2019屆高考物理二輪復習 專題一 力與運動 考點二 相互作用課件.ppt

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考點二相互作用 高考定位 1 考查內容 1 常見的三種力 物體的受力分析 2 力的合成與分解 共點力作用下平衡條件的應用及動態(tài)分析問題 3 電場及磁場中的平衡問題 2 題型 難度選擇或計算題 對平衡問題的考查通常為選擇題 有時也會與其他知識一起以計算題的形式進行考查 難度中低檔 體驗高考 1 2016 全國卷 質量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上 用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O 如圖1 2 1所示 用T表示繩OA段拉力的大小 在O點向左移動的過程中 圖1 2 1 A F逐漸變大 T逐漸變大B F逐漸變大 T逐漸變小C F逐漸變小 T逐漸變大D F逐漸變小 T逐漸變小答案A 2 2016 海南單科 如圖1 2 2所示 在水平桌面上放置一斜面體P 兩長方體物塊a和b疊放在P的斜面上 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若將a和b b與P P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1 f2和f3表示 則 圖1 2 2 A f1 0 f2 0 f3 0B f1 0 f2 0 f3 0C f1 0 f2 0 f3 0D f1 0 f2 0 f3 0解析對整體受力分析可知 整體相對地面沒有相對運動趨勢 故f3 0 再將a和b看成一個整體 a b整體有相對斜面向下運動的趨勢 故b與P之間有摩擦力 即f2 0 再對a受力分析可知 a相對于b有向下運動的趨勢 a和b之間存在摩擦力作用 即f1 0 選項C正確 答案C 3 2016 新課標卷 如圖1 2 3所示 兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內的一段固定圓弧上 一細線穿過兩輕環(huán) 其兩端各系一質量為m的小球 在a和b之間的細線上懸掛一小物塊 平衡時 a b間的距離恰好等于圓弧的半徑 不計所有摩擦 小物塊的質量為 圖1 2 3 解析設懸掛小物塊的點為O 圓弧的圓心為O 由于ab R 所以三角形Oab為等邊三角形 根據(jù)幾何知識可得 aO b 120 而一條繩子上的拉力相等 故T mg 小物塊受到兩條繩子的拉力作用兩力大小相等 夾角為120 故受到的拉力的合力等于mg 因為小物塊受到繩子的拉力和重力作用 處于靜止作用 故拉力的合力等于小物塊的重力 為mg 所以小物塊的質量為m C正確 答案C 4 多選 2016 課標卷 如圖1 2 4所示 一光滑的輕滑輪用細繩OO 懸掛于O點 另一細繩跨過滑輪 其一端懸掛物塊a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b 外力F向右上方拉b 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若F方向不變 大小在一定范圍內變化 物塊b仍始終保持靜止 則 圖1 2 4 A 繩OO 的張力也在一定范圍內變化B 物塊b所受到的支持力也在一定范圍內變化C 連接a和b的繩的張力也在一定范圍內變化D 物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內變化 解析系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 連接a和b的繩的張力大小T1等于物塊a的重力Ga C項錯誤 以O 點為研究對象 受力分析如圖甲所示 T1恒定 夾角 不變 由平衡條件知 繩OO 的張力T2恒定不變 A項錯誤 以b為研究對象 受力分析如圖乙所示 則 FN T1cos Fsin Gb 0f T1sin Fcos 0FN f均隨F的變化而變化 故B D項正確 答案BD A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 圖1 2 5 A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 解析以重物為研究對象 受重力mg OM繩上拉力F2 MN上拉力F1 由題意知 三個力合力始終為零 矢量三角形如圖所示 在F2轉至水平的過程中 MN上的F1逐漸增大 OM上的張力F2先增大后減小 所以A D正確 B C錯誤 必記要點 1 受力分析的順序先分析場力 重力 電場力 磁場力 再分析接觸力 彈力 摩擦力 最后分析其他力 考點一物體的受力分析 2 受力分析的依據(jù) 1 根據(jù)力的產生條件分析 2 由物體所處的狀態(tài)利用平衡條件或牛頓第二定律分析 3 由牛頓第三定律進行分析 3 受力分析常用的方法 1 整體法與隔離法 2 假設法 題組訓練 1 多選 物體的受力分析 2018 哈師大附中 東北師大附中 遼寧實驗中學聯(lián)考 如圖1 2 6所示 A B兩物體在豎直向上的力F作用下靜止 A B接觸面水平 則A B兩個物體的受力個數(shù)可能為 圖1 2 6 A A受2個力 B受3個力B A受3個力 B受3個力C A受4個力 B受3個力D A受4個力 B受5個力 解析B受3個力的作用 重力 A對B的壓力 外力F 若外力F等于A B的重力之和 則A受2個力的作用 重力和B對A的支持力 若外力F大于A B的重力之和 則A受4個力的作用 重力 B對A的支持力 斜面對A的彈力FN和對A斜向左下方的摩擦力Ff 答案AC 2 摩擦力有無的判斷 2018 萊蕪二模 如圖1 2 7所示 甲 乙兩物體用拉伸的輕質彈簧連接靜置于傾角為 的粗糙斜面體上 斜面體始終保持靜止 則下列判斷正確的是 圖1 2 7 A 物體甲所受的摩擦力可能為零B 物體甲一定受到四個力作用C 物體乙所受的摩擦力可能為零D 水平面對斜面體的摩擦力作用方向一定水平向右 解析因彈簧處于拉伸狀態(tài) 若彈簧的拉力等于甲的重力沿斜面向下的分力 物體甲所受的摩擦力為零 故A正確 B錯誤 乙受彈簧的拉力沿斜面向下 要使乙靜止 則乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用 C錯誤 以整體為研究對象 因系統(tǒng)靜止 則水平面對斜面體無摩擦力 D錯誤 答案A 考點二共點力的平衡 3 平衡條件的推論 1 二力平衡 如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡狀態(tài) 這兩個力必定大小相等 方向相反 2 三力平衡 如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài) 其中任何一個力與其余兩個力的合力大小相等 方向相反 并且這三個力的矢量可以形成一個封閉的矢量三角形 3 多力平衡 如果物體在多個共點力的作用下處于平衡狀態(tài) 其中任何一個力與其余幾個力的合力大小相等 方向相反 例1 多選 2018 河南六市聯(lián)考 將一橫截面為扇形的物體B放在水平面上 一小滑塊A放在物體B上 如圖1 2 8所示 除了物體B與水平面間的摩擦力之外 其余接觸面的摩擦均可忽略不計 己知物體B的質量為M 滑塊A的質量為m 重力加速度為g 當整個裝置靜止時 A B接觸面的切線與豎直的擋板之間的夾角為 則下列選項正確的是 圖1 2 8 答案 AB 題組訓練 1 用正交分解法求解平衡問題 2018 長白山二模 如圖1 2 9所示 截面為直角三角形的光滑斜面體固定在水平面上 斜面傾角分別為60 和30 用一條不可伸長的細繩跨過固定在斜面頂端的光滑定滑輪連接著兩個小物體 此時兩個物體靜止 則兩物體的質量比mA mB為 圖1 2 9 答案C 2 多選 用整體法與隔離法分析連結體問題 如圖1 2 10所示 質量為M的木板C放在水平地面上 固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細繩a和b連接小球A和小球B 小球A B的質量分別為mA和mB 當與水平方向成30 角的力F作用在小球B上時 A B C剛好相對靜止一起向右勻速運動 且此時繩a b與豎直方向的夾角分別為30 和60 則下列判斷正確的是 圖1 2 10 答案ACD 例2 如圖1 2 11所示 擋板垂直且固定在斜面上 一上表面呈弧形 左端最薄的滑塊m放在斜面上 一球M擱在擋板與弧形滑塊上 一切摩擦均不計 用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑塊 使球與滑塊均靜止 現(xiàn)將滑塊平行于斜面向上拉過一較小的距離 球仍擱在擋板和滑塊上 且處于靜止狀態(tài) 則與原來相比 考點三共點力作用下物體的動態(tài)平衡 圖1 2 11 A 滑塊對球的彈力增大B 擋板對球的彈力減小C 斜面對滑塊的彈力增大D 拉力F不變 解析 對球進行受力分析 球受三個力的作用 重力G 滑塊的支持力F2 擋板對球的力F1 其中F1方向沿斜面向上且保持不變 三力大小關系如圖 a 所示 滑塊上移時 滑塊對球的力F2與豎直方向夾角 減小 由于滑塊左端最薄 可以知道擋板和滑塊對球的作用力都減小 故選項B正確 A錯誤 將滑塊和球作為系統(tǒng)進行受力分析 由于F1和F都沿斜面向上 可以將這兩個力先合成為一個力 記作F1 F2 系統(tǒng)所受力的大小關系如圖 b 所示 其中斜面對滑塊的支持力FN GM m cos F F1 GM m sin 由于GM m 不變 則FN F F1不變 因滑塊移動 F1減小 則拉力F增大 故選項C D錯誤 答案 B 規(guī)律總結動態(tài)平衡問題的分析方法1 解析法 將力進行正交分解 在垂直的兩個方向上列平衡方程 由方程分析力與夾角的關系 然后判斷各力大小 方向的變化趨勢 2 圖解法 1 條件 3 相似三角形法 如果其中一個力大小 方向均不變 另外兩個力的方向都發(fā)生變化 可以用力的三角形與幾何三角形相似的方法求解 題組訓練 1 如圖1 2 12所示 一小球在斜面上處于靜止狀態(tài) 不考慮一切摩擦 如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點轉至水平位置 則此過程中球對擋板的壓力F1和球對斜面的壓力F2的變化情況是 圖1 2 12 A F1先增大后減小 F2一直減小B F1先減小后增大 F2一直減小C F1和F2都一直減小D F1和F2都一直增大 解析小球受重力 擋板彈力F1 和斜面彈力F2 將F1 與F2 合成為F 如圖所示 小球一直處于平衡狀態(tài) 三個力中的任意兩個力的合力與第三個力等值 反向 共線 故F1 和F2 合成的合力F一定與重力等值 反向 共線 從圖中可以看出 當擋板繞O點逆時針緩慢地轉向水平位置的過程中 F1 先變小后變大 F2 越來越小 由牛頓第三定律可知 F1先減小后增大 F2一直減小 故A C D錯誤 B正確 答案B 2 2018 江南十校聯(lián)考 如圖1 2 13所示 斜面放置于粗糙水平地面上 輕質彈簧左端固定于墻上 右端連接物塊 初始時彈簧水平且處于原長狀態(tài) 物塊 斜面均靜止 現(xiàn)用水平推力緩慢向左推動斜面 推動過程中 物塊 斜面保持相對靜止 彈簧始終處于彈性限度內 關于此過程 以下說法錯誤的是 圖1 2 13 A 物塊受到斜面的支持力一直增大B 物塊受到斜面的摩擦力一直增大C 水平推力一直增大D 地面受到的壓力一直不變 解析初始時物塊靜止 受斜面靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力 方向沿斜面向上 左移過程中彈力越來越大 彈力沿斜面向上的分力越來越大 物塊受斜面靜摩擦力先減小后反向增大 B錯誤 彈力垂直斜面的分力越來越大 故A正確 由整體法可知 水平推力等于彈簧彈力 地面支持力始終等于整體重力 C正確 D正確 答案B 例3 如圖1 2 14所示 帶電物體P Q可視為點電荷 電荷量相同 傾角為 質量為M的斜面體放在粗糙水平面上 將質量為m的物體P放在粗糙的斜面體上 當物體Q放在與P等高 PQ連線水平 且與物體P相距為r的右側位置時 P靜止且受斜面體的摩擦力為0 斜面體保持靜止 靜電力常量為k 則下列說法正確的是 考點四電磁場中的平衡問題 圖1 2 14 審題探究 1 物體P受到幾個力作用 P Q間是引力還是斥力 2 分析斜面體受地面的作用力時 如何選研究對象比較方便 答案 D 解題策略1 帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件 只是要注意準確分析場力 電場力 安培力或洛倫茲力 力學中用到的圖解法和正交分解法等仍然可以用在電場的平衡中 2 如果帶電粒子在重力場 電場和磁場三者組成的復合場中做直線運動 則一定是勻速直線運動 因為F洛 v 3 當涉及多個研究對象時 一般采用整體法和隔離法相結合的方法求解 當物體受到的力多于三個時 往往采用正交分解法列出分方向的平衡方程 例4 多選 如圖1 2 15所示 ACD EFG為兩根相距L的足夠長的金屬直角導軌 它們被豎直固定在絕緣水平面上 CDGF面與水平面成 角 兩導軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強磁場 磁感應強度大小為B 兩根質量均為m 長度均為L的金屬細桿ab cd與導軌垂直接觸形成閉合回路 ab桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為 1 cd桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為 2 兩金屬細桿的電阻均為R 導軌電阻不計 當ab以速度v1沿導軌向下勻速運動時 cd桿也正好以速度v2向下勻速運動 重力加速度為g 以下說法正確的是 圖1 2 15 審題探究 1 ab桿和cd桿所在位置處的磁場方向如何 2 ab桿和cd桿的運動狀態(tài)如何 它們是否切割磁感線 3 畫出兩桿的受力示意圖 答案 CD 規(guī)律總結分析安培力作用下導體的平衡問題 要注意以下幾點1 弄清導體棒在磁場中的放置方式 分析導體棒與磁場方向的夾角是直角 即垂直 還是銳角 不垂直 2 分析通過導體棒的電流大小 計算安培力的大小并判斷其方向 3 分析導體棒受其他力情況 用正交分解法列平衡方程 題組訓練 1 多選 電場力作用下的平衡 如圖1 2 16所示 水平地面上固定一個光滑絕緣斜面 斜面與水平面的夾角為 一根輕質絕緣細線的一端固定在斜面頂端 另一端系有一個帶電小球A 細線與斜面平行 小球A的質量為m 電量為q 小球A的右側固定放置帶等量同種電荷的小球B 兩球心的高度相同 間距為d 靜電力常量為k 重力加速度為g 兩帶電小球可視為點電荷 小球A靜止在斜面上 則 圖1 2 16 答案AC 2 安培力作用下的平衡 如圖1 2 17所示 兩平行光滑金屬導軌固定在絕緣斜面上 導軌間距為L 勁度系數(shù)為k的輕質彈簧上端固定 下端與水平直導體棒ab相連 彈簧與導軌平面平行并與ab垂直 直導體棒垂直跨接在兩導軌上 空間存在垂直導軌平面斜向上的勻強磁場 閉合開關K后導體棒中的電流為I 導體棒平衡時 彈簧伸長量為x1 調轉圖中電源極性 使導體棒中電流反向 導體棒中電流仍為I 導體棒平衡時彈簧伸長量為x2 忽略回路中電流產生的磁場 則勻強磁場的磁感應強度B的大小為 圖1 2 17 答案D 必記要點 當某物理量變化時 會引起其他物理量的變化 從而使物體的平衡狀態(tài) 恰好出現(xiàn) 或 恰好不出現(xiàn) 在問題的描述中常用 剛好 剛能 恰好 等語言 常見的臨界狀態(tài)有 1 兩接觸物體脫離的臨界條件是兩物體間的彈力恰好為0 考點五平衡中的臨界與極值問題 2 繩子斷的臨界條件為繩中的張力達到最大值 繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中的張力為0 3 兩物體間相對滑動的臨界條件為靜摩擦力等于滑動摩擦力 平衡中的極值問題 一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題 一般用圖解法或解析法進行分析 例5 如圖1 2 18所示 一個底面粗糙 質量為m的斜面體靜止在水平地面上 斜面體斜面是光滑的 傾角為30 現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質量為m的小球 小球靜止時輕繩與斜面的夾角是30 圖1 2 18 1 求當斜面體靜止時繩的拉力大小 2 若地面對斜面體的最大靜摩擦力等于地面對斜面體支持力的k倍 為了使整個系統(tǒng)始終處于靜止狀態(tài) k值必須滿足什么條件 2 對斜面體進行受力分析 如圖乙所示 設小球對斜面體的壓力為FN 地面的支持力為F 地面的靜摩擦力為Ff 由正交分解和平衡條件可知 在豎直方向上 F mg FN cos30 在水平方向上 Ff FN sin30 題組訓練 1 將兩個質量均為m的小球a b用細線相連 再用細線懸掛于O點 如圖1 2 19所示 用力F拉小球b 使兩個小球都處于靜止狀態(tài) 且細線OA與豎直方向的夾角保持 30 則F的最小值為 圖1 2 19 解析以a b為整體 整體受重力2mg 線OA的拉力FT及拉力F三個力而平衡 如圖所示 三力構成的矢量三角形中 當力F垂直于OA線時有最小值 且最小值Fmin 2mgsin mg B項正確 2 如圖1 2 20所示 物塊A和滑環(huán)B用繞過光滑定滑輪的不可伸長的輕繩連接 滑環(huán)B套在與豎直方向成 37 的粗細均勻的固定桿上 連接滑環(huán)B的繩與桿垂直并在同一豎直平面內 滑環(huán)B恰好不能下滑 滑環(huán)和桿間的動摩擦因數(shù) 0 4 設滑環(huán)和桿間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 則物塊A和滑環(huán)B的質量之比為 答案C