物理高考专题冲刺训练配套物体的平衡.pptx

《物理高考专题冲刺训练配套物体的平衡.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理高考专题冲刺训练配套物体的平衡.pptx（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、返回目录 1.常常见见弹弹力力的的方方向向：支支撑撑面面的的弹弹力力：支支持持力力（压压力力）的的方方向向总总是是 于于支支撑撑面面；绳绳的的弹弹力力：绳绳对对被被拉拉物物体体的的弹弹力力（拉拉力力），总总是是沿沿 方方向向；杆杆的的弹弹力力：既既可可沿沿杆杆向向里里（拉拉力力），也也可可沿沿杆杆向向外外（推推力力或或支支持持力力），还还可可不不沿沿杆杆的的方方向向（或或简简称称“挑挑”）；弹簧的弹力方向沿弹簧的弹力方向沿 方向方向.弹弹力力的的大大小小：在在弹弹性性限限度度内内，弹弹簧簧的的弹弹力力可可由由 计计算算；轻轻绳绳、轻轻弹弹簧簧中中的的弹弹力力处处处处 ，且且等等于于其其一一端端

2、的的拉拉力力.一一般般物物体体间间的的弹弹力力由由物物体体所所处处的的 和和 决决定定，可可由由平平衡衡条条件件或或牛牛顿第二定律求得顿第二定律求得.要点回顾 答答案案 垂垂直直；绳绳而而指指向向绳绳收收缩缩的的；弹弹簧簧轴轴线线；Fkx；相相等等；运动情况；受力情况运动情况；受力情况第1页/共34页 2.摩摩擦擦力力的的方方向向：总总是是沿沿着着两两物物体体接接触触面面的的切切线线，与与 方方向相反向相反.摩擦力方向可与运动方向成摩擦力方向可与运动方向成 角度角度.返回目录要点回顾 答案答案 相对运动（或相对运动趋势）；任意相对运动（或相对运动趋势）；任意 答案答案 F合合0；等值反向；一封

3、闭的矢量三角形；等值反向；一封闭的矢量三角形 3.平衡条件及其推论平衡条件及其推论 共共点点力力作作用用下下物物体体的的平平衡衡条条件件是是：，或或同同时时满满足足Fx0，Fy0.根根据据平平衡衡条条件件可可得得以以下下重重要要结结论论：当当物物体体处处于于平平衡衡状状态态时时，它它所所受受的的某某一一个个力力与与它它所所受受的的其其余余力力的的合合力力 ；当当三个共点力作用于物体处于平衡时，三个力的矢量组成三个共点力作用于物体处于平衡时，三个力的矢量组成 .第2页/共34页 4.受受力力分分析析：在在受受力力分分析析前前应应分分析析物物体体的的运运动动情情况况，包包括括运运动动过过程程、速速

4、度度方方向向、加加速速度度方方向向，再再按按一一定定的的顺顺序序（通通常常按按重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力、电电场场力力、磁磁场场力力）进进行行，完完成成受受力力分分析析后后应应检检查查是是否否符合运动情况，是否有漏力、多力符合运动情况，是否有漏力、多力.返回目录要点回顾第3页/共34页返回目录典例赏析 变变式式练练习习1 如如图图所所示示，一一根根通通电电直直导导体体棒棒放放在在倾倾角角为为的的粗粗糙糙导导轨轨上上置置于于如如图图所所示示的的匀匀强强磁磁场场中中，处处于于静静止止状状态态，导导体体棒棒中中电电流流方方向向如如图图所所示示，若若增增大大电电流流强强度度，导导体体棒棒仍仍静静

5、止止.则则在在电电流流增增大大的的过过程程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是（是（）A.一直减小一直减小 B.先减小后增大先减小后增大 C.先增大后减小先增大后减小 D.一直增大一直增大 分分析析 本本题题是是根根据据共共点点力力平平衡衡条条件件求求解解摩摩擦擦力力的的一一个个典典型型问问题题，物物体体所所受受静静摩摩擦擦力力的的方方向向未未知知，应应根根据据物物体体的的受受力力情情况况及及各各力力的变化确定摩擦力的方向及其大小变化的变化确定摩擦力的方向及其大小变化.第4页/共34页返回目录 解析解析 对导体棒而言，除了受静摩擦力，对导体棒而言，

6、除了受静摩擦力，还受重力、支持力和安培力，如图所示还受重力、支持力和安培力，如图所示.设导体棒设导体棒长度为长度为L L，则导体棒所受安培力大小为，则导体棒所受安培力大小为BILBIL.若开始时若开始时BILBILmgmgsinsin，导体棒有下滑趋势，导体棒有下滑趋势，此时所受静摩擦力的方向沿斜面向上，由平衡条件有：此时所受静摩擦力的方向沿斜面向上，由平衡条件有：BILBILf f静静mgmgsinsin 由由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐减小式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐减小.当当电电流流增增大大到到BILBILmgmgsinsin 时时，导导体体棒棒有有上上滑滑趋趋势势，所所

7、受受静静摩摩擦擦力的方向沿斜面向下，由平衡条件有：力的方向沿斜面向下，由平衡条件有：f f静静mgmgsinsin BILBIL 典例赏析第5页/共34页返回目录 由由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大.则在电流增大的过程中，摩擦力先减小后增大则在电流增大的过程中，摩擦力先减小后增大.若若开开始始时时BILmgsin时时，导导体体棒棒有有上上滑滑趋趋势势，所所受受静静摩摩擦擦力力的方向沿斜面向下，由平衡条件有：的方向沿斜面向下，由平衡条件有：f静静mgsinBIL 由由式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大式可知，随着电流的增大，静摩擦力逐渐增大

8、.则在电流增大的过程，摩擦力一直增大则在电流增大的过程，摩擦力一直增大.故本题正确答案是故本题正确答案是B、D.答案 BD典例赏析第6页/共34页返回目录 点点评评 求求解解摩摩擦擦力力时时，首首先先一一定定要要弄弄清清是是静静摩摩擦擦力力还还是是滑滑动动摩摩擦擦力力，滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小fFN，静静摩摩擦擦力力的的大大小小随随外外力力的的不不同同而而变变化化，取取值值范范围围为为0ffm，除除最最大大静静摩摩擦擦力力外外，不不能能用用fFN来来计计算算，在在分分析析静静摩摩擦擦力力的的大大小小时时，一一定定要要根根据据物物体体的的运运动动状状态态及及物物体的受力情况，先确定静摩擦

9、力的方向，再来讨论它的大小情况体的受力情况，先确定静摩擦力的方向，再来讨论它的大小情况.变变式式练练习习2 如如图图所所示示，虚虚线线所所示示的的区区域域存存在在匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场.取取坐坐标标如如图图.一一带带电电粒粒子子沿沿x轴轴正正方方向向进进入入此此区区域域，在在穿穿过过此此区区域域的的过过程程中中运运动动方方向向始始终终不不发发生生偏偏转转.不不计计重重力力的的影影响响，电电场场强强度度E和磁感强度和磁感强度B的方向可能是（的方向可能是（）典例赏析第7页/共34页 A.E和和B都沿都沿x轴正方向轴正方向 B.E沿沿y轴正向，轴正向，B沿沿z轴正向轴正向 C.E沿沿x

10、轴正向，轴正向，B沿沿y轴正向轴正向 D.E、B都沿都沿z轴正向轴正向 解解析析 E和和B都都沿沿x轴轴正正方方向向，由由于于带带电电粒粒子子速速度度与与磁磁感感应应强强度度B平平行行或或反反向向平平行行，故故不不受受磁磁场场力力只只受受电电场场力力，而而不不论论粒粒子子带带何何种种电电荷荷，电电场场力力与与速速度度均均共共线线，由由此此知知粒粒子子作作直直线线运运动动，A正正确确.若若E沿沿y轴轴正正向向则则电电场场力力沿沿y轴轴正正向向（带带正正电电）或或负负向向（带带负负电电），而而B沿沿z轴轴正正向向，则则由由左左手手定定则则知知其其所所受受洛洛仑仑兹兹力力沿沿y轴轴负负向向（带带正正

11、电电）或或正正向向（带带负负电电），合合外外力力可可能能为为零零，故故B正正确确.若若E沿沿x轴轴正正向向，则则电电场场力力沿沿x轴轴正正向向（带带正正电电）或或负负向向（带带负负电电），B沿沿y轴轴正正向向，则则洛洛仑仑兹兹力力沿沿z轴轴正正向向（带带正正电电）或或负负向向（带带负负电电），合合力力不不为为零零，且且与与返回目录典例赏析第8页/共34页速速度度不不共共线线，粒粒子子必必然然发发生生偏偏转转，故故C错错.若若E、B都都沿沿z轴轴方方向向，则则电电场场力力也也沿沿z轴轴方方向向，而而洛洛仑仑兹兹力力沿沿y轴轴方方向向，合合力力不不为为零零，且且与与速速度不共线，粒子必发生偏转，故

12、度不共线，粒子必发生偏转，故D错错.变变式式练练习习3 如如图图所所示示，质质量量为为m的的球球放放在在倾倾角角为为 的的光光滑滑斜斜面面上上，试试分分析析挡挡板板AO与与斜斜面面间间的的倾倾角角为为多多大大时时，AO所所受受压压力最小？力最小？答案 AB返回目录典例赏析第9页/共34页 解解析析 虽虽然然题题目目问问的的是是挡挡板板AO的的受受力力情情况况，但但若若直直接接以以挡挡板为研究对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论板为研究对象，因挡板所受力均为未知力，将无法得出结论.以以球球为为研研究究对对象象，球球所所受受重重力力产产生生的的效效果果有有两两个个：对对斜斜面面产产生生的的

13、压压力力F1、对对挡挡板板产产生生的的压压力力F2，根根据据重重力力产产生生的的效效果果将将重重力力分分解解，如图所示如图所示.返回目录典例赏析第10页/共34页 当当挡挡板板与与斜斜面面的的夹夹角角由由图图示示位位置置变变化化时时，F1大大小小改改变变但但方方向向不不变变，始始终终与与斜斜面面垂垂直直，F2的的大大小小和和方方向向均均改改变变，如如图图中中虚虚线线所所示示，由由图图可可看看出出挡挡板板AO与与斜斜面面垂垂直直即即90时时，挡挡板板AO所所受受压压力力最最小小，最小压力最小压力F2minmgsin.答案 见解析.点点评评 本本题题也也可可以以用用解解析析法法分分析析力力的的矢矢

14、量量三三角角形形，根根据据正正弦弦定定理理有有F2minmgsin，所所以以F2 ，mgsin是是定定值值，F2随随着着sin变化而变化变化而变化.当当90时，时，F2有最小值有最小值F2minmgsin.返回目录典例赏析第11页/共34页 变变式式练练习习4 如如图图所所示示，用用等等长长的的轻轻绳绳悬悬挂挂两两个个质质量量相相同同的的小小球球，今今在在两两小小球球上上分分别别施施加加大大小小分分别别为为3F和和F、方方向向相相反反的的水水平平恒恒力力，则则平平衡衡后后应应该该如如图图中中的的（）返回目录典例赏析第12页/共34页 解析 设上、下两绳与竖直方向夹角分别为、.将两球看作一个整体

15、，受力分析如图甲所示，由图可知：返回目录典例赏析第13页/共34页返回目录 对下方小球，受力分析如图乙所示，同样由图可知：比较可得：且上、下两段绳的长度相同，所以答案应为B.答案 B 典例赏析第14页/共34页返回目录跟踪练习 1.如如图图所所示示，质质量量分分别别为为m和和M的的两两物物体体P和和Q叠叠放放在在倾倾角角为为的的斜斜面面上上，P、Q之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为1，Q与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为2.当当它它们们从从静静止止开开始始沿沿斜斜面面滑滑下下时时，两两物物体体始始终终保保持持相相对对静静止止，则则物体物体P受到的摩擦力大小为（受到的摩擦力大小为（）

16、A.0 B.1mgcos C.2mgcos D.(12)mgcos第15页/共34页返回目录跟踪练习 解析 当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度为：agsin2gcos.因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力，不能用公式fFN求解.对物体P运用牛顿第二定律得：mgsinfma 所以求得：f2mgcos.即C选项正确.答案 C第16页/共34页返回目录跟踪练习 2.如如图图所所示示，物物体体静静止止于于光光滑滑的的水水平平面面上上，力力F作作用用于于物物体体O点点，现要使合力沿着现要使合力沿着OO方向，那么，必须同方向，那么，必须同时再加一个力时再加一个力F.这个力的最小值是

17、（这个力的最小值是（）A.Fcos B.Fsin C.Ftan D.Fcot 解析 用图解法，如右图所示，由图可知，F的最小值是Fsin，即B正确.第17页/共34页返回目录跟踪练习 3.如如图图所所示示，光光滑滑大大球球固固定定不不动动，它它的的正正上上方方有有一一个个定定滑滑轮轮，放放在在大大球球上上的的光光滑滑小小球球（可可视视为为质质点点）用用细细绳绳连连接接，并并绕绕过过定定滑滑轮轮，当当人人用用力力F缓缓慢慢拉拉动动细细绳绳时时，小小球球所所受受支支持持力力为为N，则则N、F的的变变化化情况是（情况是（）A.都变大都变大 B.N不变，不变，F变小变小 C.都变小都变小 D.N变小，

18、变小，F不变不变第18页/共34页 解析 小球受重力mg、支持力N、拉力F作用，小球始终处于平衡状态，N、F合力与mg大小相等、方向相反，如图所示.显然AOP与PBQ相似.由相似三角形性质有：（设OAH，OPR，ABL）因为mg、H、R都是定值，所以当L减小时，N不变，F减小，B正确.返回目录跟踪练习 答案 B第19页/共34页返回目录跟踪练习 4.有有一一个个直直角角支支架架AOB，AO水水平平放放置置，表表面面粗粗糙糙，OB竖竖直直向向下下，表表面面光光滑滑，AO上上套套有有一一个个小小环环P，OB上上套套有有小小环环Q，两两环环质质量量均均为为m，两两环环间间由由一一根根质质量量可可忽忽

19、略略、不不可可伸伸长长的的细细绳绳相相连连，并并在在某某一一位位置置平平衡衡，如如图图所所示示.现现将将P环环向向左左移移一一小小段段距距离离，两两环环再再次次达达到到平平衡衡，那那么么将将移移动动后后的的平平衡衡状状态态和和原原来来的的平平衡衡状状态态比比较较，AO杆杆对对P环环的的支支持力持力FN和细绳上的拉力和细绳上的拉力T的变化情况是（的变化情况是（）A.FN不变，不变，T变大变大 B.FN不变，不变，T变小变小 C.FN变大，变大，T变大变大 D.FN变大，变大，T变小变小第20页/共34页 解解析析 以以两两环环和和细细绳绳为为整整体体进进行行受受力力分分析析，共共受受四四个个力力

20、：整整体体的的重重力力G、OA对对P的的支支持持力力FN、OB对对Q的的弹弹力力FN及及OA对对它它的的摩摩擦擦力力f.无论环在什么位置无论环在什么位置G和和FN平衡，故有平衡，故有FNG2mg，不随环的移动而改变，不随环的移动而改变.隔离环隔离环Q，受力分析如图所示，由平衡，受力分析如图所示，由平衡条件得条件得Tcosmg.当当P环向左移动一小段距离后环向左移动一小段距离后,两环再次平衡时两环再次平衡时减小减小,故故T减小减小.返回目录跟踪练习 答案 B第21页/共34页返回目录跟踪练习 5.如如图图所所示示，表表面面粗粗糙糙的的固固定定斜斜面面顶顶端端安安有有滑滑轮轮，两两物物块块P、Q用

21、用轻轻绳绳连连接接并并跨跨过过滑滑轮轮(不不计计滑滑轮轮的的质质量量和和摩摩擦擦)，P悬悬于于空空中中，Q放放在在斜斜面面上上，均均处处于于静静止止状状态态.当当用用水水平平向向左左的的恒恒力力推推Q时时，P、Q仍仍静静止不动，则（止不动，则（）A.Q受到的摩擦力一定变小受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大受到的摩擦力一定变大 C.轻绳上拉力一定变小轻绳上拉力一定变小 D.轻绳上拉力一定不变轻绳上拉力一定不变第22页/共34页返回目录跟踪练习 解解析析 两两种种情情况况下下轻轻绳绳的的拉拉力力大大小小都都等等于于mPg，所所以以轻轻绳绳上上拉拉力一定不变力一定不变.如果如果mPgm

22、Qgsin，则开始时：，则开始时：fmPgmQgsin，施加水平力施加水平力F后：后：f(FcosmPg)mQgsin f将增大将增大 但如果但如果(FcosmPg)mQgsin 则开始时则开始时fmQgsinmPg 施加水平力施加水平力F后：后：fmQgsin(FcosmPg)f将减小将减小 答案 D第23页/共34页返回目录跟踪练习 6.如如图图所所示示，水水平平横横梁梁一一端端A插插在在墙墙壁壁内内，另另一一端端装装有有小小滑滑轮轮B，一一轻轻绳绳一一端端C固固定定于于墙墙壁壁上上,另另一一端端跨跨过过滑滑轮轮后后悬悬挂挂一一质质量量为为m10 kg的重物，的重物，CBA30，则滑轮受到

23、绳子作用力为（，则滑轮受到绳子作用力为（）A.50 N B.C.100 N D.解解析析 由由于于B点点处处是是滑滑轮轮,它它只只是是改改变变绳绳中中力力的的方方向向,并并未未改改变变力力的的大大小小,滑滑轮轮两两侧侧绳绳上上拉拉力力大大小小与与物物体体重重力力相相等等,均均为为100 N,夹夹角角为为120,故而滑轮受绳子作用力即是其合力故而滑轮受绳子作用力即是其合力,大小为大小为100 N,正确答案是正确答案是C.第24页/共34页返回目录跟踪练习 7.如如图图所所示示，斜斜劈劈ABC放放在在粗粗糙糙的的水水平平地地面面上上，在在斜斜劈劈上上放放一一重重为为G的的物物块块，物物块块和和斜斜

24、劈劈均均处处于于静静止止状状态态.今今用用一一竖竖直直向向下下且且逐逐渐渐增大的力增大的力F作用于物块上，则下列说法正确的作用于物块上，则下列说法正确的是（是（）A.斜劈对物块的支持力增大斜劈对物块的支持力增大 B.物块所受的合力变大物块所受的合力变大 C.当力当力F足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动足够大时斜劈将沿水平地面向右滑动 D.斜斜劈劈ABC受受到到水水平平地地面面向向左左的的摩摩擦擦力力作作用用，且且随随力力F的的增增大大而增大而增大第25页/共34页返回目录跟踪练习 解解析析 物物块块静静止止在在斜斜劈劈上上，则则物物块块与与斜斜劈劈间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力大大于于或或等等

25、于于重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力.用用一一竖竖直直向向下下的的力力F作作用用于于物物块块上上，物物块块对对斜斜劈劈的的压压力力增增大大，选选项项A正正确确；物物块块与与斜斜劈劈间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力也也增增大大，仍仍大大于于或或等等于于（GF）沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力，物物块块仍仍保保持持静静止止，由由平平衡衡条条件件得得，物物块块所所受受的的合合力力不不变变，选选项项B错错误误；力力F竖竖直直向向下下，由由整整体体法法可可知知，斜斜劈劈ABC不不受受水水平平地地面面的的摩摩擦擦力力，也也不不会会沿沿水平地面向右滑动，水平地面向右滑动，C、D项错误项错误.答案 A

26、第26页/共34页返回目录跟踪练习 8.如如图图所所示示（a），一一条条长长为为3L的的绝绝缘缘丝丝线线穿穿过过两两个个质质量量都都是是m的的小小金金属属环环A和和B，将将丝丝线线的的两两端端共共同同系系于于天天花花板板上上的的O点点，使使金金属属环环带带电电后后，便便因因排排斥斥而而使使丝丝线线构构成成一一个个等等边边三三角角形形，此此时时两两环环恰恰处处于于同同一一水水平平线线上上，若若不不计计环环与与线线间间的的摩摩擦擦，求求金金属属环环所所带带电电量量是是多多少？少？第27页/共34页返回目录跟踪练习 某同学在解答这道题时的过程如下：某同学在解答这道题时的过程如下：设设电电量量为为q，

27、小小环环受受到到三三个个力力的的作作用用，拉拉力力T、重重力力mg和和库库仑仑力力F，受力分析如图（，受力分析如图（b），由受力平衡知识得，由受力平衡知识得，你认为他的解答是否正确？如果不正确，请给出你的解答？你认为他的解答是否正确？如果不正确，请给出你的解答？解析 他的解答是错误的.小环是穿在丝线上，作用于小环上的两个拉力大小相等，方向不同.第28页/共34页返回目录跟踪练习 小环受四个力，如图所示.竖直方向 Tsin60mg 水平方向 Tcos60T 由联立得 答案 第29页/共34页返回目录跟踪练习 9.如如图图所所示示，在在倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面上上，置置一一通通有有电电流流

28、I，长长为为L，质量为，质量为m的导体棒，如图所示，欲使导体棒静止在斜面上，问：的导体棒，如图所示，欲使导体棒静止在斜面上，问：（1）需加一个多大的方向竖直向上的匀强磁场？）需加一个多大的方向竖直向上的匀强磁场？（2）所加匀强磁场的磁感应强度）所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向的最小值和方向.解析 本题的研究对象为通电导体棒，IL代表通电导体棒的电学特征，磁感应强度 B代表磁场的性质，磁场对导体棒的安培力第30页/共34页返回目录跟踪练习将二者联系起来.求解安培力需用到共点力平衡条件，据此可列方程求解磁感应强度的大小.由于题目给出的是三维立体图，在进行受力分析时，取电流方向垂直纸面绘制横

29、截面图更便于分析，如图a所示.第31页/共34页返回目录跟踪练习 （1）如图b所示，导体棒受重力mg、支持力N和安培力F作用，根据左手定则判断安培力水平向右.由力的平衡条件有：BILmgtan 解得：Bmgtan/(IL).（2）导体棒受三力平衡，受力情况如图c所示，支持力与安培力的合力与重力平衡，且支持力的方向始终垂直于斜面向上，方向不变，安培力的大小和方向都可以变化.当安培力垂直于支持力时有最小值，对应的磁感应强度有最小值Bmin.BminILmgsin解得：Bminmgsin/(IL).第32页/共34页祝您高考成功！经验方程 物理教授走过校园，遇到数学教授。物理教授在进行一项实验，他总结出一个经验方程，似乎与实验数据吻合，他请数学教授看一看这个方程。一周后他们碰头，数学教授说这个方程不成立。可那时物理教授已经用他的方程预言出进一步的实验结果，而且效果颇佳，所以他请数学教授再审查一下这个方程。又是一周过去，他们再次碰头。数学教授告诉物理教授说这个方程的确成立，“但仅仅对于正实数的简单情形成立。返回目录第33页/共34页感谢观看！感谢观看！第34页/共34页