2022届新高考物理二轮学案-专题一　第1讲　力与物体的平衡.docx

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1、专题一力与直线运动第1讲力与物体的平衡核心考点1受力分析与静态平衡【高考真题引领】1(2020全国卷)如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为和。若70，则等于()A45B55C60D70思维分析考查角度绳连接物体系统的平衡问题解题关键利用滑轮两侧绳中的拉力相等和两物体的重力相等，结合平行四边形中的几何知识解答尝试解答_解析：本题考查共点力的平衡问题。设甲、乙两物体的质量均为m，O点与墙连接的绳上的拉力为T，则O点与甲、乙相连的绳上的拉力大小均为mg，以O点

2、为研究对象，在水平方向有mg sin T sin 0，在竖直方向有mg cos T cos mg，联立可得sin ()sin ，则55，故B正确，A、C、D错误。答案：B【知识方法深化】1受力分析的4种方法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，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在整体法将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析隔离法将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析动力学分析法对加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解2.处理静态平衡问题的基本思路3两大思维方法对比【精选典题练透】2(2021山

3、东泰安二模)如图所示，长木板放在水平地面上，站在木板上的人用斜向左上方的力F拉木箱，长木板、人与木箱质量均为m，三者均保持静止(重力加速度为g)。下列说法正确的是()A人对长木板的压力大小为mgB长木板对地面的压力等于3mgC木箱受到的摩擦力的方向水平向左D地面对长木板的摩擦力的方向水平向左解析：人用力F向左上方拉箱子，根据牛顿第三定律可知，箱子对人施加向右下方的作用力，根据平衡条件，人对长木板的压力大小大于mg，故A错误；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，故长木板对地面的压力依然等于3mg，故B正确；箱子在人的拉力作用下，有向左运动的趋势，因此箱子受到的摩擦力的方向水平向右，故C错误

4、；对三个物体的整体受力分析，受重力和支持力，地面对木板没有静摩擦力，故D错误。故选B。答案：B3如图所示，三根不可伸长的轻绳一端共同系于O点，A端和B端分别固定在墙壁和地面上，某同学用水平方向的力拉绳OC，三绳绷紧后，OB绳竖直，OC绳水平，OA绳与竖直墙面夹角30。三根绳能承受的最大拉力均为300 N，为保证三根轻绳都不被拉断，则人对OC绳的水平拉力最大不能超过()A100 N B150 N C.150 N D300 N解析：对结点受力分析，如图所示，由边角关系可知OA绳中的拉力最大，由平衡条件得：FAF，只要OA绳不被拉断，则三根绳都不会被拉断，知FA300 N，解得：FC150 N，故选

5、B。答案：B4. (2021广东卷)唐代耒耜经记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为和，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是()A耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力解析：将拉力F正交分解如图所示，则在x方向可得出Fx曲 F sin ，Fx直 F sin ，在y方向可得出Fy曲 F cos ，Fy直 F cos ，由题知 则sin cos ，则可得到Fx曲

6、Fy直 ，A错误、B正确；耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，无论是加速还是匀速，则CD错误。答案：B核心考点2共点力作用下的动态平衡【高考真题引领】1. (2021湖南卷)质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是()A推力F先增大后减小B凹槽对滑块的支持力先减小后增大C墙面对凹槽的压力先增大后减小D水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

7、思维分析考查角度动态平衡问题、整体法和隔离法的应用、图解法分析平衡问题解题关键利用图解法判断小滑块所受各力的变化情况，利用整体法判断凹槽和墙壁、地面之间各力的变化情况尝试解答_解析：对滑块受力分析，画出受力示意图如图所示，由平衡条件有Fmg sin ，Nmg cos ，滑块从A缓慢移动B点时，越来越大，则推力F越来越大，支持力N越来越小，所以AB错误；对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为FNF cos mg sin cos mg sin ，则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以C正确；水平地面对凹槽支持力为N地gF sin gmg sin2，则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力

8、越来越小，所以D错误。答案：C【知识方法深化】1解决动态平衡问题的一般思路化“动”为“静”，多个状态下“静”态对比，分析各力的变化或极值。2三力作用下动态平衡3四力作用下动态平衡(1)在四力平衡中，如果有两个力为恒力，或这两个力的合力方向确定，此时可用这两个力的合力代替这两个力，转化为三力平衡。如图，qEmg，把挡板缓慢转至水平的过程中，可以用重力与电场力的合力mgqE代替重力与电场力。如图，物体在拉力F作用下匀速运动，改变大小，求拉力的最小值，可以用支持力与摩擦力的合力F代替支持力与摩擦力。(tan)(2)对于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法。【精选典题练透】2(2021齐鲁名校高

9、三联考)如图所示，一质量为M的四分之一圆弧轨道置于水平面上。一质量为m的光滑小球在水平力F的作用下，缓慢运动到图中虚线所示的位置。已知在此过程中圆弧轨道一直处于静止状态，下列说法正确的是()A圆弧轨道与地面间的摩擦力不变B小球所受的支持力逐渐变小 C轨道对地面的压力可能变大D地面对圆弧轨道的作用力变大解析：以小球为研究对象，小球受重力、支持力和拉力作用处于平衡状态，设小球重心与圆弧轨道圆心的连线与竖直方向的夹角为，由平衡条件可知，小球所受支持力FN，小球所受拉力Fmg tan ，小球缓慢向上运动，增大，支持力增大，拉力增大，B项错误；对整体受力分析，地面对轨道的支持力等于整体重力且保持不变，由

10、牛顿第三定律可知，轨道对地面的压力保持不变，C项错误；轨道与地面间的摩擦力与拉力平衡，随拉力的增大而增大，A项错误；地面对轨道的支持力和摩擦力的合力增大，D项正确。答案：D3(多选)(2019全国卷)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45。已知M始终保持静止，则在此过程中()A水平拉力的大小可能保持不变BM所受细绳的拉力大小一定一直增加CM所受斜面的摩擦力大小一定一直增加DM所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加解析：对N进行受力分析如图

11、所示，因为N的重力与水平拉力F的合力和细绳的拉力FT是一对平衡力，从图中可以看出水平拉力的大小逐渐增大，细绳的拉力也一直增大，选项A错误，B正确；M的质量与N的质量的大小关系不确定，设斜面倾角为，若mNgmMg sin ，则M所受斜面的摩擦力大小会一直增大，若mNgmMg sin ，则M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后反向增大，选项C错误，D正确。答案：BD4. (2021湖南长沙模拟)如图所示的装置中，在A端用外力F把一个质量为m的小球沿倾角为30的光滑斜面匀速向上拉动，已知在小球匀速运动的过程中，拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45变为90，斜面体与水平地面之间是粗糙的，并且斜面体

12、一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦。则在小球匀速运动的过程中，下列说法正确的是()A外力F一定增大B地面对斜面体的静摩擦力始终为零C绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大于绳子的拉力D绳子A端移动的速度大小等于小球沿斜面运动的速度大小解析：小球始终处于平衡状态，受力分析如图1，可看出当角度如题意变化时，F一直在增大，故A正确；斜面体始终静止，受力分析如图2，正交分解可得：FfNsin 30，由图1可知N在减小，故地面对斜面体的摩擦力Ff不为零且减小，故B错误；当拴在小球上的绳子与杆间的夹角为90时，两绳子间夹角达到120，如图3所示，绳子对水平杆上的滑轮的合力大小与绳子的拉力相等，故C错

13、误；绳子与球A的结点速度分解如图4所示，可知若球的速度为v，绳子A端移动的速度为v cos ，故D错误。答案：A核心考点3电、磁场中的平衡问题【高考真题引领】1(2019全国卷)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则()AP和Q都带正电荷 BP和Q都带负电荷CP带正电荷，Q带负电荷 DP带负电荷，Q带正电荷思维分析考查角度库仑定律、共点力的平衡、整体法和隔离法的应用解题关键每个电荷都受到匀强电场和另一个电荷库仑力的作用，整体分析时不必考虑库仑力尝试解答_解析：对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电

14、场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误。答案：D【知识方法深化】1基本思路要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路，结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题。2几点注意(1)点电荷间的作用力大小要用库仑定律。(2)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向，再用左手定则，同时注意将立体图转化为平面图。(3)电场力或安培力的出现，可能会对弹力或摩擦力产生影响。【精选典题练透】2(2021辽宁沈阳模拟) 如图，绝缘光滑圆环竖直放置，a、b、c为三个套

15、在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c位于圆环最高点，ac连线与竖直方向成60角，bc连线与竖直方向成30角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是()Aa、b、c小球带同种电荷Ba、b小球带异种电荷，b、c小球带同种电荷Ca、b小球电量之比为Da、b小球电量之比为解析：对c小球受力分析可得，a、b小球必须带同种电荷c小球才能平衡。对b小球受力分析可得，a、c小球带异种电荷b小球才能平衡。故A、B两项错误。对c小球受力分析，将力正交分解后可得：ksin 60ksin 30，又racrbc1，解得：qaqb9。故C项错误，D项正确。答案：D3(多选)(2021山东济南模拟)如图所示，平行

16、导轨与水平地面成角，沿水平方向横放在平行导轨上的金属棒ab处于静止状态。现加一个竖直向下的匀强磁场，使磁场的磁感应强度逐渐均匀增大，直到ab开始运动，则在金属棒ab运动之前，关于金属棒ab受到的力，下列说法正确的是()A静摩擦力逐渐减小，方向不变B静摩擦力逐渐增大，方向不变C支持力逐渐减小D支持力先减小后增大解析：加磁场前金属棒ab的受力情况如图甲所示，Ffmg sin ；当加变化的磁场后，由楞次定律可以判断回路中感应电流的方向为逆时针，磁场会立即对电流施加安培力的作用，金属棒ab的受力如图乙，Ffmg sin F安cos ，很显然金属棒ab后来受到的静摩擦力大于开始时的静摩擦力，故选项B正确

17、。垂直斜面方向有，加磁场前：FNmg cos ，加磁场后：FNmg cos F安sin ，安培力F逐渐增大，支持力逐渐减小，故C正确，D错误。答案：BC4. (2021辽宁大连模拟)如图所示，匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30且斜向右上方，匀强磁场的方向垂直于纸面(图中未画出)。一质量为m、电荷量为q的带电小球(可视为质点)以与水平方向成30角斜向左上方的速度v做匀速直线运动，重力加速度为g，则()A匀强磁场的方向可能垂直于纸面向外B小球一定带正电荷C电场强度大小为D磁感应强度的大小为解析：小球做匀速直线运动，受到的合力为零，假设小球带正电，则小球的受力情况如图甲所示，小球受到的洛伦兹

18、力沿虚线但方向未知，小球受到的重力与电场力的合力与洛伦兹力不可能平衡，故小球不可能做匀速直线运动，假设不成立，小球一定带负电，选项B错误；小球的受力情况如图乙所示，小球受到的洛伦兹力一定斜向右上方，根据左手定则，匀强磁场的方向一定垂直于纸面向里，选项A错误；根据几何关系，电场力大小qEmg，洛伦兹力大小qvBmg，解得E，B，选项C正确，D错误。答案：C核心考点4平衡中的临界问题【高考真题引领】1(2020山东卷)如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为，

19、设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45时，物块A、B刚好要滑动，则的值为()A BC D 思维分析考查角度共点力作用下的临界问题、隔离法的应用、科学思维方法解题关键明确当A、B间、B与斜面间达到最大静摩擦力时出现临界点，虽然涉及两个物体，但不宜用整体法而选择分别对两个物体应用隔离法列方程求解尝试解答_解析：当木板与水平面的夹角为45时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图1，沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力f1Nmg cos 45，根据平衡条件可知，Tmg sin 45mg cos 45；对B物块受力分析如图2，沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力f2N3mg cos 45

20、，根据平衡条件可知2mg sin 45Tmg cos 453mg cos 45，两式相加，可得2mg sin 45mg sin 45mg cos 45mg cos 453mg cos 45，解得，ABD错误，C正确。答案：C【知识方法深化】1临界状态平衡中的临界状态是指物体所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态，可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”“恰能”“恰好”等语言叙述，解决临界问题的基本方法是假设推理法。2解题思路解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件。要特别注意可能出现的多种情况。【精选典题练透】2(202

21、1山东济南期末)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，重力加速度取10 m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质量最大为()A150 kg B100 kgC200 kg D200 kg解析：物块沿斜面向上匀速运动，受力如图，根据平衡条件FFfmg sin ，FfFN，FNmg cos ，由式得Fmg sin mg cos ，所以m，代入数据得m150 kg，选项A正确。答案：A3.(2021福建省莆田市第一联盟体联考)如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面

22、垂直的拉力F，使两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是()Aa、b两物体的受力个数一定相同Ba、b两物体对斜面的压力相同Ca、b两物体受到的摩擦力大小一定相等D当逐渐增大拉力F时，物体b先开始滑动解析：对b受力分析可知，当绳的拉力沿斜面分力与b重力沿斜面分力大小相等时b可以不受斜面的摩擦，而a必受斜面摩擦才能平衡，所以A错，C错，且a受摩擦力始终大于b受摩擦力，随F增大，a和斜面间的摩擦会先达到最大值，所以D错，对b受力分析，在垂直斜面方向有NbTbsin mg cos ，有Nbmg cos Tb sin ，同理对a在垂直斜面方向有Namg cos Ta sin ，因为TaTb，所以NaNb

23、，B正确。答案：B4.(2021山东滨州期末)如图所示，倾角为37的斜面体固定在水平面上，斜面上有一重为10 N的物体，物体与斜面间的动摩擦因数0.5，现给物体施加一沿斜面向上的力F，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，sin 370.6，cos 370.8，如果物体能在斜面上静止，推力F的大小不可能是()A2 N B10 N C5 N D12 N解析：(1)物体恰好不下滑时，受重力、支持力、推力、平行斜面向上的静摩擦力，垂直斜面方向：FNG cos 0平行斜面方向：FminFfG sin 其中：FfFN联立解得：FminG sin G cos 100.6 N0.5100.8 N2 N；(2)物体恰好不上滑时，受重力、支持力、推力、平行斜面向下的静摩擦力，垂直斜面方向：FNG cos 0平行斜面方向：FmaxFfG sin 其中：FfFN联立解得：FmaxG sin G cos 100.6 N0.5100.8 N10 N推力F的大小范围为2 NF10 N所以不可能的是12 N。答案：D