高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動 第1講 力與物體的平衡課件.ppt

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第1講 力與物體的平衡,1.(2013新課標(biāo)全國卷Ⅱ，15)如圖1所示，在固定斜面上的一物塊受到一外力的作用，F(xiàn)平行于斜面向上，若要物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的取值應(yīng)有一定范圍，已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2＞0)。由此可求( ) A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的傾角 C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力 D.物塊對斜面的正壓力出,圖1,答案 C,2.(2015江蘇單科，4)如圖2所示，用天平測量勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是( ),圖2,解析 由題意知，處于磁場中的導(dǎo)體受安培力作用的有效長度越長，根據(jù)F＝BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由圖知選項A中導(dǎo)體的有效長度最大，所以A正確。 答案 A,3.(2015新課標(biāo)全國卷Ⅰ，24)如圖3所示，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連，電路總電阻為2 Ω。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。,,圖3,答案 方向豎直向下 0.01 kg,,主要題型：選擇題或計算題 知識熱點 (1)單獨命題 ①受力分析 ②力的合成與分解 ③共點力的平衡 (2)交匯命題點： 帶電體(或粒子)在電場、磁場或復(fù)合場中的平衡問題 思想方法 等效思想、分解思想 假設(shè)法、矢量三角形法、整體法和隔離法、正交分解法、合成法、轉(zhuǎn)換研究對象法等。,考向一 受力分析、物體的平衡,核心知識,規(guī)律方法,1.研究對象的選取方法：(1)整體法 (2)隔離法 2.受力分析的順序 一般按照“一重、二彈、三摩擦，四其他”的程序，結(jié)合整體法與隔離法分析物體的受力情況。 3.處理平衡問題的基本思路,1.如圖4所示，雜技演員站在一塊被他踩成斜面的木板上處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于斜面對演員的作用力，下面說法正確的是( ),圖4,A.木板對人可能有摩擦力作用，也可能沒 有摩擦力作用 B.木板對人一定有摩擦力 C.木板對人的彈力方向一定豎直向上 D.木板對人的作用力方向垂直板斜向上,解析 人在斜面上靜止，必然受到靜摩擦力作用，A錯誤，B正確；木板對人的作用力是摩擦力與支持力的合力，根據(jù)二力平衡，木板對人的作用力與重力大小相等，方向相反，C、D錯誤。 答案 B,2.(2015桐鄉(xiāng)市高三下學(xué)期模擬考試)如圖5所示，斜面固定在水平面上，豎直輕桿頂端用光滑鉸鏈連接，底端與上表面水平的物體A接觸，則靜止在斜面上的物體A受到力最多可能是( ),A.3個 B.4個 C.5個 D.6個 解析 本題考查了受力分析，解題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷彈力和摩擦力的方向，利用好平衡的條件分析力存在的可能性。物體A一定受到重力、斜面的彈力和摩擦力；由于桿上端有鉸鏈連接，所以桿可能給物體A豎直向下的壓力，故A最多受四個力作用，選B。,圖5,B,3.(多選)(2015廣東理綜，19)如圖6所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長度不同，下列說法正確的有( ),圖6,A.三條繩中的張力都相等 B.桿對地面的壓力大于自身重力 C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零 D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力,解析 因三條繩長度不同，且彼此之間的夾角不確定，所以三條繩的張力大小不一定相等，但能確定三張力的合力方向為豎直向下，故A錯誤；桿對地面的壓力大小數(shù)值上等于桿的重力與三條繩拉力的豎直向下的分力之和，故B正確；由于桿豎直，繩子對桿的拉力在水平方向上的合力等于零，故C正確；繩子拉力的合力方向與桿的重力方向均豎直向下，故兩者不是一對平衡力，故D錯誤。 答案 BC,4.(2015徐州市高三第三次質(zhì)量檢測)如圖7所示，質(zhì)量均為m的a、b兩物體，放在兩固定的水平擋板之間，物體間用一豎直放置的輕彈簧連接，在b物體上施加水平拉力F后，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，則下列說法正確的是( ),圖7,A.a物體對水平擋板的壓力大小可能為2mg B.a物體所受摩擦力的大小為F C.b物體所受摩擦力的大小為F D.彈簧對b物體的彈力大小可能等于mg,解析 在b物體上施加水平拉力F后，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體b受到擋板的靜摩擦力作用，且f＝F，因此它們之間一定存在彈力，故彈簧的彈力大于物體b的重力，由整體法可知，a物體對水平擋板的壓力大于2mg，故選項A、D錯誤，C正確；根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件可知，a物體沒有相對運(yùn)動的趨勢，故沒有受到摩擦力，選項B錯誤。 答案 C,圖8,物體受力分析的技巧 (1)分析受力的思路： ①先數(shù)研究對象有幾個接觸處，每個接觸處最多有兩個力(彈力和摩擦力)。 ②同時注意對場力的分析。 ③假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力的存在及方向的基本方法。 (2)受力分析的基本步驟：明確研究對象―→隔離物體分析―→畫受力示意圖―→驗證受力合理性。 (3)善于變換研究對象：若不能直接判斷研究對象與接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，可以采用變換研究對象，借助其他物體的受力判定。,考向二 共點力作用下物體的動態(tài)平衡,核心知識,規(guī)律方法,求解動態(tài)平衡問題的思想和方法 1.基本思想：化“動”為“靜”，“靜”中求“動”,2.基本方法 (1)解析法：對研究對象受力分析，建立平衡方程，然后根據(jù)自變量的變化確定力的變化。 (2)圖解法,1.(2015南京市高三第二次模擬)目前，我市每個社區(qū)均已配備了公共體育健身器材。圖示器材為一秋千，用兩根等長輕繩將一座椅懸掛在豎直支架上等高的兩點。由于長期使用，導(dǎo)致兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜，如圖9中虛線所示，,圖9,但兩懸掛點仍等高。座椅靜止時用F表示所受合力的大小，F(xiàn)1表示單根輕繩對座椅拉力的大小，與傾斜前相比( ) A.F不變，F(xiàn)1變小 B.F不變，F(xiàn)1變大 C.F變小，F(xiàn)1變小 D.F變大，F(xiàn)1變大,解析 在支架的兩種狀態(tài)下，座椅均處于平衡狀態(tài)，合力均為零，故F不變。座椅受重力和兩繩的拉力而平衡，支架傾斜后與原狀態(tài)相比，兩繩拉力的夾角變小，而兩力的合力不變，與重力等大反向，由平行四邊形的邊的關(guān)系知，輕繩對座椅的拉力F1變小，A項正確。 答案 A,2.(2015衢州市高三教學(xué)質(zhì)量檢測)如圖10所示，一根不可伸長的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B，兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上。輕繩繞過光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( ),圖10,A.只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小 B.只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變 C.只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變 D.只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小,解析 輕繩繞過滑輪，繩上張力大小處處相等，則易知滑輪兩側(cè)繩子與豎直方向夾角相等，設(shè)為θ，設(shè)滑輪左側(cè)繩長為x，右側(cè)繩長為y，總繩長x＋y＝l。兩環(huán)A、B水平距離為d，則有d＝xsin θ＋ysin θ＝lsin θ，sin θ＝d/l，當(dāng)環(huán)A向下移動少許，d不變，繩長不變，θ不變，而2Fcos θ＝mg，可知繩上拉力F不變。選環(huán)B為研究對象，由Ff＝Fsin θ，知環(huán)B所受摩擦力不變，A錯，B對；環(huán)B向右移動少許，d變大，繩長不變，θ增大，可知繩上拉力變大。選環(huán)A為研究對象，由FN＝Fsin θ，知環(huán)A所受桿的彈力變大，C、D錯。 答案 B,3.(多選)(2015廣東省六校高三畢業(yè)班第三次聯(lián)考)如圖11所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上，三條細(xì)繩結(jié)于O點，一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q，P、Q兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一條繩OA在外力F,圖11,的作用下使夾角θ＜90，現(xiàn)緩慢改變繩OA的方向至θ＞90，且保持結(jié)點O位置不變，整個裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( ),A.繩OA的拉力一直增大 B.斜面對物塊P的摩擦力的大小可能先減小后增大 C.地面對斜面體有向右的摩擦力 D.地面對斜面體的支持力大于物塊P和斜面體的重力之和,解析 緩慢改變繩OA的方向至θ＞90的過程，OA拉力的方向變化如圖從1位置到2位置到3位置所示，可見OA的拉力先減小后增大，OP繩的拉力一直增大，選項A錯誤；若開始時P,受繩子的拉力比較小，則斜面對P的摩擦力沿斜面向上，OP繩拉力一直增大，則摩擦力先變小后反向增大，選項B正確；以斜面和P、Q整體為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件，斜面受地面的摩擦力與OA繩拉力的水平分力等大反向，故摩擦力方向向左，選項C錯誤；以斜面體和P、Q整體為研究對象受力分析，根據(jù)豎直方向受力平衡：FN＋Fcos α＝M斜g＋MPg＋MQg，式中α為F與豎直方向的夾角，由上圖分析可知F的最大值即為MQg(當(dāng)F豎直向上時)，故Fcos α＜MQg，則FN＞M斜g＋MPg，選項D正確。,答案 BD,考向三 電學(xué)中的平衡問題,核心知識,規(guī)律方法,處理電學(xué)中的平衡問題的方法： 與純力學(xué)問題的分析方法一樣，學(xué)會把電學(xué)問題力學(xué)化，分析方法是：,1.如圖12所示，一帶電小球用絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點，空間存在場強(qiáng)方向、大小均可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)電場，開始時勻強(qiáng)電場方向水平向右，小球平衡時細(xì)線與豎直方向成θ角(θ＜45)。現(xiàn)使電場方向在原豎直平面內(nèi)沿逆時針方向緩慢轉(zhuǎn)過2θ角(轉(zhuǎn)動過程中小球所帶電荷量不變)，而保持小球在原位置不動，則此過程中下列判斷正確的是( ),圖12,A.細(xì)線的拉力先減小后增大 B.電場強(qiáng)度一直減小 C.細(xì)線的拉力先增大后減小 D.電場強(qiáng)度先減小后增大,解析 帶電小球在重力mg、細(xì)線拉力FT及電場力qE作用下處于平衡狀態(tài)，此三力必可組成一封閉矢量三角形，當(dāng)電場強(qiáng)度方向發(fā)生變化時，帶電小球受力變化情況如圖所示，則由圖知細(xì)線拉力一直在減小，選項A、C錯誤；電場力先減小后增大(電場方向逆時針轉(zhuǎn)過θ角時電場力最小)，選項B錯誤，D正確。,答案 D,2.如圖13所示，兩根通電直導(dǎo)體棒用四根長度相等的絕緣細(xì)線懸掛于O1、O2兩點，已知O1O2連線水平，導(dǎo)體棒靜止時絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ，保持導(dǎo)體棒中的電流大小和方向不變，在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，下列分析正確的是( ),圖13,A.兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相同 B.所加磁場的方向可能沿x軸正方向 C.所加磁場的方向可能沿z軸正方向 D.所加磁場的方向可能沿y軸負(fù)方向 解析 在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，則兩導(dǎo)體棒中的電流方向一定相反，且電流大小相等，選項A錯誤；由左手定則可知，所加磁場的方向可能沿z軸正方向，選項C正確，B、D錯誤。 答案 C,3.(2013新課標(biāo)全國卷Ⅱ，18)如圖14所示，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電。整個系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場中。已知靜電力常量為k。若三個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小為( ),圖14,答案 B,4.(多選)(2015浙江理綜，20)如圖15所示，用兩根長度相同的絕緣細(xì)線把一個質(zhì)量為0.1 kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點，A上帶有Q＝3.010－6 C的正電荷。兩線夾角為120，兩線上的拉力大小分別為F1和F2。A的正下方0.3 m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取g＝10 m/s2；靜電力常量k＝9.0109Nm2/C2，A、B球可視為點電荷)，則( ),圖15,A.支架對地面的壓力大小為2.0 N B.兩線上的拉力大小F1＝F2＝1.9 N C.將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時兩線上的拉力大小F1＝1.225 N，F(xiàn)2＝1.0 N D.將B移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1＝F2＝0.866 N,答案 BC,高頻考點一 共點力作用下物體的平衡,(4分)(多選)(2015河南八市重點高中高三第三次聯(lián)考)如圖16所示，一質(zhì)量為m的滑塊置于傾角為30的粗糙斜面上，一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的P點，另一端系在滑塊上，彈簧與斜面垂直，系統(tǒng)靜止，則( ),圖16,A.滑塊不可能只受到三個力的作用 B.彈簧可能處于伸長狀態(tài) C.斜面對滑塊的支持力大小可能為零,審題流程 第一步：審題干→獲取信息,第二步：審選項→構(gòu)建思路,答案 BD,(3分)(2015山東理綜，16)如圖17所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時A恰好不滑動，B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為( ),圖17,答案 B,