2019届高考物理二轮复习 专题1 力与物体的平衡学案.docx

1 力与物体的平衡平衡问题是历年高考的重点，特别是受力分析与平衡条件的应用在近几年高考中频繁考查。本部分内容在高考命题中也有两大趋势：一是向着选择题单独考查的方向发展；二是选择题单独考查与电学综合考查并存。考查的角度主要包括：一、对各种性质的力的理解；二、共点力平衡条件的应用。用到的思想方法有：整体法和隔离法、假设法、合成法、正交分解法、矢量三角形法、相似三角形法、等效思想、分解思想等。1处理平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为零)巧选研究对象(整体法或隔离法)受力分析建立平衡方程求解或作讨论。2常用的方法(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法。(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等。3带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力电场力、安培力或洛伦兹力。4如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动，因为F洛v。1为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动)，如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G，则以下结论正确的是()A木块受到竖直向下的滑动摩擦力B木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑C木块与墙壁之间的动摩擦因数为D木块与墙壁之间的动摩擦因数为2如图所示，A、B、C三根平行通电直导线质量均为m，通入的电流大小相等，其中C中的电流方向与A、B中的电流方向相反，A、B放置在粗糙的水平面上，C静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g，则A导线受到B导线的作用力大小和方向为()Amg，方向由A指向B Bmg，方向由B指向ACmg，方向由A指向BDmg，方向由B指向A3如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中()AMN上的张力逐渐增大BMN上的张力先增大后减小COM上的张力逐渐增大DOM上的张力先增大后减小1质量为M的斜面体放在光滑水平地面上，其倾角为30，斜面上放一质量为m的物块，物块通过绕过轻质滑轮的轻绳与弹簧测力计相连，弹簧测力计的另一端与地面上的P点通过轻绳相连，如图所示。用水平力F推着斜面体在水平面上缓慢向左移动，则下列说法正确的是()A弹簧测力计的示数不断减小B水平力F不断减小C地面对斜面体的支持力不断减小D斜面对物块的摩擦力不断增大2如图所示，斜面体A静止放置在水平地面上，质量为m的滑块B在外力F1和F2的共同作用下沿斜面体表面向下运动。当F1方向水平向右，F2方向沿斜面体的表面向下时，斜面体受到地面的摩擦力方向向右。则下列说法中正确的是()A若同时撤去F1和F2滑块B的加速度方向一定沿斜面向下B若只撤去F1，在滑块B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的方向一定向右C若只撤去F1，在滑块B仍向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的方向可能向左D若同时撤去F1和F2，给B一个沿斜面向上的初速度，在滑块B向上运动的过程中，A始终处于静止，则地面对A的摩擦力方向向左1A、C是两个带电小球，质量分别是mA、mC，电荷量大小分别是QA、QC，用两条等长绝缘细线悬挂在同一点O，两球静止时如图所示，此时细线对两球的拉力分别为FTA、FTC，两球连线AC与O所在竖直线的交点为B，且ABQC BmAmCFTAFTCCFTAFTC DmAmCBCAB2如图所示，有一个固定的1/4圆弧形阻挡墙PQ，其半径OP水平、OQ竖直。在PQ墙和斜面体A之间卡着一个表面光滑的重球B，斜面体A放在光滑的地面上并用一水平向左的力F推着，整个装置处于静止状态。现改变推力F的大小，推动斜面体A沿着水平地面向左缓慢运动，使球B沿斜面上升一很小高度。在球B缓慢上升的过程中，下列说法中正确的是()A斜面体A与球B之间的弹力逐渐减小B阻挡墙PQ与球B之间的弹力逐渐减小C水平推力F逐渐增大D水平地面对斜面体A的弹力不变3如图所示，一金属环套在固定的光滑杆上，金属环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下，沿杆缓慢上滑，该过程中金属环对杆的作用力为N，则()AF一直增大，N先减小后增大BF一直在增大，N一直增大CF先减小后增大，N一直增大DF先减小后增大，N先减小后增大4如图所示，ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在绝缘水平面上，CDGF面与水平面成角。两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，两金属细杆的电阻均为R，导轨电阻不计。当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是()A回路中的电流为Bab杆所受摩擦力为mgsin Ccd杆所受摩擦力为D与v1大小的关系为5如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接。在水平拉力F作用下小球a从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动(细绳中张力大小视为不变)。已知小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的动摩擦因数为。则下列说法正确的是()A当细绳与细杆的夹角为30时，杆对a球的支持力为零B支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增加C支架对a球的摩擦力先减小后增加D当时，拉力F先减小后增加6如图所示，放在粗糙的固定斜面上的物块A和悬挂的物块B均处于静止状态。轻绳AO绕过光滑的定滑轮与轻弹簧的右端及轻绳BO的上端连接于O点，轻弹簧中轴线沿水平方向，轻绳的OC段与竖直方向的夹角53，斜面倾角37，物块A和B的质量分别为mA5 kg、mB1.5 kg，弹簧的劲度系数k500 N/m，sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2，求：(1)弹簧的伸长量x；(2)物块A受到的摩擦力。7如图所示，在水平地面xOy上有一沿x轴正方向做匀速运动的传送带，运动速度为3v0，传送带上有一质量为m的正方形物体随传送带一起运动，当物体运动到yOz平面时遇到一阻挡板C，阻止其继续向x轴正方向运动。设物体与传送带间的动摩擦因数为1，与挡板之间的动摩擦因数为2。此时若要使物体沿y轴正方向以4v0匀速运动，重力加速度为g，则沿y轴方向所加外力为多少？参考答案1【解题思路】木块相对于竖直墙壁下滑，受到竖直向上的滑动摩擦力，阻碍木块下滑，A错误，B正确。分析木块受力如图所示。由平衡条件可得：FNF1，FFGF2，又FFFN，以上三式联立可解得：，故C错误，D正确。【答案】BD2【解题思路】三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，通入的电流大小相等，则FBCFACFAB，又反向电流相互排斥，对电流C受力分析如图，由平衡条件可得：2FACcos 30mg，解得：FACmg，则FABmg；同向电流相互吸引，A导线受到B导线的作用力方向由A指向B。【答案】A3【解题思路】设重物的质量为m，绳OM中的张力为T，绳MN中的张力为TMN。开始时，Tmg，TMN0。由于缓慢拉起，则重物一直处于平衡状态，两绳张力的合力与重物的重力mg等大、反向。对重物受力分析如图所示，已知角不变，在绳MN缓慢拉起的过程中，角逐渐增大，则角()逐渐减小，但角不变，在三角形中，利用正弦定理得：，()由钝角变为锐角，则TOM先增大后减小，选项D正确；同理知，在由0变为的过程中，TMN一直增大，选项A正确。【答案】AD1【解题思路】滑块受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力，在斜面体向左运动的过程中，四个力的方向均不变，根据平衡条件，拉力Tmgsin 30mgcos 30保持不变，故A错；设弹簧测力计与水平方向的夹角为，对斜面体和滑块整体分析，受推力、重力、绳子的拉力、支持力，水平方向，有：FTcos ，斜面体在水平面上缓慢向左移动变小，所以推力F增大，故B错；竖直方向：N(Mm) gTsin ，因为减小，T不变，故N减小，C对；物块受到的是滑动摩擦力，fmgcos 30大小恒定不变，故D错。【答案】C2【解题思路】设斜面倾角为，由题意知，在B沿斜劈下滑时，受到A对它弹力FN和滑动摩擦力f，根据牛顿第三定律，A受到B对它的作用力FN与f，斜劈A实际上就是在这两个力的水平分力作用下有相对地面向左运动的趋势的，则有FNsin fcos ，又因为fFN，所以FNsintan。如果撤去F1，在物体B仍向下运动的过程中，对B有：FNmgcos ，fFN；对斜劈A，假设A受的摩擦力fA方向向左，则有：FNsin fcos fA，又ff，FNFN，可得fAFN(sin cos )0，所以斜劈A有相对地面向左运动的趋势，摩擦力方向是向右，故C错，B对。同时撤出F1和F2，由以上分析可知mBgsin mBgcos ，物体B为静止，所以加速度0，故A错；同时撤去F1和F2，给B一个沿斜面向上的初速度，在滑块B向上运动的过程中，斜劈A受B的压力和摩擦力的水平分力作用下有相对地面向右运动的趋势的，A始终处于静止，则地面对A的摩擦力方向向左，故D对。【答案】BD1【解题思路】设两个小球之间的库仑力为F，利用相似三角形知识可得，A球所受三个力F、FTA、mAg构成的三角形与三角形OBA相似，；C球所受三个力F、FTC、mCg构成的三角形与三角形OBC相似，；因OAOC，所以mAmCFTAFTC；mAmCBCAB，则选项B、D正确，C错误；因两球之间的作用力是相互作用力，则无法判断两球带电荷量的多少，选项A错误。【答案】BD2【解题思路】小球B处于平衡状态，对B受力分析，如图所示，当球B沿斜面上升一很小高度时，圆弧阻挡墙对B的压力方向与水平方向的夹角减小，根据图象可知，斜面体A与球B之间的弹力N2逐渐减小，阻挡墙PQ与球B之间的弹力N1逐渐减小，故A正确，B正确；以斜面体为研究对象，则有上述解析可知球B对斜面A的弹力减小，我们可以将该力分解为水平方向和竖直方向，该力与水平竖直所成夹角不变，所以竖直与水平分力都减小，而F等于其水平分力，故F减小，地面对A的支持力等于A的重力该力的竖直分力，故地面对A的支持力也减小，故C错误，D错误。【答案】AB3【解题思路】设环的质量为m，对环进行受力分析如图1，环受到竖直向下的重力，与杆垂直的支持力N、以及沿绳子方向的拉力F；当环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下，沿杆缓慢上滑时，轻绳与竖直方向的夹角逐渐减小，由图可以知道，N逐渐减小，F逐渐增大；当绳子的方向沿竖直方向时，杆对小环的作用力为0。当环位于滑轮的右侧时，受力如图2，则环向上运动的过程中拉力F仍然增大，此时杆对环的作用力的方向垂直于杆的方向向下，逐渐增大，故A对。【答案】A4【解题思路】ab杆产生的感应电动势，回路中感应电流，故A错；ab杆匀速下滑，受力平衡条件，ab杆所受的安培力大小，方向沿轨道向上，则由平衡条件得：ab所受的摩擦力大小，故B错；cd杆所受的安培力大小也等于F安，方向垂直于导轨向下，则cd杆所受摩擦力，故C对；根据cd杆受力平衡得，则得与v1大小的关系为，故D对。【答案】CD5【解题思路】设a的质量为m，则b的质量为2m，以b为研究对象，竖直方向受力平衡，可得绳子拉力始终等于b的重力，即T2mg，保持不变；以a为研究对象，受力如图所示，设绳子与水平方向夹角为，支持力FN2mgsin mg，向右缓慢拉动的过程中，角逐渐减小，当FN0时得sin 0.5，即30，故A正确；向右缓慢拉动的过程中，两个绳子之间的夹角逐渐增大，绳子的拉力不变，所以绳子的合力减小，则绳子对滑轮的作用力逐渐减小，故B错误；由图可知，角度从90变到0，根据fFN(2mgsin mg)可知，当角度从90变到30时FN一直减小到零，当角度从30变到0时FN反向增大，故摩擦力先减小后增大，故C正确；由受力分析图，可知水平方向：Ff2mgcos 2mg(cos sin )mg，由于，而tan，若，则30，故拉力为，角度从90变到0的过程中，当30时为最大，则拉力最大，当角度继续减小时，开始减小，则拉力也开始减小，故拉力F先增大后减小，故D错误。【答案】AC6【解析】(1)对结点O受力分析如图所示，根据平衡条件，有：FTcos mBg0FTsin F0且：Fkx解得：x4 cm。(2)设物块A所受摩擦力沿斜面向下，对物块A做受力分析如图所示，根据平衡条件，有：FTFfmAgsin 0且FTFT解得：Ff5 N即物块A所受摩擦力大小为5 N，方向沿斜面向上。7【解析】设物体受到传送带的摩擦力为f1，方向如图甲所示；物体受到挡板的摩擦力为f2，受到挡板的弹力为N2，设所加外力为F，则物体受力分析如图乙所示。根据已知条件，由受力平衡可得f11mgN2f1sin f22N221mgsin 由图可得sin 0.6，cos0.8则所加外力为Ff2f1cos 。