2020高考物理總復習 易錯題與高考綜合問題解讀 考點 1 力 物體的平衡 探究開放題解答

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1、力 物體的平衡探究開放題解答 綜合問題1 力的概念和受力分析 1. 如圖1—14所示，固定在水平地面上的斜面體頂端安裝一定滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過定滑輪，P懸于空中，Q放在斜面上，均處于靜止狀態(tài)．不計滑輪的質(zhì)量和繩子與滑輪間的摩擦，當用水平向右的恒力推Q時，P、Q仍靜止不動，則( ) A．Q受到的摩擦力一定變小 BQ受到的摩擦力一定變大 C．輕繩上的拉力一定變小 D．輕繩上的拉力一定不變 對物體Q進行受力分析，根據(jù)力的概念和平衡狀態(tài)進行判斷． [解答]D Q受到的靜縻擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，當又受到一個水平向右的力推它時，它受到的靜摩擦力可能增大

2、也可能減?。捎赑、Q仍靜止不動，所以繩的拉力仍等于P的重力．本題中由于不知道P、Q質(zhì)量及斜面傾角間的關(guān)系，所以Q受到的摩擦力就有多種可能情況，既可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，還可能不受摩擦力．故D正確． 規(guī)律總結(jié) 此類問題要明確力的概念的內(nèi)涵，掌握對物體受力分析的基本方法和步驟． 綜合問題2 力的臺成與分解 1. 如圖1—15所示，豎直桿AB可在豎直面內(nèi)左右擺動，A端系有兩根繩子AC與AD，在繩AC拉力作用下整個裝置處于平衡狀態(tài)，若繩Ac加長，使點c緩慢向左移動，桿AB仍豎直，且處于平衡狀態(tài)，那么繩AC的拉力丁和桿AB所受的壓力N與原先相比，下列說法中正確的是 ( )

3、 A T增大，N減小 B．T減小，N增大 C．T和N均增大 D_T和N均減小 在力的合成與分解中，當其中某個力發(fā)生變化，判斷其他的力的變化時，利用圖解法． [解答]D由于繩Ac以不同方向拉桿，使桿AB有一系列可能的平衡狀態(tài)．我們考查兩繩系在直立桿頂端的結(jié)．點A，它在繩AC的拉力T、重物通過水平繩的拉力F(F—G)和桿AB的支持力作用下平衡．三力中，水平繩拉力不變，桿支持力方向不變，總是豎直向上，大小如何變化待定，而繩AC的拉力大小、方向均不確定．用代表這三個力的有向線段作出一簇閉合三角形如圖1—16所示，取點0為始端，先作確定力的有向線段①，從該線段箭頭端點按已知方向的力

4、的方向作射線②，從射線②上任意點指向O點且將圖形封閉成三角形的有向線段③便是第三個力，在所得三角形集合圖上，根據(jù)題意，用帶箭頭的曲線表示出動態(tài)變化的趨勢．從圖1-16中可知，隨著繩AC趨于水平，其上的拉力減小，桿的支持力亦減小．注意到桿對結(jié)點的支持力與結(jié)點對桿的壓力是作用力與反作用力，故本題正確答案為選項n 2. 如圖l一17所示，AC和BC兩輕繩共同懸掛一質(zhì)量為m的物體，若保持AC繩的方向不變，AC與豎直向上方向的夾角為60 o，改變BC繩的方向，試求： (1)物體能達到平衡時，θ角的取值范圍； (2)θ在O～90 o的范圍內(nèi)，BC繩上拉力的最大值和最小值． 本題涉及受力分析

5、、力的合成與分解、力的平衡、平衡中的臨界問題等知識點，重在考查同學們處理平衡問題中的臨界問題的方法和綜合應用物體的平衡條件解決問題的推理、綜合能力和利用數(shù)學知識處理物理問題的能力．解答本題的關(guān)鍵是利用幾何作圖找出臨界條件，此法將比用正交分解法列方程用函數(shù)法求極值簡單． [解答] (1)在改變BC繩的方向時，AC繩的拉力TA方向不變，兩繩拉力的合力F與物體的重力平衡，大小和方向均保持不變，如圖1—18所示，經(jīng)分析可知，θ最小為O，此時TA=O，且θ必須小于120 o，否則兩繩的合力不可能豎直向上，所以θ角的取值范圍是[0，120 o]．(2)θ在O～90 o的范圍內(nèi)，由圖知，當θ=90 o時

6、，TB月最大， 當兩繩垂直，即θ=30 o時，丁月最小， 規(guī)律總結(jié) 1. 圖解法是解決“力的合成與分解”的常用方法，使用時要注意其特點，即平衡的三個力中有一個是恒力，另一個方向恒定，第三個大小、方向均發(fā)生變化。 2. 臨界狀態(tài)是一種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象或從一物理過程轉(zhuǎn)入到另一物理過程的轉(zhuǎn)折狀態(tài)．臨界狀態(tài)也可理解為“恰好出現(xiàn)”和“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)．極值問題是指研究的物理問題中某物理量變化時出現(xiàn)的最大值或最小值，研究極值問題和臨界問題的基本觀點：(1)物理分析：通過對物理過程分析，抓住臨界(或極值條件)進行求艇；(2)數(shù)學討論：通過對物理問題的分析，依據(jù)物理規(guī)律寫出物理

7、量之間的函數(shù)關(guān)系，用數(shù)學方法求解極值． 綜合問題3 平衡角度的綜合應用 1. 如圖1—19所示，將兩個質(zhì)量均為m的小球用細線相連懸掛于0點．(1)若用力F拉小球a，使其懸線Oa向右偏離，與豎直方向成θ＝30 o角，且整個裝置處于平衡狀態(tài)，求力F的最小值并說明其方向． (2)若在a球上施加符合(1)條件的力 F的最小值后再加一電場，仍保持懸線Oa豎直，若b球帶電量為+q，且使整個裝置處于平衡狀態(tài)．求所加電場的最小電場強度的大小和方向． 正確分析物體受力情況，利用物體平衡條件F合=O，根據(jù)平行四邊形法則(或三角形法則)分析使物體處于平衡狀態(tài)時所加的最小力． [解答](1)欲使整

8、個裝置處于平衡狀態(tài)，必須使b球、 a球達到平衡狀態(tài)．對小球b受重力和繩的張力，二力必等值反向，故ab間線呈豎直狀態(tài)． 解法1：正交分解法以a、b整體為研究對象，設(shè)a所受到的力F與水平方向成θ角，并建立坐標系，如圖1 20． 當θ=30 o時，F(xiàn) min=mg． 解法2：圖解法以a、b整體為研究對象，繩的張力 T與對a的拉力F二個力的合力與a、b的重力等值反向，由于繩的張力T的方向不變，根據(jù)圖1 21可以看出，當F垂直于方向不變的力．T時，有最小值，即 Fmin=2mgsin 30。=mg． (2)若保持懸線Oa豎直，且使整個裝置處于平衡狀態(tài)，以a、b整體為研究對象，不難得

9、出b球所受拉力偏向左方，以水平方向為x軸，如圖1—22.根據(jù)力的平衡Fcos30 o=F′cos a 當a=O o時，即F′的方向水平向左時，F(xiàn)′有最小值 ，方向水平向左． 2. 如圖1—23(甲)所示，將一條輕而柔軟的細繩一端拴在天花板上的A點，另一端拴在豎直墻上的B點，A和B到0點的距離相等，繩的長度是OA的兩倍，圖1-23(乙)所示為一質(zhì)量可忽略的動滑輪K，動滑輪下端懸掛一質(zhì)量為m的重物，一切摩擦可忽略． (1)現(xiàn)將動滑輪和重物一起掛到細繩上，在達到平衡時，繩所受的拉力是多大? (2)保持A點固定不動，將B點逐漸上移至0點，繩中的拉力如何變化? (3)保持A點

10、固定不動，將B點逐漸上移至C點，繩中的拉力如何變化? 本題涉及繩子張力的特點、受力分析、力的合成和分解、物體的平衡條件等知識點，考查學生靈活運用平衡條件高考 資源網(wǎng)解題的綜合分析能力，體現(xiàn)了考綱對“能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析”的能力要求．解答本題的關(guān)鍵是要清楚一條繩子內(nèi)部張力處處相等，所以水平方向上合外力要為零，以及滑輪左右兩邊繩子與豎直方向的夾角相等． [解答](1)畫出小滑輪和物體達到平衡時的受力圖，如圖1—24，由于滑輪是掛到繩上，AB仍為一條繩，因此繩各處的張力大小相等．根據(jù)共點力的平衡條件∑F=O可知，繩的兩個拉力T的合力與重力大小相等、方向相反，平行四邊形TDBF

11、為菱形，且a=β，則 將AD延長與OB延長線交于E，因a=β，則DE=DB，則繩長L=AD+DB+AD+DC+AC，在直角三角形 AOE中，2A0=AE，則a=30 o，代入①得： 即繩子拉力大小為 (2)保持A點固定不動，將B點逐漸上移至0點，注意豎直方向上合外力仍為零，兩繩與豎直方向的夾角不變，所以列豎直方向上的平衡方程，解得繩子拉力不變．(3)保持A點固定不動，將B點逐漸上移至C點，解法同上，只是繩子與豎直方向的夾角變大，所以由 得，繩子拉力變大． 規(guī)律總結(jié) 1. 合力和分力的關(guān)系是等效替代的關(guān)系，因此作用效果相同是進行力的合成與分解的依據(jù)，合力和分力不能重復，即

12、在一個問題中如果考慮了合力就不能再考慮分力，反之亦然． 2. 力的合成與分解的基本方法均是平行四邊形定則，至于三角形法和正交分解法都是由平行四邊形法則演繹而來的方法．三角形法在解決三力作用下物體平衡問題和二力作用下物體勻變速運動問題時很方便、很快捷．和三角形法配合使用的數(shù)學工具一般有三角形的相似比、三角函數(shù)的定義式、正弦定理、余弦定理等．正交分解是一種使用面很廣的方法，在實際分析問題中用的最多，用好正交分解法的關(guān)鍵是直角坐標系的準確建立． 3. 無論采取哪種方法進行力的合成或分解，都必須在完成受力分析后進行，切不可一邊進行受力分析一邊對力進行合成或分解，因為這樣很容易造成思路混亂，不利于題目的求解、計算．