2022年高考物理复习第1讲力与物体的平衡 .pdf
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1、1 第 1 讲力与物体的平衡做真题 明考向 真题体验透视命题规律 真题再做 1.(2017高考全国卷,T16)如图,一物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动若保持F 的大小不变,而方向与水平面成60角,物块也恰好做匀速直线运动物块与桌面间的动摩擦因数为() A23B.36C.33D.32解析: 在 F 的作用下沿水平桌面匀速运动时有Fmg ;F 的方向与水平面成60 角拉动时有 Fcos 60 (mgFsin 60 ),联立解得 33,故选 C. 答案: C 2(2017 高考全国卷 ,T17) 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上,弹性绳的原长也为8
2、0 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)() A86 cm B92 cm C98 cm D104 cm 解析: 将钩码挂在弹性绳的中点时,由数学知识可知钩码两侧的弹性绳(劲度系数设为k)与竖直方向夹角 均满足 sin 45,对钩码 (设其重力为G)静止时受力分析,得 G2k(1 m20.8 m2)cos ; 弹性绳的两端移至天花板上的同一点时,对钩码受力分析, 得 G2k(L20.8 m2),联立解得L92 cm,故 A、C、D 项错误, B 项正确答案: B 精选
3、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页2 3(多选 )(2017 高考全国卷,T21)如图,柔软轻绳ON 的一端 O 固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N.初始时, OM 竖直且 MN 被拉直, OM 与 MN 之间的夹角为 ( 2)现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变在OM 由竖直被拉到水平的过程中 () AMN 上的张力逐渐增大BMN 上的张力先增大后减小COM 上的张力逐渐增大DOM 上的张力先增大后减小解析: 将重物向右上方缓慢拉起,重物处于动态平衡状态,可利用平衡条件或力的分解画出动态图分析 将重
4、物的重力沿两绳方向分解,画出分解的动态图如图所示在三角形中,根据正弦定理有Gsin 1FOM1sin 1FMN1sin 1,由题意可知FMN的反方向与FOM的夹角 180 不变,因 sin ( 为 FMN与 G 的夹角 )先增大后减小,故OM 上的张力先增大后减小,当 90 时, OM 上的张力最大,因sin (为 FOM与 G 的夹角 )逐渐增大,故MN 上的张力逐渐增大,选项A、D 正确, B、C 错误答案: AD 4.(2015高考全国卷,T24)如图所示,一长为10 cm 的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为 0.1 T, 方向垂直于纸面向里;
5、弹簧上端固定, 下端与金属棒绝缘 金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连,电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量解析: 金属棒通电后,闭合回路电流IER122A6 A 导体棒受到的安培力大小为F BIL0.06 N. 开关闭合后,电流方向为从b到 a,由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知,开关闭合前:2kxmg开关闭合后:2k(x x)mgF精选学习资料 - - - - -
6、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页3 代入数值解得m0.01 kg. 答案: 方向竖直向下0.01 kg 考情分析 命题特点与趋势 怎么考1物体的平衡条件及其应用历来是高考的热点,它不仅涉及力学中共点力的平衡,还常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡问题2应用整体法和隔离法分析物体的受力特点及平衡问题是考生必须掌握的方法,也是高考考查的重点3“整体法、 隔离法 ”在受力分析中的应用,物体的 “动态平衡 ”问题在 2019 年复习中应引起重视 解题要领 怎么做解决物体的平衡问题,一是要认清物体平衡状态的特征和受力环境,这是分析平衡问题的关键;二
7、是要灵活运用处理力学平衡问题的基本方法(如合成法、正交分解法、效果分解法、三角形相似法等)来解答;三是要有辨析图形几何关系的能力建体系 记要点 知识串联熟记核心要点 网络构建 要点熟记 1熟悉各个力的特点,会判断弹力的方向,会判断和计算摩擦力(1)两物体间弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且 指向受力物体(2)两物体接触处有无静摩擦力,要根据物体间有无相对运动趋势或根据平衡条件进行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页4 判断(3)物体间恰好不相对滑动时,其间静摩擦力恰好等于最大静摩擦力2共点力的平衡:共点力的
8、平衡条件是F合 0,平衡状态是指物体处于匀速直线运动状态或静止状态3多个共点力平衡:任意方向上合力为零,建立直角坐标系后,两个坐标轴上的合力均为零 ,即 Fx0,Fy0. 4动态平衡: 物体在缓慢移动过程中,可以认为 物体处于平衡状态,其所受合力为零5带电物体在复合场中除了受到重力、弹力和摩擦力外,还涉及电磁学中的电场力、安培力或洛伦兹力电磁场中的平衡问题也遵循合力为零这一规律研考向 提能力 考向研析掌握应试技能考向一物体的受力分析受力分析的三点注意(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析(2)采用整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体的状态应该相同(3
9、)当直接分析一个物体的受力不方便时,可转移研究对象, 先分析另一个物体的受力,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力,此法叫“转移研究对象法”1(多选 )(2018 辽宁大连高三质检)如图所示,地面上固定着一个斜面,上面叠放上着 A、 B两个物块并均处于静止状态现对物块 A施加一斜向上的作用力F,A、B 两个物块始终处于静止状态则木块B 的受力个数可能是() A3 个B.4 个C5 个D6 个解析: 对 A 受力分析可得,A 受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力F、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力,对B 受力分析可得,B 受重力、 A 对 B 的压力、斜面的支持力、A 对 B 向左的摩擦力,若斜面
10、对B 没有摩擦力则B 受到 4 个力作用,若斜面对B 有摩擦力则 B 受 5 个力作用,选项A、D 错误, B、C 正确答案: BC 2.如图, 一个 L 形木板 (上表面光滑 )放在斜面体上, 轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的木块相连斜面体放在平板小车上,整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动,不计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页5 空气阻力,则关于各物体的受力情况,下列说法正确的是() AL 形木板受 4 个力的作用B斜面体可能只受2 个力作用C木块受2 个力作用D斜面体不可能受平板小车对它
11、的摩擦力作用解析: 先把 L 形木板、木块、斜面体看成一个整体进行分析,受重力、小车的支持力,选项 D 正确;隔离木块进行分析,其受重力、L 形木板的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向上 )三个力作用处于平衡状态,选项C 错误;隔离L 形木板进行分析,其受重力、斜面体的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向下 )、木块的压力、斜面体对它的摩擦力5 个力作用,选项A 错误;隔离斜面体进行分析,其受重力、小车的支持力、L 形木板对它的压力和摩擦力4个力作用,选项B 错误答案: D 3.(多选 )(2018 江西南昌三中摸底)如图所示,穿在一根光滑的固定杆上的小球 A、B 连接在一条跨过定滑轮的细绳两端,杆与水平面
12、成角,不计所有摩擦,当两球静止时,OA 绳与杆的夹角为 ,OB 绳沿竖直方向,则下列说法正确的是() A小球 A 可能受到2 个力的作用B小球 A 一定受到3 个力的作用C小球 B 可能受到3 个力的作用D细绳对 A 的拉力与对B 的拉力大小相等解析: 对 A 球受力分析可知,A 受到重力、细绳的拉力以及杆对A 球的弹力,三个力的合力为零,故A 错误, B 正确;对B 球受力分析可知,B 受到重力、细绳的拉力,两个力的合力为零, 杆对 B 球没有弹力, 否则 B 不能平衡, 故 C 错误;定滑轮不改变力的大小,即细绳对 A 的拉力与对B 的拉力大小相等,故D 正确答案: BD 方法技巧 受力分
13、析的四种方法(1)假设法: 在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在的假设,然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断假设是否成立(2)整体法: 将几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法,如第2 题中,研究斜面体和平板小车间作用力时,将L 形木板、木块和斜面体看成一个整体(3)隔离法: 将所研究的对象从周围的物体中分离出来,单独进行受力分析的方法,如第 1 题中,对 A、B 两物体单独分析,研究其受力个数(4)动力学分析法:对变速运动的物体进行受力分析时,应用牛顿运动定律进行分析求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
14、 -第 5 页,共 18 页6 解的方法考向二共点力作用下的静态平衡问题典例展示1(多选 )如图所示,细绳CO 与竖直方向成30 角,A、B 两物体用跨过轻质滑轮(可看成质点 )的细绳相连已知物体B的重力 mBg100 N,地面对物体B 的支持力FN 80 N下列说法正确的是 () A物体 A 的重力为40 N B物体 B 与地面间的摩擦力大小为20 N C细绳 CO 受到的拉力为403 N DOB 与竖直方向的夹角为60思路探究 (1)跨过滑轮两侧细绳上的弹力有什么特点?(2)物体受力个数多于三个力时,一般如何处理?解析 画出定滑轮的轴心O 的受力分析示意图,选取直角坐标系,如图甲所示,根据
15、平衡条件得FT1sin FT2sin 300,FT2cos 30 FT1cos FT30,其中 FT1FT3 mAg,联立解得 60 ,选项 D 正确;画出物体B 的受力分析示意图,选取直角坐标系,如图乙所示,根据平衡条件得FfFT1sin 0,FNFT1cos mBg0,联立并代入数据解得FT140 N ,FT2403 N,Ff203 N,选项 B 错误, C 正确; mAgFT140 N ,选项 A 正确答案 ACD 方法技巧 处理平衡问题常用的三种方法(1)合成法: 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向,如例题中,细绳CO 的拉力与跨过滑轮的两细绳拉力
16、的合力等大反向,故除解析法外也可用合成法求解(2)效果分解法:物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件(3)正交分解法:物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页7 4(2018 山东潍坊高三期末)如图所示,质量为m 的物体置于光滑半球上,物体与球心O 的连线跟水平方向的夹角为 .水平推力F 作用在物体上,物体与半球均处于静止状态,则 F 与 mg 的关系正确的是() AFmgsin B
17、.Fmgcos CFmgtan DFmgcot 解析:物体受到重力、 沿半径向外的支持力和水平向右的推力,三个力平衡, 则有 FNsin mg, FNcos F,联立解得Fmgcot ,选项 D 正确答案: D 5如图所示,物块A 和滑环 B 用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接,滑环B 套在与竖直方向成 37 的粗细均匀的固定杆上,连接滑环B 的绳与杆垂直并在同一竖直平面内,滑环B 恰好不能下滑,滑环和杆间的动摩擦因数 0.4,设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物块A 和滑环 B 的质量之比为() A.75B.57C.135D.513解析: 设物块 A 和滑环 B 的质量分别为m1
18、、m2,若杆对B 的弹力垂直于杆向下,因滑环 B 恰好不能下滑,则由平衡条件有m2gcos (m1g m2gsin ),解得m1m2135;若杆对B的弹力垂直于杆向上, 因滑环 B 恰好不能下滑, 则由平衡条件有m2gcos (m2gsin m1g),解得m1m275(舍去 )综上分析可知应选C. 答案: C 6.将一横截面为扇形的物体B 放在水平面上, 一小滑块A 放在物体 B 上,如图所示,除了物体B 与水平面间的摩擦力之外,其余接触面的摩擦力均可忽略不计, 已知物体B 的质量为 M, 滑块 A 的质量为m,当整个装置静止时,滑块 A 与物体 B 接触的切面与竖直挡板之间的夹角为 .已知重
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