高三物理《创新设计》二轮专题复习专题一力与物体的平衡.doc
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1、专题一 力与物体的平衡第1课时 重力场中的物体平衡知识规律整合基础回顾1重力(1)产生:重力是由于地面上的物体受地球的_而产生的,但两地得不等价,因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的_而另一个分力即重力,如图所示(2)大小:随地理位置的变化而变化在两极:在赤道:一般情况下,在地表附近G=_(3)方向:竖直向下,并不指向地心2弹力(1)产生条件:接触;挤压;_(2)大小:弹簧弹力,其它的弹力利用牛顿定律和_求解(3)方向:压力和支持力的方向垂直于_指向被压或被支持的物体,若接触面是球面,则弹力的作用线一定过_绳的作用力_沿绳,杆的作用力_沿杆提醒 绳只能产生接力,杆既可以产生拉力,也
2、可以产生支持力,在分析竖直面内的圆周运动问题应注意二者区别3摩擦力(1)产生条件:接触且挤压;接触面粗糙;有_或_(2)大小:滑动摩擦力,与接触面的_无关;静摩擦力根据牛顿定律或平衡条件来求(3)方向:沿接触面的_方向,并且与相对运动或相对运动趋势方向相反4力的合成与分解由于力是矢量,因此可以应用平行四边形定则进行合成与分解,常用_法和_法来分析平衡问题5共点力的平衡(1)状态:静止或_(2)条件:_思路和方法1处理平衡问题的基本思路:确定平衡状态(加速度为_)巧选研究对象(整体法或隔离法)受力分析建立平衡方程求解或作讨论2常用的方法有:(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用_法(
3、2)求解平衡问题常用:正交分解法、力的合成法(在三个共点力作用下的平衡,任意两个合力必与第三个力等大反向)、解矢量三角形法和_法(分析动态平衡问题)自测自查1用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为x现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为x斜面倾角为30,如图所示则物体所受摩擦力( )A等于零B大小为,方向沿斜面向上C大小为,方向沿斜面向上D大小为mg,方向沿斜面向上2如图所示,用细线将A物体悬挂在顶板上,B物体放在水平地面上A、B间有一劲度系数为100N/m的轻弹簧,此时弹簧伸长了2cm已知A、B两物体的重力分别为3N和5N则细线的拉力及B对地面的压力分
4、别是( )A1N和0NB5N和7NC5N和3ND7N和7N3如图所示,物体M在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上,关于M受力的个数,下列说法中正确的是( )AM一定是受两个力作用BM一定是受四个力作用CM可能受三个力作用DM不是受两个力作用就是受四个力作用4有一固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连小球某时刻正处于如图所示状态设斜面对小球的支持力为,细绳对小球的拉力为,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是( )A若小车向左运动,FN可能为零B若小车向左运动,FT可能为零C若小车向右运动,FN不可能为零D若小车向右运动,FT不可能为零重点热点透析题型1 受力分析【例
5、1】如图所示,物体A靠在倾斜的墙面上,在与墙面和B垂直的力F作用下,A、B保持静止,试分析A、B两物体受力的个数规律总结1在分析两个以上相互作用物体的受力时,要整体法和隔离法相互结合2确定摩擦力和弹力的方向时,通常根据物体所处的状态,采用“假设法”判断3当直接分析某一物体的受力不方便时,常通过转移研究对象,先分析与其相互作用的另一物体的受力,然后根据牛顿第三定律分析该物体的受力上例中就是先分析了B的受力,又分析A的【强化练习1】质量为m的物体,放在质量为M的斜面体上,斜面体放在粗糙的地面上,m和M均处于静止状态,如图所示,在物体m上施加一个水平力F,在F由零逐渐加大到Fm的过程中,m和M仍保持
6、静止状态,在此过程中,下列判断哪些是正确的( )A斜面体对m的支持力逐渐增大B物体m受到的摩擦力逐渐增大C地面受到的压力逐渐增大D地面对斜面体的摩擦力由零逐渐增大到 题型2 重力、弹力和摩擦力作用下的物体平衡【例2】我国国家大剧院外部呈椭圆型假设国家大剧院的屋顶为半球形,一警卫人员为执行特殊任务,必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示),他在向上爬的过程中( )A屋顶对他的支持力变大B屋顶对他的支持力变小C屋顶对他的摩擦力变大D屋顶对他的摩擦力变小拓展探究若警卫人员执行完特殊任务后从屋顶A点开始加速滑下,则屋顶对他的支持力和摩擦力又如何变化?审题指导1本题考查了力学中的三种力及力的分解、
7、物体平衡条件的应用2审题时要注意,“缓慢”常作为平衡状态,受力分析时特别应注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向3要注意静摩擦力和滑动摩擦力求解方法不同当加速下滑时受到的摩擦力是滑动摩擦力,应根据来求【强化练习2】如图所示,将半球置于水平地面上,半球的中央有一光滑小孔,柔软光滑的轻绳穿过小孔,两端分别系有质量为m1、m2的物体(两物体均可看成质点),它们静止时m1与球心O的连线与水平线成45角,m1与半球面的动摩擦因数为0.5,m1所受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,而的最小值是( )ABCD题型3 连接体的平衡问题【例3】如图所示,两光滑斜面的倾角分别为30和45、质量分别为2m和m的两
8、个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置,再由静止释放,则在上述两种情形中正确的有( )A质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B质量为m的滑块均沿斜面向上运动C绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D系统在运动中机械能守恒【强化练习3】A、B、C三个物体通过细线和光滑的滑轮相连,处于静止状态,如图所示,C是一箱砂子,砂子和箱的重力都等于G,动滑轮的质量不计,打开箱子下端开口,使砂子均匀流出,经过时间t0流完,则下图中哪个图线表示在这过程中桌面对物体B的摩擦力F1随时间的变化关系( )题
9、型4 弹簧连接物体的平衡【例4】如图所示,在一粗糙水平面上有三个质量分别为的木块1、2和3,中间分别用一原长为l,劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与地面间的动摩擦因数为现用一水平力向右拉木块3,当木块一起匀速运动时,1和3两木块之间的距离是(不计木块2的宽度)( )ABCD规律总结1弹簧连接的物体平衡和运动是物理中常见的情景,静止时的平衡态即为合力为零时;物体在运动过程中,弹簧弹力的大小、方向是可变的,所以在平衡态时常有最大速度(如简谐振动)出现2分析弹簧问题时,特别注意找到原长位置、平衡位置和极端位置3在计算题中,弹簧的平衡态以一个知识点出现,列出平衡方程即可以求解【强化练习4】如图所示,
10、两个弹簧的质量为计,劲度系数分别为,它们一端固定在质量为m的物体上,另一端固定在P、Q上,当物体平衡时上面的弹簧(k2)处于原长,若要把物体的质量换为2m(弹簧的长度不变,且弹簧均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体将比第一次平衡时下降的距离x为( )ABCD备考能力提升1如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止若A与B的接触面是水平的,且F0则关于B的受力个数可能为( )A3个B4个C5个D6个2如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜靠在墙上处于平衡状态,已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A球向上移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面
11、对B球的支持力F1和摩擦力F2的大小变化情况是( )AF1不变,F2增大BF1不变,F2减小CF1增大,F2增大DF1增大,F2减小3两个小球A和B,质量分别为2m、m,用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O,并用长度相同的细线连接A、B两小球用一水平方向的力F作用在小球B上,此时三根细线均处于直线状态,且OA细线恰好处于竖起方向,如图所示如果不考虑小球的大小,两小球均处于静止状态,则力F的大小为( )A0BmCD4如图所示,物块a、b的质量均为m,水平地面和竖直墙面均光滑,在水平推力F作用下,两物块均处于静止状态,则( )Ab受到的摩擦力大小等于mgBb受到的摩擦力大小
12、等于2mgCb对地面的压力大小等于mgDb对地面的压力大小等于2mg5如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动,则下列说法正确的是( )A物体可能只受两个力作用B物体可能受三个力作用C物体可能不受摩擦力作用D物体一定受四个力作用6在如图所示的装置中,两物体质量分别为m1、m2,悬点a、b间的距离远大小滑轮的直径,不计一切摩擦,整个装置处于静止状态由图可知( )A一定等于Bm1一定大于m2Cm1一定小于2m2Dm1可能大于m27如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,竖直部分光滑,两部分各有质量相等的小球A和B套在杆上,A、B间用不可伸长的轻绳相连
13、,用水平拉力F沿杆向右拉A使之缓慢移动的过程中( )AA球受到杆的弹力保持不变BA球受到的摩擦力逐渐变小CB球受到杆的弹力保持不变D力F逐渐增大8一物块在粗糙斜面上,在平行斜面向上的外力F作用下斜面和物块始终处于静止状态,当F按图所示规律变化时,物块与斜面间的摩擦力大小变化规律可能是下图中的( )9特种兵过山谷的一种方法可简化为图示情景将一根长为2d的不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点,绳上挂一小滑轮P,战士们相互配合,沿着绳子滑到对面如图所示,战士甲水平拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,脚离地,处于静止状态,此时AP竖直,然后战士甲将滑轮从静止状态释放,若不计滑轮摩擦力空气
14、阻力,也不计绳与滑轮的质量,求:(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力F(2)战士乙滑动过程中的最大速度第2课时 混合场中的物体平衡知识规律整合基础回顾1电场力(1)电场力的方向:正电荷受电场力方向与场强方向_,负电荷受电场力方向与场强方向_(2)电场力的大小:,若为匀强电场,电场力则为_,若为非匀强电场,电场力将与_有关2安培力(1)方向:用左手定则测定F一定垂直于I、B,I、B可以互相垂直也可以互相不垂直,I、B任一量反向,F_(2)大小:此式只适用于B和I互相垂直的情况,且L是导线的_长度当导线电流I与磁场B平行时,F最小03洛伦兹力(1)洛伦兹力的方向洛伦兹力方向既与电荷的运动方向垂直,又
15、与磁场方向垂直,所以洛伦兹力方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的_洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向,当电荷运动方向发生变化时,洛伦兹力的方向也_由于洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对电荷永不_当90时,F洛qvB,此时,电荷受到的洛伦兹力最大;当0或180时,F洛0,即电荷在磁场中平行于磁场方向运动时,电荷不受洛伦兹力作用当v0时,F洛0,说明磁场只对_的电荷产生力的作用思路和方法1电场最基本的特征是对放入的电荷有_,与带电粒子所处的_无关2带电粒子在电场和重力场中的平衡问题仍然满足_条件,且电场一般为匀强电场3如果带电粒子在重力场、电场和磁场内做直线运动,则一定是
16、_,因为F洛v4带电粒子在混合场内运动的动力学问题,一般要首先结合粒子的运动状态进行_,采用矢量三角形法或正交分解法结合平衡条件列式求解自测自查1如图所示,匀强电场方向与倾斜的天花板垂直,一带正电的物体在天花板上处于静止状态,则下列判断正确的是( )A天花板与物体间的弹力一定不为零B天花板对物体的摩擦力可能为零C物体受到天花板的摩擦力随电场强度E的增大而增大D逐渐增大电场强度E的过程中,物体将始终保持静止2如图所示,上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为L,导轨竖直放置,整个装置处于水平向里的匀强磁场中,金属杆ab和cd的质量均为m,都可在导轨上无摩擦地滑动,且与导轨接触良好
17、,现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F,使其匀速向上运动,此时cd处于静止状态,则F的大小为( )A2mgB3mgC4mgDmg3如图所示,在Oxyz坐标系所在的空间中,可能存在着匀强电场E或匀强磁场B,也可能两者都存在,现有一质量为m、电荷量为+q的点电荷(不计重力),沿x轴正方向射入此空间,发现它做匀速直线运动,则下列关于电场E和磁场B的分布情况可能是( )AE0、B0,且E沿z轴正方向BE0、B0,且B沿x轴正方向或负方向CE0、B0,且B沿x轴正方向,E沿y轴负方向DE0、B0,且B沿y轴负方向,E沿z轴负方向4如图所示,匀强磁场沿水平方向,垂直纸面向里,磁场强度B1 T,匀强电场
18、方向水平向右,场强E10N/C一带正电的微粒质量kg,电量C,在此空间恰好作直线运动,问:(1)带电微粒运动速度的大小和方向怎样?(2)若微粒运动到P点的时刻,突然将磁场撤去,那么经多少时间微粒到达Q点、(设PQ连线与电场方向平行)重点热点透析题型1 电场和重力场内的物体平衡【例1】如图所示,倾角为30的粗糙绝缘斜面固定在水平地面上,整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中,一质量为m、电荷量为q的小滑块恰能沿斜面匀速下滑,已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为,求该匀强电场场强E的大小满分展示,名师教你如何得分解析:受力分析如下图所示,由题意得:(2分)(2分)(1分)(1分)由得:(2分)解之得(
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