()图 1 A物体 B 的上表面一定是粗糙的 B物体 B、C 都只受 4 个力作用 C物体 C 受水平面的摩擦力方向一定水平向右 D水平面对物体 C 的支持力小于三物体的重力大小之和 审题突破A、B 匀速下滑，C 处于静止，三物体均处于平衡状态用假设法分析 A、B 之间是否存在摩擦力把物体 A和 B 看成一个整体，分析 C 对 B 的摩擦力把三个物体看成一个整体，分析地面对 C 的摩擦力和支持力 解析当 A、B 相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面保持静止不动，A、B、C 均处于平衡态，A受重力、B 的支持力作用，A、B 间没有摩擦力，物体 B 的上表面可以是粗糙的，也可学习好资料 欢迎下载 以是光滑的，A 错；B 受重力、C 施加的垂直斜面的弹力和沿斜面向上的摩擦力以及 A的压力作用，取 A、B、C 为整体，由平衡条件知水平面对 C 无摩擦力作用，水平面对 C的支持力大小等于三物体重力之和，C 受重力、B 的压力和摩擦力、水平面的支持力作用，所以 B 对，C、D 错 答案 B 规律总结 受力分析应掌握三个原则 1建立受力分析思维模板 对物体进行受力分析时，要养成按一定顺序进行受力分析的习惯，其目的在于避免“丢力”一般按照“重力弹力摩擦力其他力”的顺序进行受力分析 2善于变换研究对象 如果题目中给出的物体不止一个，在分析物体受力情况时，往往不能直接判断它与其接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，这时可以采用隔离法(或整体法)，先分析其他物体(或整体)的受力情况，再分析被研究物体的受力情况 3结合运动状态及时修正 由于弹力和摩擦力都是被动力，它们的方向和大小与物体的运动状态有密切的关系，所以分析物体的受力情况时，除了根据力产生的条件判断外，还必须根据物体的运动状态，结合牛顿第二定律及时进行修正 突破练习 1如图 2 所示，一个质量为 m 的滑块静止置于倾角为 30 的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的 P 点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为 30，则()图 2 A滑块一定受到四个力作用 B弹簧一定处于压缩状态 C斜面对滑块一定有支持力 D斜面对滑块的摩擦力大小可能等于零 的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 答案 C 解析轻弹簧可能处于伸长状态，也可能处于压缩状态，还可能处于原长，所以滑块可能受三个力的作用，也可能受四个力的作用由于重力有沿斜面向下的分力，所以滑块必定受沿斜面向上的摩擦力作用，因此也一定受斜面的支持力作用 由此可知只有 C 正确 2将某材料制成的长方体锯成 A、B 两块放在水平面上，A、B 紧靠在一起，物体 A 的角度如图 3 所示，现用水平方向的力 F 推物体 B，使物体 A、B 保持原来形状、整体沿力 F的方向匀速运动，则()图 3 A物体 A在水平方向受两个力的作用，合力为零 B物体 A受的摩擦力只有一个 C物体 B 对 A的压力小于桌面对物体 A的摩擦力 D物体 B 在水平方向受三个力的作用 答案 C 解析如图，分别对 A、B 水平方向进行受力分析，A受三个力，A、B 项错；木板 B 在水平方向受到 A的弹力和摩擦力以及桌面的摩擦力、推力 F 四个力的作用，D 项错 3如图 4 所示，小球 C 置于光滑的半球形凹槽 B 内，B 放在长木板 A 上，整个装置处于静止状态，在缓慢减小木板的倾角 过程中，下列说法正确的是()图 4 AA受到的压力逐渐变大 BA受到的摩擦力逐渐变大 CC 对 B 的压力逐渐变大 DC 受到三个力的作用 答案 A 解析选取 B、C 组成的系统为研究对象，根据平衡知识可知 FN(mBmC)gcos，Ff(mB的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 mC)gsin，随着 的减小，FN增大，Ff减小，选项 A 正确，B 错误C 在光滑的凹槽内受两个力的作用：重力和支持力，且支持力始终等于重力 mCg，选项 C、D 均错 考题 2 对平衡问题的考查 例 2 如图 5 所示，顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上，A、B 两物体跨过滑轮通过细绳连接，整个装置处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)现用水平力作用于物体 A上，缓缓拉开一小角度，斜面体与物体 B 一直保持静止，此过程中()图 5 A绳子对物体 A的拉力一定变大 B斜面对物体 B 的摩擦力一定变大 C地面对斜面体的弹力不变 D地面对斜面体的摩擦力变大 审题突破选取物体 A为研究对象，分析 A的受力，由平衡条件分析拉力的变化选取物体 B 为研究对象，分析 B 的受力，由平衡条件分析 B 所受摩擦力的变化 选取 A、B 以及斜面体组成的系统为研究对象，分析地面对斜面体的弹力和摩擦力 解析物体 A受力如图，由平衡条件得 Fcos mAg，所 以 FmAgcos.随着 的增大，F增大，A 正确物体 B 受 重力、斜面的支持力 FN、绳子的拉力 F(等于 F)和斜面 的摩擦力 Ff(图中未画出)作用，当 mBgsin F时，摩擦力沿斜面向上且随着 F增大而减小 当 mBgsin mg cos，得滑块 m 沿斜面加速下滑，对 M 受力分析，Ff2cos FN2cos mg cos cos mgcos sin FN2 sin，知地面对 M 无摩擦力，所以 M 对地无摩擦力，选项 B 错误若在滑块 m 上加一水平向右的力 F3，则 FN3mgcos F3sin，mgsin (mgcos F3sin)，即滑块 m 沿斜面减速下滑，对 M 受力分析，Ff3cos FN3cos (mgcos F3sin)cos(mgcos F3sin)sin FN3sin，知地面对 M 无摩擦力，M 对地无摩擦力，选项 C 错误；同理分析，总有关系 Ffcos FNcos FNsin 成立，可知选项 D 正确 考题 3 对动态平衡问题的考查 例 3 一个挡板固定于光滑水平地面上，截面为14圆的柱状物体甲放在水平面上，半径与甲相等的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间，没有与地面接触而处于静止状态，如图 9 所示，现在对甲施加一个水平向左的力 F，使甲沿地面极其缓慢地移动，直至甲与挡板接触为止，设乙对挡板的压力为 F1，甲对地面的压力为 F2，在此过程中()图 9 AF1缓慢增大，F2缓慢增大 BF1缓慢增大，F2不变 CF1缓慢减小，F2不变 DF1缓慢减小，F2缓慢增大 审题突破甲缓慢地向左移动时，甲与乙的接触点会移动，甲对乙的作用力的方向发生变化分析乙对挡板的压力 F1时，应先分析挡板对乙的弹力 F1，此时选乙为研究对象，利用画动态图的方法分析分析甲对地面的压力 F2时，选甲、乙组成的系统为研究对象 解析把甲、乙看做一个整体：竖直方向仅受重力和地面的 支持力，在此过程中，两物体重力不变，故支持力不变，由 牛顿第三定律得，甲对地面的压力 F2不变 选取乙为研究对象，乙物体受力如图，甲对乙的作用力 F3和 挡板对乙的作用力 F1的合力 F合始终与乙的重力等大、反向，在将甲沿地面缓慢地向左移动时，甲对乙的作用力 F3逐渐减小，挡板对乙的弹力 F1逐渐减小，所以乙对挡板的压力 F1逐渐减小所以正确选项为 C.答案 C 方法总结 1当受力物体的状态发生“缓慢”变化时，物体所处的状态仍为平衡状态，分析此类问题的方法有解析法和图解法(1)解析法：画出研究对象的受力图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角在发生变化，利用三角函数表示出各个作用力与变化的夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化 的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载(2)图解法：对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，画出受力图，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡受力图(力的平行四边形或矢量三角形)，再由某一参量的变化情况分析各边的长度变化，从而确定力的大小及方向的变化情况 2分析动态平衡问题时需注意以下两个方面：(1)在动态平衡问题中，一定要抓住不变的量(大小或方向)，此题中不变的量是力 F3和F1的合力的大小和方向，然后分析其他量的变化(2)当物体受到一个大小和方向都不变、一个方向不变、一个大小和方向都变化的三个力作用，且题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，首先考虑用图解法 突破练习 7(2013 天津 5)如图 10 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()图 10 AFN保持不变，FT不断增大 BFN不断增大，FT不断减小 CFN保持不变，FT先增大后减小 DFN不断增大，FT先减小后增大 答案 D 解析对小球受力分析如图(重力 mg、支持力 FN，绳的拉力 FT)当绳接近水平时，减小 画出一簇平行四边形如图所示，当 FT方向与斜面平行时，FT最小，所以 FT先减小后增大，FN一直增大，只有选项 D 正确 的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 8如图 11 所示的起重装置，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()学&科&图 11 AF 减小；FN大小不变，方向由沿杆向外变为沿杆向里 BF 减小；FN大小不变，方向始终沿杆向里 CF 不变；FN先变小后变大，方向沿杆向里 DF 不变；FN变小，方向沿杆向里 答案 B 解析分析杆的端点 B 的受力，如图根据三角形 ABO 和由力组成的三角形 BCD 相似，由几何关系知：GhFNL1FL2 L1不变，FN不变，L2减小，F 减小，B 正确 9如图 12 所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体 a、b 靠在一起，表面光滑，重力均为 G，其中 b 的下半部刚好固定在水平面 MN 的下方，上边露出另一半，a 静止在平面上现的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 过 a 的轴心施以水平作用力 F，可缓慢的将 a 拉离平面一直滑到 b 的顶端，对该过程分析，则应有()图 12 A拉力 F 先增大后减小，最大值是 G B开始时拉力 F 最大为 3G，以后逐渐减小为 0 Ca、b 间的压力开始最大为 2G，而后逐渐减小到 G Da、b 间的压力由 0 逐渐增大，最大为 G 答案 BC 解析分析 a 受力：重力 G、拉力 F、球 b 的支持力 FN，由平衡条件得：FFNcos，FNsinG.当球 a 刚离开水平面时 F 最大，FmaxG/tan30 3G.然后当 逐渐增大到 90 时，F 逐渐减小，直至减为零，选项 A 错误，B 正确球 a 刚离开水平面时，FNG/sin302G，然后逐渐减小，最后等于 G，选项 C 正确，D 错误 例 4 (17 分)如图 13 所示，质量为 m 的 U 型金属框 MMNN，静放在倾角为 的粗糙绝缘斜面上，与斜面间的动摩擦因数为 ，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力；MM、NN边相互平行，相距 L，电阻不计且足够长；底边 MN 垂直于 MM，电阻为 r；光滑导体棒 ab，电阻为 R，横放在框架上；整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场中在沿斜面向上与 ab 垂直的拉力作用下，ab 沿斜面向上运动若导体棒 ab 与MM、NN始终保持良好接触，且重力不计则：图 13(1)当导体棒 ab 速度为 v0时，框架保持静止，求此时底边 MN 中所通过的电流 I0，以及MN 边所受安培力的大小和方向(2)当框架恰好要沿斜面向上运动时，通过底边 MN 的电流 I 多大？此时导体棒 ab 的速度v 是多少？的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 解析(1)ab 中的感应电动势 E0BLv0 回路中电流 I0E0Rr 联立得 I0BLv0Rr 此时底边 MN 所受的安培力 F安BI0LB2L2v0Rr 安培力方向沿斜面向上(2)当框架恰好要沿斜面向上运动时，MN 受到的安培力 F安mgsin mg cos F安BIL 故 Img(sin cos)/BL 又因 IERr EBLv 解得 vmg Rrsin cos B2L2 答案(1)B2L2v0Rr方向沿斜面向上(2)mg sin cos BLmg Rrsin cos B2L2 评分细则 1.第(1)问 8 分，其中式各 2 分，其余各式各 1 分没有写出式，而最后结果正确的，同样给分没有说明安培力的方向的，扣 1 分 2第(2)问 9 分，式各 2 分，其余各式各 1 分 3考生将合并为 BILmgsin mg cos，给 3 分将两式合并为 BLvI(Rr)，给 2 分 4考生用其他方式解答，结果正确的，同样给分 5考生出现以下情况的，要酌情扣分：(1)把 v0写成 v，把 I0写成 I.(2)写连等式且最后的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 结果错误的 知识专题练 训练 1 一、单项选择题 1弩又称十字弓，是一种装有臂的弓，主要由弩身、弩绳、弦槽和扳机组成，如图 1 所示，设未加弩箭时，弩绳与弩身垂直且处于自然伸长状态，其固定端之间的直线距离为 L80cm，弩绳的弹性系数为 k20N/cm，现将弩箭向后拉 30cm，则弩绳中的弹力与弩箭受到的弹力分别为(弩绳严格遵守胡克定律，忽略弓的形变，弩绳与弩箭之间有滑轮附加装置，cos53 0.6)()图 1 A400 N480 N B400 N240 N C200 N480 N D200 N240 N 答案 A 解析由几何关系可知此时弩绳长度为 100cm，弩绳中的弹力 F1k x400N，弩绳对弩箭的作用力 F22F1cos53 480N.2如图 2，匀强电场方向垂直于倾角为 的绝缘粗糙斜面向上，一质量为 m 的带正电荷的滑块静止于斜面上，关于该滑块的受力，下列分析正确的是(当地重力加速度为 g)()图 2 A滑块可能只受重力、电场力、摩擦力共三个力的作用 B滑块所受摩擦力大小一定为 mgsin C滑块所受电场力大小可能为 mgcos D滑块对斜面的压力大小一定为 mgcos 答案 B 解析滑块在电场中受垂直于斜面方向的电场力作用，要使滑块静止，滑块一定受斜面的的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 摩擦力作用，因而一定受斜面的支持力作用，选项A、C均错 根据平衡条件知Ffmgsin，B 正确FNqEmgcos，所以 FNmgcos qE，即滑块对斜面的压力小于 mgcos，D 错 3如图 3 所示，在倾角为 的斜面上，质量均为 m 的物体 A、B 叠放在一起，轻绳通过定滑轮分别与 A、B 连接(绳与斜面平行)，A 与 B、B 与斜面间的动摩擦因数均为 ，轻绳与滑轮间的摩擦不计，若要用沿斜面向下的力 F 将物体 B 匀速拉出，则 F 的大小为()图 3 Amgsin mg cos Bmgsin 4mg cos C2mg cos D4mg cos 答案 D 解析选 B 为研究对象，B 沿斜面方向受五个力：拉力 F、A 对 B 的摩擦力 mg cos、斜面对 B 的摩擦力 2mg cos、绳子对 B 的拉力 F1mg cos mgsin、B 的重力沿斜面方向的分力所以，Fmgsin mg cos 2mg cos F1，解得 F4mg cos，D 正确 4如图 4 所示，一只半球形碗放在水平桌面上处于静止状态，球的半径为 R，质量为 m 的蚂蚁从碗底缓慢向上爬，爬升的最大高度不超过离桌面的高度15R时，才能停在碗上，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，那么蚂蚁与碗面间的动摩擦因数为()图 4 A.35B.45C.34D.1225 答案 C 解析对蚂蚁受力分析，其受竖直向下的重力，沿半径指向球心的支持力以及垂直于半径斜向上的最大静摩擦力，三力平衡设重力与半径所在方向的夹角是 ，将重力分解到支持力和摩擦力的方向上，由平衡条件可得：摩擦力 Ffmgsin mg cos，由几何关的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 系可解得 tan 34，选项 C 正确 5如图 5 所示，用平行于斜面体 A 斜面的轻弹簧将物块 P 拴接在挡板 B 上，在物块 P 上施加沿斜面向上的推力 F，整个系统处于静止状态下列说法正确的是()图 5 A物块 P 与斜面之间一定存在摩擦力 B弹簧的弹力一定沿斜面向下 C地面对斜面体 A的摩擦力水平向左 D若增大推力，则弹簧弹力一定减小 答案 C 解析受力分析可知若推力 F 与弹簧弹力的合力平衡了物块重力沿斜面向下的分力，则无摩擦力，A 错误；受力分析可知弹簧处于拉伸或者压缩状态物块 P 均可以保持静止，B错误；由整体法可知地面对斜面体 A水平向左的静摩擦力平衡了推力 F 水平向右的分力，C 正确；增大推力 F，若物块保持静止，则弹簧的弹力不变，D 错误 6如图 6 所示，水平面有一固定的粗糙程度处处相同的圆弧形框架 ABC，框架下面放置一块厚度不计的金属板，金属板的中心 O 点是框架的圆心，框架上套有一个轻圆环，用轻弹簧把圆环与金属板的 O 点固定连接，开始轻弹簧处于水平拉紧状态用一个始终沿框架切线方向的拉力 F 拉动圆环从左侧水平位置缓慢绕框架运动，直到轻弹簧达到竖直位置，金属板始终保持静止状态，则在整个过程中()图 6 A水平面对金属板的支持力逐渐减小 B水平面对金属板的摩擦力逐渐增大 C沿框架切线方向对圆环的拉力逐渐减小 D框架对圆环的摩擦力减小 答案 A 解析对金属板受力分析，其受重力、支持力、弹簧的拉力和静摩擦力，水平方向静摩擦力大小等于弹簧拉力的水平分量，竖直方向重力等于支持力和弹簧拉力的竖直分量之和，的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 弹簧由水平到竖直的过程中，弹力大小不变，与水平方向的夹角变大，导致水平分量减小，竖直分量增大，故水平面对金属板的支持力逐渐减小，水平面对金属板的摩擦力逐渐减小，选项 A 正确，B 错误由于是轻圆环，故可忽略其重力的影响，拉力 F 等于滑动摩擦力，由于滑动摩擦力 FfF弹，F弹大小不变，故沿框架切线方向对圆环的拉力和框架对圆环的摩擦力大小均不变化，选项 C、D 错误 7如图 7 所示，固定在水平地面上的物体 P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体 P 顶点上的小滑轮，一端系有质量为m4kg 的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角 60，绳的另一端水平连接物块 3，三个物块重均为 50N，作用在物块 2 的水平力 F20N，整个系统平衡，g10m/s2，则以下正确的是()图 7 A1 和 2 之间的摩擦力是 20N B2 和 3 之间的摩擦力是 20N C3 与桌面间摩擦力为 20N D物块 3 受 6 个力作用 答案 B 解析对小球分析可知，绳上的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力，由几何关系可知绳上的拉力等于 20N将三个物块看成一个整体分析，可知水平方向整体受的拉力F 和绳的拉力相等，故整体受力平衡，与桌面间没有摩擦力，故 3 与桌面间摩擦力为 0，C 错误由于物块 1、2 之间没有相对运动的趋势，故 1 和 2 之间没有摩擦力的作用，A错误隔离物块 3 分析，水平方向受力平衡可知 2 和 3 之间摩擦力的大小是 20N，B 正确物块 3 受重力、桌面的支持力、物块 2 的压力、物块 2 的摩擦力、绳的拉力 5 个力作用，D 错误 8如图 8 所示，在拉力 F 作用下，小球 A 沿光滑的斜面缓慢地向上移动，在此过程中，小球受到的拉力 F 和支持力 FN的大小变化是()的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 图 8 AF 增大，FN减小 BF 和 FN均减小 CF 和 FN均增大 DF 减小，FN不变 答案 A 解析设斜面倾角为 ，拉力与斜面的夹角为 ，对小球，由平衡条件得 mgsin Fcos，Fsin FNmgcos；小球 A 沿光滑的斜面缓慢地向上移动，夹角 增大，则 F 增大，FN减小，故 A 正确 9如图 9 所示，左侧是倾角为 60 的斜面、右侧是14圆弧面的物体 A 固定在水平地面上，圆弧面底端的切线水平一根轻绳两端分别系有质量为 m1、m2的小球，跨过 A 顶端的定滑轮，当两球处于平衡状态时，右侧轻绳与水平方向夹角为 60，不计一切摩擦，两小球可视为质点，则两小球的质量之比为()图 9 A11B23C2 3D43 答案 B 解析对 m1，由平衡条件得 FT1m1gsin60；对 m2，由平衡条件得 2FT2sin60 m2g；又FT1FT2，则 m1m223，故 B 正确 二、多项选择题 10如图 10 所示，物块 A、B 通过一根不可伸长的细线连接，A静止在斜面上，细线绕过光滑的滑轮拉住 B，A 与滑轮之间的细线与斜面平行则物块 A受力的个数可能是()图 10 A3 个 B4 个 C5 个 D2 个 的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 答案 AB 解析物块 A一定受到重力、斜面对 A的支持力以及细线的拉力，如果细线对 A的拉力恰好等于物块 A的重力沿斜面向下的分力，则斜面对 A的静摩擦力为零，那么 A受力的个数为 3 个；如果细线对 A的拉力大于 A物块的重力沿斜面向下的分力，则斜面对 A的静摩擦力沿斜面向下，那么 A受力的个数为 4 个；如是细线对 A的拉力小于 A物块的重力沿斜面向下的分力，则斜面对 A的静摩擦力沿斜面向上，那么 A受力的个数也为 4 个 因此，答案为 A、B.11.(2013 广东 20)如图 11，物体 P 静止于固定的斜面上，P 的上表面水平，现把物体 Q 轻轻地叠放在 P 上，则()图 11 AP 向下滑动 BP 静止不动 CP 所受的合外力增大 DP 与斜面间的静摩擦力增大 答案 BD 解析设斜面的倾角为 ，放上 Q，相当于增加了 P 的质量，对 P 受力分析并列平衡方程得 mgsin fmg cos，Nmgcos.当 m 增加时，不等式两边都增加，不等式仍然成立，P 仍然静止，故选 B、D.12如图 12 所示，空间存在水平向左的匀强电场 E 和垂直纸面向外的匀强磁场 B，在竖直平面内从 a 点沿 ab、ac 方向抛出两带电小球，不考虑两带电小球间的相互作用，两小球电荷量始终不变，关于小球的运动，下列说法正确的是()图 12 A沿 ab、ac 方向抛出的带电小球都可能做直线运动 B若沿 ab 做直线运动，则小球带正电，且一定是匀速运动 的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料学习好资料 欢迎下载 C若沿 ac 做直线运动，则小球带负电，可能做匀加速运动 D两小球在运动过程中机械能均保持不变 答案 AB 解析若沿 ab 方向抛出的小球带正电，则球受重力、向左的电场力和斜向右上方的洛伦兹力作用，若三个力的合力为零，小球将做匀速直线运动，若三个力的合力不为零，小球将做曲线运动同样可分析沿 ac 方向抛出的小球带负电时，可能做直线运动，但不可能做匀加速运动，选项 A、B 正确，C 错误由于电场力做功，小球的机械能和电势能发生转化，D 错误 三、非选择题 13如图 13 所示，两平行光滑金属导轨 MN、PQ 间距为 l，与电动势为 E、内阻不计的电源相连质量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为 ，回路其余电阻不计为使 ab 棒静止，需在空间施加一匀强磁场，求其磁感应强度的最小值及方向 图 13 答案见解析 解析对金属棒 ab 受力分析可知，为使 ab 棒静止，ab 受到沿斜面向上的安培力作用，安培力最小时，对应的磁感应强度也就最小，由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下，再由平衡关系可知 IlBmgsin，其中 IER，可得磁感应强度 BmgRsinEl.的平衡问题是力学的基本问题在近几年的高考中频频出现主要考查力的产生条件力的大小方向的判断力的合成与分解平衡条件的应用动态平衡问题的分析连结体问题的分析涉及的思想方法有整体法与隔离法假设法正交分解法矢量三受力分析的考查例如图所示物体的上表面水平当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动则下列判断正确的有图物体的上表面一定是粗糙的物体都只受个力作用物体受水平面的摩擦力方向一定水平向右水平面对物体的支持力小于体和看成一个整体分析对的摩擦力把三个物体看成一个整体分析地面对的摩擦力和支持力解析当相对静止沿斜面匀速下滑时斜面持静止不动均处于平衡态受重力的支持力作用间没有摩擦力物体的上表面可以是粗糙的也可学习好资料