2024年高考物理二轮复习讲练测(新教材新高考)第01讲 力与物体的平衡(讲义).docx
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1、2024年高考物理二轮复习讲练测(新教材新高考)专题01 力与物体的平衡目录考点一 力的基本概念 受力分析及力的合成与分解3341受力分析的一般步骤42正交分解法求合力的一般步骤55考点二 单物体、多物体的静态平衡88101整体法与隔离法102共点力的平衡及其应用1111考点三 动态平衡及极值问题1515161. 动态平衡问题及解题方法162. 动态平衡问题中的临界与极值问题1717考点四 力电、力热综合平衡问题2020241. 力电综合平衡问题242. 力热综合平衡问题2424考点要求考题统计考情分析力的基本概念 受力分析及力的合成与分解2022浙江1月选考2022辽宁卷2021重庆卷202
2、1广东卷【命题规律】1.命题角度:单物体、多物体的静态平衡;静电力、安培力、洛伦兹力作用下的静态平衡问题;与热学结合的静态平衡问题单物体、多物体的动态平衡及极值问题;2.常用方法:合成法、分解法、整体法与隔离法、图解法、解析法.3.常考题型:选择题【命题预测】本专题属于基础热点内容;单独命题时突出以轻绳、杆、弹簧为模型,以连接体、叠加体为载体,结合实际生活进行受力分析,设计平衡问题而且以动态平衡为重点,也常与电场和磁场相结合进行考查,多以选择题形式出现。单物体、多物体的静态平衡2023浙江1月选考2023浙江6月选考2023山东卷、2023江苏卷2023广东卷、2022海南卷2022重庆卷、2
3、022广东卷动态平衡及极值问题2023海南卷、2022浙江1月卷2021湖南卷力电、力热综合平衡问题2023浙江6月选考2023浙江6月选考2023湖南卷、2023海南卷2023江苏卷、2021海南卷2023湖北卷、2022全国乙卷考点一 力的基本概念 受力分析及力的合成与分解1(2022浙江1月选考)如图所示,公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是()A水桶自身重力的大小B水管每秒出水量的大小C水流对桶撞击力的大小D水桶与水整体的重心高低重心的几点说明(1)影响重心位置的因素:物体的几何形状、物体的质量分
4、布(2)不规则薄板形物体重心的确定方法:悬挂法(3)重心的位置不一定在物体上2(2022辽宁卷)如图所示,蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上,并处于静止状态。蛛丝与竖直方向夹角分别为。用分别表示的拉力,则()A的竖直分力大于的竖直分力B的竖直分力等于的竖直分力C的水平分力大于的水平分力D的水平分力等于的水平分力3(2021重庆卷)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为()ABCFD4(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
5、,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关于力的分解(1)在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解(2)为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法1受力分析的一般步骤1)明确研究对象:在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体(整体),只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(既研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。2)隔离研究对象,
6、按顺序找力(注意避免多力或少力).把研究对象从实际情景中分离出来,只分析力的性质分类的力,按已知力、重力、弹力、摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)、电学中的力(安培力、洛伦兹力)的顺序逐一分析研究对象所受的力,并画出各力的示意图。【易错提醒】画受力图时,只能按力的性质分类(如重力、弹力、摩擦力)画力,不能按作用效果(拉力、压力、向心力、下滑力、上升力等)画力,否则将出现重复。合力与分力是等效关系,不能同时画。如果有一个力的方向难以确定,可用假设法分析.先假设此力不存在,想像所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向,对象才能满足给定的运动状态。2正交分解法求合力的一
7、般步骤1)选取正交方向:正交的两个方向可以任意选取,不会影响研究的结果,但如果选择合理,则解题较为方便.【技巧点拨】取正交方向的一般原则: 使尽量多的矢量落在坐标轴上; 平行和垂直于接触面; 平行和垂直于运动方向.2)分别将各力沿正交的两个方向(x轴和y轴)分解.3)求分解在x轴和y轴上的各分力的合力Fx和Fy,则有Fx合=F1x+F2x+F3x+,Fy合=F1y+F2y+F3y+.4)求合力:求Fx合和Fy合的合力F合大小,方向1(2022浙江校联考模拟预测)如图所示,浙江某中学学生做化学实验时,水平放置的圆形铁环上放入分液漏斗,两者均处于静止状态,则()A分液漏斗受到的重力方向一定指向地心
8、B圆形铁环对分液漏斗的作用力与底角无关C圆形铁环对分液漏斗的弹力是由分液漏斗形变产生的D若分液漏斗中溶液不断流出,分液漏斗的重心不断下降2(2023河北模拟预测)石头在倾斜的斜坡上,仅从物理角度分析这幅画,下列说法正确的是()A人对石头的力大于石头的重力B石头可能只受3个作用力C斜坡对石头一定没有静摩擦力D如果人不推石头,石头一定滚下来3(2023四川成都石室中学校考模拟预测)如图甲所示是斧子砍进木桩时的情境,其横截面如图乙所示,斧子的剖面可视作顶角为的等腰三角形,当施加竖直向下的力F时,则()A同一斧子,若施加的力F越小,越容易劈开木桩B同一斧子,若施加的力F越大,越不容易劈开木桩C施加相同
9、的恒力F,越大的斧子,越容易壁开木桩D施加相同的恒力F,越小的斧子,越容易劈开木桩4(2023辽宁校联考一模)如图所示,斜拉桥可简化为不对称钢索模型,桥面水平、塔柱竖直,已知AC、AB的拉力大小分别为、,且AC、AB与塔柱的夹角分别为、,且,地面对塔柱的作用力竖直向上。下列说法正确的是()A钢索的拉力会对塔柱产生两个效果,一方面竖直向上拉塔柱,另一方面沿水平方向拉塔柱B若桥面保持水平稳定,则桥面的重心在D点的右侧C钢索对塔柱的拉力的合力斜向右下方D若桥面保持水平稳定,则有考点二 单物体、多物体的静态平衡1(2023浙江1月选考)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A
10、点,轻绳的拉力为FT,墙壁对足球的支持力为FN,则()A. FTGD. FT=G2(2023浙江6月选考)如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,aOb=90,半径Ob与重力的夹角为37。已知sin37=0.6,cos37=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为()A. Fa=0.6G,Fb=0.4GB. Fa=0.4G,Fb=0.6GC. Fa=0.8G,Fb=0.6GD. Fa=0.6G,Fb=0.8G3(2023山东卷)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同
11、的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为() A. 10N/mB. 100N/mC. 200N/mD. 300N/m4.(2023江苏卷)如图所示,“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m,四条腿与竖直方向的夹角均为,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为()ABCD5(2023浙江1月选考)如图所示,一轻质晒衣架静置于水平地面上,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆夹角=60。一重为G的物体悬挂在横杆中点,
12、则每根斜杆受到地面的()A作用力为B作用力为C摩擦力为D摩擦力为6(2023广东卷)如图所示,可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面,与竖直方向夹角为。船和机器人保持静止时,机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用,磁力垂直壁面。下列关系式正确的是() A. Ff=GB. F=FNC. Ff=GcosD. F=Gsin7(2022海南卷)我国的石桥世界闻名,如图,某桥由六块形状完全相同的石块组成,其中石块1、6固定,2、5质量相同为m,3、4质量相同为,不计石块间的摩擦,则为()ABC1D28(2022重庆卷)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工
13、具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力()A大小等于B大小等于C方向竖直向上D方向水平向左9(2022广东卷)图是可用来制作豆腐的石磨。木柄静止时,连接的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、和分别表示三根绳的拉力大小,且。下列关系式正确的是()ABCD1整体法与隔离法1)整体法:在确定研究对象或研究过程时,把(加速度相同的)多个物体看作为一个整体或多个过程看作整个过程的方法;2)隔离法:把单个物体作为研究对象或只研究一个孤立过程的方法.【技巧点拨】当研究系统外的物体对
14、系统整体的作用力或求系统整体的加速度宜用整体法,当研究系统内物体之间的相互作用力宜用隔离法2共点力的平衡及其应用1)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态. 2)共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为: . 3)常用推论若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n1)个力的合力大小相等、方向相反若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形4)解决平衡问题的常用方法:合成法:一个力与其余所有力的合力等大反向,常用于非共线三力平衡正交分解法:Fx合0,Fy
15、合0,常用于多力平衡矢量三角形法,把表示三个力的有向线段构成一个闭合的三角形,常用于非特殊角的一般三角形【技巧点拨】单个物体受到三个力平衡,通常采用合成法,三个力构成矢量三角形求解;单个物体受到四个及以上的力,通常采用正交分解法求解,建立坐标系应使尽可能多的力与坐标轴重合,使需要分解的力尽可能少1(2022宁夏银川银川一中校考三模)如图所示,质量为m的长木板放在水平地面上,站在木板上的人用斜向右下方的力F推箱子,三者都保持静止。人和箱子的质量也均为m,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大于3mgC箱子受到的摩擦力的方向水平向左D地面对长木板的摩
16、擦力的方向水平向左2(2024山东德州校联考模拟预测)某创新实验小组制作一个半径为12.00cm的圆盘,将3个相同的弹簧的一端均匀固定在圆环上,另外一端固定打结,结点恰好在圆心O处,如图所示,已知弹簧(质量不计)的自然长度均为9.00cm,弹簧的劲度系数。将圆盘水平放置,在结点O处悬挂一瓶矿泉水,缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5.00cm,则矿泉水受到的重力大小为()A0.5NB1.3NC1.5ND3.9N3(2023河北邢台河北巨鹿中学校联考三模)清明时节,人们有用供果祭祀祖先的传统。如图所示,供桌上摆放果盘中共有4个大致相同的苹果,下层放置3个苹果,下层的每个苹果与盘子的接触面均水平,苹
17、果A放置在最上层。已知每个苹果的质量均为m,重力加速度为g,下列说法正确的是()A其他苹果对苹果A的作用力的合力方向竖直向上B其他苹果与苹果A之间的弹力大小均为C下层的每个苹果受到盘子的支持力大小均为D下层的每个苹果受到盘子的作用力均竖直向上4(2022海南校联考三模)如图所示为生活中的一款新式吊灯,图中的五根轻质悬线长度相等,与竖直方向的夹角均为,悬线又系于结点B,结点B通过轻质锁链悬于O点。已知吊灯和灯架的总质量为,重力加速度g取,则吊灯静止时,悬线AB和锁链OB上的拉力大小分别为(,)()A150N,250NB200N,600NC150N,600ND200N,250N5(2023山东青岛
18、统考三模)如图是某种双层晾衣篮,用质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成两个完全相同的篮子,上、下两篮通过四根等长轻绳与钢圈的四等分点相连;另有四根等长轻绳,它们一端与穿过轻杆的挂钩系在一起,另一端连接上篮的四等分点。已知不装衣物时,两篮保持水平,晾衣篮的尺寸如图中所示。下列说法正确的是()A挂钩受到绳的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的4倍B挂钩受到绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的4倍C上方某一根轻绳的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的2.5倍D上方四根轻绳的拉力之和与下方四根轻绳的拉力之和大小相等6(2021福建三明统考三模)现代人经常低头玩手机,这会使颈椎长期受压,可能引发颈椎病。某同学低头看手机时,
19、可粗略认为头受到重力G、肌肉拉力F和颈椎支持力N,如图所示,若颈椎弯曲与竖直方向成30,此时肌肉对头的拉力F约为头所受重力的1倍,由此估算颈椎受到的压力大小约为()A2GBCGD7(2024甘肃白银校考二模)如图所示,轻质网兜兜住重力为G的足球,用长为l的轻绳挂于光滑竖直墙壁上的A点,轻绳与墙的夹角为,轻绳的拉力为FT,墙壁对足球的支持力为FN,则下列说法正确的是()ABC减小绳长l,墙壁的支持力FN变大D减小绳长l,轻绳的拉力FT变小8(2008广东模拟预测)如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为,设横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力大小分别为F1和F2,以下结
20、果正确的是()ABCD考点三 动态平衡及极值问题1(2023海南卷)如图所示,工人利用滑轮组将重物缓慢提起,下列说法正确的是()A工人受到的重力和支持力是一对平衡力B工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C重物缓慢拉起过程,绳子拉力变小D重物缓慢拉起过程,绳子拉力不变2(2022浙江1月卷)如图所示,学校门口水平地面上有一质量为m的石墩,石墩与水平地面间的动摩擦因数为,工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时,两平行轻绳与水平面间的夹角均为,则下列说法正确的是()A轻绳的合拉力大小为B轻绳的合拉力大小为C减小夹角,轻绳的合拉力一定减小D轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力也最小3
21、(2021湖南卷)质量为的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,为半圆的最低点,为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动,力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1. 动态平衡问题及解题方法1)问题类型:动态平衡是指研究对象的某些参量在变化,如速度、受力状态等,但是非常缓慢,可以看成平衡状态,因此题目中有关键词缓慢、轻轻地等2)基本思路3)解题方法:图解法的适用情况:
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