2014届高考物理大二轮复习与测试课件：第1讲力和物体的平衡.ppt

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1、第第1讲力和物体的平衡讲力和物体的平衡(1)常考知识内容常考知识内容重力、弹力、摩擦力作用下的受力分析；重力、弹力、摩擦力作用下的受力分析；重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力作用下的受力重力、弹力、摩擦力、电场力和磁场力作用下的受力分析；分析；共点力作用下平衡条件的应用共点力作用下平衡条件的应用(2)常考物理方法常考物理方法整体法和隔离法；整体法和隔离法；假设法；假设法；合成法；合成法；正交分解正交分解法；法；矢量三角形法；矢量三角形法；等效思想；等效思想；分解思想分解思想(3)真题样板真题样板1(2013全国新课标全国新课标)如图，在固定斜面上的一物块受如图，在固定斜面上的一物块受到一外力到

2、一外力F的作用，的作用，F平行于斜面向上若要物块在斜面上保平行于斜面向上若要物块在斜面上保持静止，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的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为为F1和和F2(F20)由此可求出由此可求出()A物块的质量物块的质量B斜面的倾角斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力物块与斜面间的最大静摩擦力D物块对斜面的正压力物块对斜面的正压力答案：答案：C2. (2012课标卷课标卷)拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图如图)设拖把头的质量为设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略；拖把头与地，拖杆质量可忽略；拖把头与地板之

3、间的动摩擦因数为常数板之间的动摩擦因数为常数，重力加速度为，重力加速度为g.某同学用该拖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.已知存在一临界角已知存在一临界角0，若，若0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖，则不管沿拖杆方向的推力多

4、大，都不可能使拖把从静止开始运动求这一临界角的正切把从静止开始运动求这一临界角的正切tan . (2013山东卷山东卷)如图所示，用完全相同的轻弹簧如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧态，弹簧A与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为30，弹簧，弹簧C水平，则弹簧水平，则弹簧A、C的伸长量之比为的伸长量之比为()共点力作用下的静态平衡共点力作用下的静态平衡解析：解析：这是典型的平衡模型，解题的要点是对两小球进这是典型的平衡模型，解题的要点是对两小球进行受力分析、列平衡方程，若取两小球作为一个整体来研究行受

5、力分析、列平衡方程，若取两小球作为一个整体来研究会更方便会更方便解法解法1：分别对两小球受力分析，如图所示：分别对两小球受力分析，如图所示FAsin 30FBsin 0FBsin FC0FBFB得得FA2FC，即弹簧，即弹簧A、C的伸长量之比为的伸长量之比为2 1，选项，选项D正正确确答案：答案：D1求解共点力平衡问题的思路求解共点力平衡问题的思路2整体法与隔离法比较如下表整体法与隔离法比较如下表整体法整体法隔离法隔离法概念概念将加速度相同的几个物将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析体作为一个整体来分析的方法的方法将研究对象与周围物体将研究对象与周围物体分隔开分析的方法分隔开分析的方法选用

6、选用原则原则研究系统外的物体对系研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统统整体的作用力或系统整体的加速度整体的加速度研究系统内物体之间的研究系统内物体之间的相互作用力相互作用力注意注意问题问题受力分析时不考虑系统受力分析时不考虑系统内物体间的相互作用内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物一般隔离受力较少的物体体3.求解平衡问题时常用方法求解平衡问题时常用方法(1)合成法合成法(适于三个力作用而平衡适于三个力作用而平衡)(2)正交分解法正交分解法(适于四个及四个以上共点力作用而平适于四个及四个以上共点力作用而平衡衡)1如图所示，物体如图所示，物体A、B之间用轻直杆连接，重力分别为之间用轻直杆连接

7、，重力分别为2 N、4 N，A用轻弹簧悬挂在顶板上，弹簧的弹力为用轻弹簧悬挂在顶板上，弹簧的弹力为3 N，则，则轻杆对轻杆对B的作用力以及的作用力以及B对地面的压力的可能值分别为对地面的压力的可能值分别为()A1 N,3 NB2 N,5 NC5 N,9 ND2 N,3 N解析：解析：以以A、B和轻杆整体为研究对象，整体受竖直向和轻杆整体为研究对象，整体受竖直向下的重力、地面竖直向上的支持力和弹簧的弹力，由平衡条下的重力、地面竖直向上的支持力和弹簧的弹力，由平衡条件得件得(mAmB)gFNF0，解得，解得FN(mAmB)gF，由于，由于弹簧的弹力可能是拉力，也可能是压力，故弹簧的弹力可能是拉力，

8、也可能是压力，故FN9 N或或FN3 N；以；以B为研究对象，为研究对象，B受重力、地面的支持力、轻杆的弹受重力、地面的支持力、轻杆的弹力，由平衡条件得力，由平衡条件得FBFNmBg，解得，解得FB5 N(方向竖直向方向竖直向下下)或或FB1 N(方向竖直向上方向竖直向上)，故选项，故选项A、C正确正确答案：答案：AC (2013天津卷天津卷)如图所示，小球用细绳系住，绳的另如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于一端固定于O点现用水平力点现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，

9、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以及绳对小球的拉力FT的变化情况是的变化情况是()共点力作用下的动态平衡共点力作用下的动态平衡 AFN保持不变，保持不变，FT不断增大不断增大BFN不断增大，不断增大，FT不断减小不断减小CFN保持不变，保持不变，FT先增大后减小先增大后减小DFN不断增大，不断增大，FT先减小后增大先减小后增大解析：解析：推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共推动斜面时，小球始终处于平衡状态，根据共点力的平衡条件解决问题点力的平衡条件解决问题选小球为研究对象，其受力情况如图

10、所示，用平行四边选小球为研究对象，其受力情况如图所示，用平行四边形定则作出相应的形定则作出相应的“力三角形力三角形OAB”，其中，其中OA的大小、方向的大小、方向均不变，均不变，AB的方向不变，推动斜面时，的方向不变，推动斜面时，FT逐渐趋于水平，逐渐趋于水平，B点向下转动，根据动态平衡，点向下转动，根据动态平衡，FT先减小后增大，先减小后增大，FN不断增不断增大，选项大，选项D正确正确答案：答案：D解决动态平衡问题的常用方法解决动态平衡问题的常用方法方法方法步骤步骤解析法解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(2)根据已知量的变化情况来确

11、定未知量的变化情根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况况图解法图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化角变化(2)确定未知量大小、方向的变化确定未知量大小、方向的变化2.如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中运动的过程中(该过程小球未脱离球面该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力、半球面对小球的支持力F2的变化情况正

12、确的是的变化情况正确的是()AF1增大，增大，F2减小减小BF1增大，增大，F2增大增大CF1减小，减小，F2减小减小DF1减小，减小，F2增大增大解析：解析：作出球在某位置时的受力分析图，如图所作出球在某位置时的受力分析图，如图所示在小球运动的过程中，示在小球运动的过程中，F1的方向不变，的方向不变，F2与竖直方向的与竖直方向的夹角逐渐变大，画力的动态平行四边形，由图可知夹角逐渐变大，画力的动态平行四边形，由图可知F1、F2均均增大，选项增大，选项B正确正确答案：答案：B(2013全国新课标全国新课标)如图，在光滑绝缘水平面如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球上，三个带电小球a、b和和c分

13、别位于边长为分别位于边长为l的正三角形的三个的正三角形的三个顶点上；顶点上；a、b带正电，电荷量均为带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()带电体在复合场中的平衡带电体在复合场中的平衡解析：解析：各小球都在力的作用下处于静止状态，分别对各小球都在力的作用下处于静止状态，分别对各小球受力分析，列平衡方程可求解各小球受力分析，列平衡方程可求解答案：答案：B带电体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平带电

14、体在复合场中的平衡问题或导体棒在磁场中的平衡问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或衡问题，无非是多考虑带电体所受的电场力、洛伦兹力或导体棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相导体棒受的安培力，分析方法与力学中的平衡问题完全相同同3一套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球通过绝一套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球通过绝缘细线系在细环上，并将整个装置放入一水平的匀强电场缘细线系在细环上，并将整个装置放入一水平的匀强电场中，处于平衡状态，如图所示现在将电场稍加大一些，小中，处于平衡状态，如图所示现在将电场稍加大一些，小球再次平衡，下列说法正确的有球再次平衡，下列说法正确的有()

15、A细线对细环的拉力保持不变细线对细环的拉力保持不变B细线对带电小球的拉力变大细线对带电小球的拉力变大C细环所受的摩擦力变大细环所受的摩擦力变大D粗糙杆对细环的支持力保持不变粗糙杆对细环的支持力保持不变解析：解析：将电场稍加大一些，小球所受的电场力增大，将电场稍加大一些，小球所受的电场力增大，设细线与竖直方向的夹角为设细线与竖直方向的夹角为，对带电小球由平衡条件得：水，对带电小球由平衡条件得：水平方向平方向FTsin qE，竖直方向，竖直方向FTcos mg，解得细线对带电，解得细线对带电小球的拉力变大，选项小球的拉力变大，选项A错误，错误，B正确把小球和细环看作一正确把小球和细环看作一个整体，

16、水平方向个整体，水平方向FfqE，竖直方向，竖直方向FN(Mm)g，小球所，小球所受电场力增大，细环所受的摩擦力变大，竖直方向二者所受受电场力增大，细环所受的摩擦力变大，竖直方向二者所受重力不变，粗糙杆对细环的支持力保持不变，选项重力不变，粗糙杆对细环的支持力保持不变，选项C、D正正确确答案：答案：BCD4. (2012天津卷天津卷)如图所示，金属棒如图所示，金属棒MN两端由等长的轻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向向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变

17、如果仅改变下列某一个条件，下列某一个条件，角的相应变化情况是角的相应变化情况是()A棒中的电流变大，棒中的电流变大，角变大角变大B两悬线等长变短，两悬线等长变短，角变小角变小C金属棒质量变大，金属棒质量变大，角变大角变大D磁感应强度变大，磁感应强度变大，角变小角变小解析：解析：答案：答案：A 1. 如图，运动员的双手握紧竖直放置的圆形器械，在手如图，运动员的双手握紧竖直放置的圆形器械，在手臂臂OA由水平方向缓慢移动到由水平方向缓慢移动到A位置过程中，若手臂位置过程中，若手臂OA、OB的拉力分别为的拉力分别为FA和和FB，下列表述正确的是，下列表述正确的是()AFA一定小于运动员的重力一定小于运

18、动员的重力GBFA与与FB的合力始终大小不变的合力始终大小不变CFA的大小保持不变的大小保持不变DFB的大小保持不变的大小保持不变解析：解析：手臂手臂OA缓慢移动时，运动员受到的拉力以及运缓慢移动时，运动员受到的拉力以及运动员所受的重力平衡，如图所示，动员所受的重力平衡，如图所示，FA与与G的合力的合力F合合与与FB等大等大反向，反向，FAGtan ，当，当45时，时，FAG；当；当45时，时，FAG，A选项错误；同理选项错误；同理FA与与FB的合力与的合力与G等大反向，等大反向，B选项选项正确；随着角度正确；随着角度的变化的变化FA、FB的大小都将变化，的大小都将变化，C、D选项选项错误错误

19、答案：答案：B2.答案：答案：D3. (2013南京模拟南京模拟)竖直细杆上套有一个竖直细杆上套有一个1 kg的小圆环，的小圆环，圆环左侧系住一劲度系数圆环左侧系住一劲度系数k500 N/m的轻弹簧，已知弹簧与的轻弹簧，已知弹簧与竖直方向的夹角为竖直方向的夹角为37，圆环始终静止，则以下分析错误，圆环始终静止，则以下分析错误的是的是()A当弹簧伸长量当弹簧伸长量x2.5 cm时，圆环与竖直杆的摩擦力时，圆环与竖直杆的摩擦力为零为零B当弹簧伸长量当弹簧伸长量x0.5 cm时，圆环与竖直杆的弹力时，圆环与竖直杆的弹力F1.5 NC保持弹簧伸长量不变，适度减小保持弹簧伸长量不变，适度减小，圆环与细杆

20、之间，圆环与细杆之间的弹力变小的弹力变小D保持弹簧伸长量不变，适度减小保持弹簧伸长量不变，适度减小，圆环与细杆之间，圆环与细杆之间的摩擦力变小的摩擦力变小解析：解析：kxcos 37mg时，圆环与竖直杆的摩擦力为时，圆环与竖直杆的摩擦力为零，此时零，此时x2.5 cm，A对；弹簧伸长量对；弹簧伸长量x0.5 cm时，圆环与时，圆环与竖直杆的弹力竖直杆的弹力Fkxsin 371.5 N，B对；保持弹簧伸长量对；保持弹簧伸长量不变，适度减小不变，适度减小，Fkxsin 随之变小，随之变小，C对；保持弹簧伸长对；保持弹簧伸长量不变，适度减小量不变，适度减小，弹簧弹力的竖直分量增大，但初始状态，弹簧弹

21、力的竖直分量增大，但初始状态摩擦力的方向未知，故不能断定其摩擦力的变化情况，摩擦力的方向未知，故不能断定其摩擦力的变化情况，D错错答案：答案：D4(2013潍坊模拟潍坊模拟)如图所示，物体在沿粗糙斜面向上的如图所示，物体在沿粗糙斜面向上的拉力拉力F作用下处于静止状态当作用下处于静止状态当F逐渐增大到物体即将相对于逐渐增大到物体即将相对于斜面向上运动的过程中，斜面对物体的作用力可能斜面向上运动的过程中，斜面对物体的作用力可能()A逐渐增大逐渐增大B逐渐减小逐渐减小C先增大后减小先增大后减小D先减小后增大先减小后增大解析：解析：因为初始状态拉力因为初始状态拉力F的大小未知，所以斜面对物的大小未知，

22、所以斜面对物体的摩擦力大小和方向未知，故在体的摩擦力大小和方向未知，故在F逐渐增大的过程中，斜面逐渐增大的过程中，斜面对物体的作用力的变化存在多种可能斜面对物体的作用力对物体的作用力的变化存在多种可能斜面对物体的作用力是斜面对物体的支持力与摩擦力的合力因为物体始终保持是斜面对物体的支持力与摩擦力的合力因为物体始终保持静止状态，所以斜面对物体的作用力和物体重力静止状态，所以斜面对物体的作用力和物体重力G与拉力与拉力F的的合力是平衡力因此，判断斜面对物体的作用力的变化就转合力是平衡力因此，判断斜面对物体的作用力的变化就转化为分析物体的重力化为分析物体的重力G和拉力和拉力F的合力的变化物体的重力的合力的变化物体的重力G和拉力和拉力F的合力的变化如图所示，由图可知，的合力的变化如图所示，由图可知，F合合可能先减小后可能先减小后增大，也可能逐渐增大增大，也可能逐渐增大答案：答案：AD5在外力在外力F作用下，作用下，A、B两物块开始沿竖直墙面的一侧两物块开始沿竖直墙面的一侧加速下滑，加速下滑，A、B两物块始终相对静止，且质量分别为两物块始终相对静止，且质量分别为mA和和mB，墙壁与，墙壁与B之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为，则以下分析正确的是，则以下分析正确的是()答案：答案：AD