物理备课资料 一 物体的平衡 热点剖析 物体的平衡

高考热点剖析物体的平衡高考热点剖析物体的平衡全全国国卷卷高高考考真真题题剖剖析析20172017年年卷卷,17(,17(单物体单物体静态平衡静态平衡) )20162016年年卷卷,19(,19(多物体多物体静态平衡静态平衡) )20162016年年卷卷,17(,17(多多物体静态平衡物体静态平衡) )20172017年年卷卷,16,16( (物体动态平衡物体动态平衡) )已知固定在水平天花板已知固定在水平天花板上的轻质弹性绳两端的上的轻质弹性绳两端的距离距离, ,已知将钩码挂在已知将钩码挂在弹性绳的中点时弹性绳弹性绳的中点时弹性绳的长度的长度, ,求将弹性绳的求将弹性绳的两端缓慢移至同一点时两端缓慢移至同一点时弹性绳的总长度弹性绳的总长度光滑的轻滑轮光滑的轻滑轮, ,粗糙的水粗糙的水平桌面平桌面, ,外力外力F F方向不变方向不变, ,大小在一定范围内变化大小在一定范围内变化, ,判断绳判断绳OOOO的张力、的张力、b b所所受支持力、连接受支持力、连接a a和和b b的的绳的张力以及绳的张力以及b b与桌面间与桌面间的摩擦力的变化情况的摩擦力的变化情况两个轻环套在固定两个轻环套在固定圆弧上圆弧上, ,一细线穿过一细线穿过两轻环两端各系一两轻环两端各系一小球小球, ,在细线上悬挂在细线上悬挂一物块一物块, ,求物块的求物块的质量质量物块在拉力物块在拉力F F水平水平作用、与水平面作用、与水平面成成6060角作用下角作用下, ,都能做匀速直线都能做匀速直线运动运动, ,求动摩擦求动摩擦因数因数全全国国卷卷高高考考真真题题剖剖析析20162016年年卷卷, ,14(14(动态平衡动态平衡) )20172017年年卷卷, ,21(21(动态平衡动态平衡) )20132013年年卷卷,15,15( (临界极值问题临界极值问题) )20122012年全国卷年全国卷,24,24( (临界极值问题临界极值问题) )物体用轻绳悬物体用轻绳悬挂于天花板上挂于天花板上, ,用水平力用水平力F F缓慢缓慢拉动绳的中点拉动绳的中点, ,分析水平力分析水平力F F及及绳绳OAOA段拉力段拉力T T的的变化情况变化情况柔软轻绳柔软轻绳ONON的的O O端固定端固定, ,中间拴中间拴一重物一重物, ,用手拉用手拉住住N N端端, ,将重物缓将重物缓慢拉起慢拉起, ,且角且角不变不变, ,分析分析MN,OMMN,OM上的张力变化上的张力变化情况情况在固定斜面上的一物在固定斜面上的一物块受到一外力块受到一外力F F的作的作用用,F,F平行于斜面向上平行于斜面向上. .若要物块在斜面上保若要物块在斜面上保持静止持静止,F,F的取值应有的取值应有一定范围一定范围, ,已知其最大已知其最大值和最小值分别为值和最小值分别为F F1 1和和F F2 2(F(F2 20).0).分析可求分析可求出哪些物理量出哪些物理量设拖把头的质量为设拖把头的质量为m,m,拖拖杆质量可忽略杆质量可忽略; ;拖把头拖把头与地板之间的动摩擦因与地板之间的动摩擦因数为常数数为常数,重力加速重力加速度为度为g.g.若拖把头在地板若拖把头在地板上匀速移动上匀速移动, ,求推拖把求推拖把的力的大小的力的大小, ,以及夹角以及夹角变化时临界角的正变化时临界角的正切值切值全全国国卷卷高高考考真真题题剖剖析析20132013年年卷卷,18(,18(电电场中的平衡场中的平衡) )20152015年年卷卷,24(,24(磁磁场中的平衡场中的平衡) )20162016年年卷卷,24(,24(电磁感应中电磁感应中的平衡的平衡) )电小球在匀强电场电小球在匀强电场中平衡中平衡, ,求场强求场强水平金属棒用两弹水平金属棒用两弹簧悬挂在匀强磁场簧悬挂在匀强磁场中中, ,先断开开关先断开开关, ,后后闭合开关闭合开关, ,根据不同根据不同的伸长量求金属棒的伸长量求金属棒的质量的质量两绝缘斜面是固定的两绝缘斜面是固定的, ,两金属两金属棒用两根柔软轻导线连成闭棒用两根柔软轻导线连成闭合回路合回路, ,两金属棒与斜面间有两金属棒与斜面间有摩擦摩擦, ,右斜面上存在垂直于斜右斜面上存在垂直于斜面向上的匀强磁场面向上的匀强磁场, ,金属棒金属棒abab匀速下滑匀速下滑, ,求金属棒求金属棒abab上的安上的安培力培力技技法法提提炼炼1.1.牢记一个原理牢记一个原理, ,万变不离其宗万变不离其宗: :合外力为零是平衡条件合外力为零是平衡条件. .2.2.熟记三种方法熟记三种方法, ,解题畅通无阻解题畅通无阻:(1):(1)受力分析是任何力学问题的基础受力分析是任何力学问题的基础;(2);(2)与与系统相关的问题系统相关的问题, ,整体、隔离巧选用整体、隔离巧选用;(3);(3)解答动态平衡问题有三法解答动态平衡问题有三法: :图解法、图解法、解析法及相似三角形法解析法及相似三角形法. .3.3.受力分析多画图受力分析多画图, ,数学关系能解决数学关系能解决. .4.4.几个好用的结论几个好用的结论, ,要牢记巧用要牢记巧用:(1):(1)多力平衡时任何几个力的合力与其余力多力平衡时任何几个力的合力与其余力的合力是等大反向的的合力是等大反向的;(2);(2)三力平衡三力平衡, ,则表示这三个力的有向线段首尾相接组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成一个封闭三角形. .5.5.临界问题临界问题: :多用假设法多用假设法; ;极值问题极值问题: :选用解析法与图解法选用解析法与图解法. .常常考考类类型型1.1.多物体的静态平衡问题多物体的静态平衡问题2.2.物体的动态平衡问题物体的动态平衡问题3.3.涉及弹簧的共点力的平衡问题涉及弹簧的共点力的平衡问题4.4.电磁场中的平衡问题电磁场中的平衡问题5.5.平衡中的临界与极值问题平衡中的临界与极值问题【热点集训热点集训】1.1.多物体的平衡多物体的平衡(20172017赣州十三县联考赣州十三县联考)A,B,C)A,B,C三个物体通过细线和光滑的三个物体通过细线和光滑的滑轮相连滑轮相连, ,处于静止状态处于静止状态, ,如图所示如图所示,C,C是一箱沙子是一箱沙子, ,沙子和箱的重力都等于沙子和箱的重力都等于G,G,动滑轮的质量不计动滑轮的质量不计, ,打开箱子下端开口打开箱子下端开口, ,使沙子均匀流出使沙子均匀流出, ,经过时间经过时间t t0 0流完流完, ,则则图中表示在这过程中桌面对物体图中表示在这过程中桌面对物体B B的摩擦力的摩擦力f f随时间的变化关系的是随时间的变化关系的是( ( ) )C C 解析解析: :设绳子的张力大小为设绳子的张力大小为T.T.以以A,BA,B两个物体组成的整体作为研究对象两个物体组成的整体作为研究对象, ,根根据平衡条件得据平衡条件得, ,桌面对物体桌面对物体B B的摩擦力的摩擦力f=2T.f=2T.设设t t时刻沙子流掉的重力为时刻沙子流掉的重力为G,G,则则G=kt,tG=kt,t时刻对时刻对C C由平衡条件得由平衡条件得2T=2G-G,2T=2G-G,则有则有f=2G-G=2G-kt,f=2G-G=2G-kt,可见可见,f,f与与t t是线性关系是线性关系,f,f- -t t图像是向下倾斜的直线图像是向下倾斜的直线. .当当t=0t=0时时,f=2G,t=t,f=2G,t=t0 0时时,f=G.,f=G.故故选项选项C C正确正确. .2.2.电场力作用下物体的平衡问题电场力作用下物体的平衡问题(20172017浙江舟山模拟浙江舟山模拟) )( (多选多选) )A,BA,B两球带等量两球带等量异种电荷异种电荷, ,带电荷量均为带电荷量均为2 21010-5-5 C, C,两球质量均为两球质量均为0.72 0.72 kg,Akg,A球通过绝缘细线吊球通过绝缘细线吊在天花板上在天花板上,B,B球一端固定绝缘棒球一端固定绝缘棒, ,现将现将B B球放在某一位置球放在某一位置, ,能使绝缘细线伸直能使绝缘细线伸直,A,A球静止且与竖直方向的夹角为球静止且与竖直方向的夹角为3030,g,g取取10 m/s10 m/s2 2, ,静电力常量静电力常量k=9k=910109 9 N Nm m2 2/C/C2 2, ,则则B B球到球到A A球的距离可能为球的距离可能为( ( ) )A.0.5 m A.0.5 m B.1 mB.1 mC.2 mC.2 m D.3 mD.3 m AB AB 3.3.安培力作用下导体的平衡问题安培力作用下导体的平衡问题(20172017河北唐山调研河北唐山调研) )如图所示如图所示, ,两平行的两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中, ,磁感应强度为磁感应强度为B,B,导轨宽度为导轨宽度为L,L,一端与一端与电源连接电源连接. .一质量为一质量为m m的金属棒的金属棒abab垂直于平行导轨放置并接触良好垂直于平行导轨放置并接触良好, ,金属棒与金属棒与导轨间的动摩擦因数为导轨间的动摩擦因数为= ,= ,在安培力的作用下在安培力的作用下, ,金属棒以金属棒以v v0 0的速度向右匀速的速度向右匀速运动运动, ,通过改变磁感应强度的方向通过改变磁感应强度的方向, ,可使流过导体棒的电流最小可使流过导体棒的电流最小, ,此时磁感应此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为强度的方向与竖直方向的夹角为( ( ) )A.37A.37B.30B.30C.45C.45D.60D.6033B B 4.4.涉及弹簧的共点力平衡问题涉及弹簧的共点力平衡问题 如图所示如图所示, ,质量均为质量均为1 kg1 kg的小球的小球a,ba,b在轻弹簧在轻弹簧A,BA,B及外力及外力F F的作用下处于平衡状态的作用下处于平衡状态, ,其中其中A,BA,B两个弹簧的劲度系数均为两个弹簧的劲度系数均为5 N/cm,5 N/cm,B B弹簧上端与天花板固定连接弹簧上端与天花板固定连接, ,轴线与竖直方向的夹角为轴线与竖直方向的夹角为6060,A,A弹簧竖直弹簧竖直,g,g取取10 m/s10 m/s2 2, ,则以下说法正确的是则以下说法正确的是( ( ) )A.AA.A弹簧的伸长量为弹簧的伸长量为3 cm3 cmB.B.外力外力F=10 NF=10 NC.BC.B弹簧的伸长量为弹簧的伸长量为4 cm4 cmD.D.突然撤去外力突然撤去外力F F瞬间瞬间,b,b球加速度为球加速度为0 0D D 3B B 6.6.用解析法分析动态平衡问题用解析法分析动态平衡问题 如图所示如图所示, ,一根不可伸长的轻绳两端连接两一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环轻环A,B,A,B,两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上. .轻绳绕过光滑的轻小滑轻绳绕过光滑的轻小滑轮轮, ,重物悬挂于滑轮下重物悬挂于滑轮下, ,始终处于静止状态始终处于静止状态. .下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.只将环只将环A A向下移动少许向下移动少许, ,绳上拉力变大绳上拉力变大, ,环环B B所受摩擦力变小所受摩擦力变小B.B.只将环只将环A A向下移动少许向下移动少许, ,绳上拉力不变绳上拉力不变, ,环环B B所受摩擦力不变所受摩擦力不变C.C.只将环只将环B B向右移动少许向右移动少许, ,绳上拉力变大绳上拉力变大, ,环环A A所受杆的弹力不变所受杆的弹力不变D.D.只将环只将环B B向右移动少许向右移动少许, ,绳上拉力不变绳上拉力不变, ,环环A A所受杆的弹力变小所受杆的弹力变小B B 解析解析: :轻绳绕过滑轮轻绳绕过滑轮, ,绳上张力大小处处相等绳上张力大小处处相等, ,则易知滑轮两侧绳子与竖直方则易知滑轮两侧绳子与竖直方向夹角相等向夹角相等, ,设为设为,设滑轮左侧绳长为设滑轮左侧绳长为x,x,右侧绳长为右侧绳长为y,y,总绳长总绳长x+yx+y=l.=l.两环两环A,BA,B水平距离为水平距离为d,d,则有则有d=d=xsinxsin +ysin+ysin = =lsinlsin ,sin,sin = , = ,当环当环A A向下向下移动少许移动少许, ,如图如图1 1所示所示, ,因因d d不变不变, ,且绳长不变且绳长不变, ,则则不变不变, ,而而2Fcos =mg,2Fcos =mg,可知可知绳上拉力绳上拉力F F不变不变. .选环选环B B为研究对象为研究对象, ,由由F Ff f= =FsinFsin , ,可知环可知环B B所受摩擦力不变所受摩擦力不变, ,选项选项A A错误错误,B,B正确正确; ;环环B B向右移动少许向右移动少许, ,如图如图2 2所示所示, ,因因d d变大变大, ,而绳长不变而绳长不变, ,则则增大增大, ,可知绳上拉力变大可知绳上拉力变大. .以环以环A A为研究对象为研究对象, ,由由F FN N= =FsinFsin , ,可知环可知环A A所受杆所受杆的弹力变大的弹力变大, ,选项选项C,DC,D错误错误. .dl