高考物理二轮复习 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡课件.ppt

第1讲力与物体的平衡 1 2016 江苏单科 1 一轻质弹簧原长为8cm 在4N的拉力作用下伸长了2cm 弹簧未超出弹性限度 则该弹簧的劲度系数为 A 40m NB 40N mC 200m ND 200N m 答案D 2 2015 江苏单科 4 如图1所示 用天平测量匀强磁场的磁感应强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长MN相等 将它们分别挂在天平的右臂下方 线圈中通有大小相同的电流 天平处于平衡状态 若磁场发生微小变化 天平最容易失去平衡的是 图1 解析天平处于平衡状态 说明线圈受到的重力和安培力的合力等于两侧砝码重力差 根据安培力公式F BIL知处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长 所受安培力越大 磁场发生微小变化 安培力变化越大 天平越容易失去平衡 由图知选项A中导体的有效长度最大 所以A正确 答案A 3 2014 江苏单科 13 如图2所示 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨 导轨间距为L 长为3d 导轨平面与水平面的夹角为 在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为B 方向与导轨平面垂直 质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放 在滑上涂层之前已经做匀速运动 并一直匀速滑到导轨底端 导体棒始终与导轨垂直 且仅与涂层间有摩擦 接在两导轨间的电阻为R 其他部分的电阻均不计 重力加速度为g 求 1 导体棒与涂层间的动摩擦因数 2 导体棒匀速运动的速度大小v 3 整个运动过程中 电阻产生的焦耳热Q 图2 考情分析 力的合成与分解 共点力的平衡是高考中的热点 主要考查对共点力作用下物体的受力分析以及平衡条件的应用 以选择题形式呈现 难度相对较低 命题突出受力分析 力的合成与分解方法的考查 也常将受力分析与牛顿运动定律 功能关系进行综合 题型为计算题 单个物体的平衡 规律方法 1 静态平衡问题 应先分析物体的受力情况 再根据平衡条件列出相应方程 解方程并对结果进行讨论 2 动态平衡问题 3 求解共点力平衡问题常用的方法 1 力的合成法 对研究对象受力分析后 应用平行四边形定则 或三角形定则 求合力的方法 力的合成法常用于仅受三个共点力作用且保持平衡 2 正交分解法 把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上 然后分别列出两个方向上合力为零的方程并求解 当物体受四个及四个以上共点力作用而平衡时 一般采用正交分解法 3 图解法 对研究对象进行受力分析 再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图 画在同一个图中 然后根据有向线段 表示力 的长度变化情况判断各个力的变化情况 用图解法分析动态平衡问题时要在矢量三角形中确定不变的量和改变的量 1 2016 全国卷 14 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上 用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O 如图3所示 用T表示绳OA段拉力的大小 在O点向左移动的过程中 精典题组 图3 A F逐渐变大 T逐渐变大B F逐渐变大 T逐渐变小C F逐渐变小 T逐渐变大D F逐渐变小 T逐渐变小 解析对O点受力分析如图所示 F与T的变化情况如图 由图可知在O点向左移动的过程中 F逐渐变大 T逐渐变大 故选项A正确 答案A 2 2016 扬州二模 如图4所示 位于固定的倾角为 45 的粗糙斜面上的小物块P 受到一沿斜面向上的拉力F 沿斜面匀速上滑 现把力F的方向变为竖直向上而大小不变 仍能使物块P沿斜面保持原来的速度匀速运动 则物块与斜面间的动摩擦因数为 图4 答案C 3 2016 沭阳中学 将一光滑轻杆固定在地面上 杆与地面间夹角为 一光滑轻环套在杆上 一个大小和质量都不计的滑轮用轻绳OP悬挂在天花板上 用另一轻绳通过滑轮系在轻环上 用手拉住轻绳另一端并使OP恰好在竖直方向 如图5所示 现水平向右拉绳 当轻环重新静止不动时 OP绳与天花板之间的夹角为 图5 答案D 多个物体的平衡 规律方法 1 受力分析时的 两点注意 1 在分析两个或两个以上物体间的相互作用时 一般采用整体法与隔离法进行分析 2 当直接分析一个物体的受力不方便时 可转移研究对象 先分析另一个物体的受力 再根据牛顿第三定律分析该物体的受力 此法叫 转移研究对象法 2 处理平衡问题的基本思路 1 多选 如图6所示 甲 乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静置于倾角为 的粗糙斜面体上 斜面体始终保持静止 则下列判断正确的是 精典题组 图6 A 物体甲一定受到4个力的作用B 物体甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C 物体乙所受的摩擦力不可能为零D 水平面对斜面体无摩擦力作用 解析若弹簧对甲向上的弹力大小恰好等于m甲gsin 则甲只受三个力作用 A B错误 因弹簧对乙有沿斜面向下的弹力 乙的重力也有沿斜面向下的分力 故乙一定具有向下运动的趋势 乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用 C正确 对甲 乙和斜面整体受力分析 由水平方向合力为零可得 水平面对斜面体无摩擦力作用 D正确 答案CD 2 将一横截面为扇形的物体B放在水平面上 一小滑块A放在物体B上 如图7所示 除了物体B与水平面间的摩擦力之外 其余接触面的摩擦力均可忽略不计 已知物体B的质量为M 滑块A的质量为m 当整个装置静止时 滑块A与物体B接触的一面与竖直挡板之间的夹角为 已知重力加速度为g 则下列选项正确的是 图7 答案C 3 多选 如图8所示 用一段绳子把轻质滑轮吊装在A点 一根轻绳跨过滑轮 绳的一端拴在井中的水桶上 人用力拉绳的另一端 滑轮中心为O点 人所拉绳子与OA的夹角为 拉水桶的绳子与OA的夹角为 人拉绳沿水平面向左运动 把井中质量为m的水桶匀速提上来 人的质量为M 重力加速度为g 在此过程中 以下说法正确的是 图8 A 始终等于 B 吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大C 地面对人的摩擦力逐渐变大D 地面对人的支持力逐渐变大 解析水桶匀速上升 拉水桶的轻绳中的拉力T始终等于mg 对滑轮受力分析如图甲所示 垂直于OA方向有Tsin Tsin 所以 沿OA方向有F Tcos Tcos 2Tcos 人向左运动的过程中 变大 所以 和 均变大 吊装滑轮的绳子上的拉力F变小 选项A正确 B错误 对人受力分析如图乙所示 逐渐变大 水平方向有f T sin 地面对人的摩擦力逐渐变大 竖直方向有FN T cos Mg 地面对人的支持力FN Mg T cos 逐渐变大 选项C D正确 答案ACD 电磁场中的平衡问题 规律方法 1 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 1 2 处理电学中平衡问题的方法 与纯力学问题的分析方法一样 学会把电学问题力学化 1 2016 南京二模 均匀带正电的薄圆盘的右侧 用绝缘细线A B悬挂一根水平通电直导线ab 电流方向由a到b 导线平行于圆盘平面 现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图9所示方向匀速转动 细线仍然竖直 与圆盘静止时相比 下列说法正确的是 精典题组 图9 A 细线所受弹力变小B 细线所受弹力不变C 细线所受弹力变大D 若改变圆盘转动方向 细线所受弹力变大解析圆盘静止时 通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力 两者等大反向 合力为零 当圆盘匀速转动时 根据右手螺旋定则 圆盘产生水平向右的磁场 根据左手定则 通电直导线受到方向向下的安培力 故细线所受的弹力变大 选项A B错误 C正确 若改变圆盘转动方向 通电直导线受到的安培力方向向上 细线所受的弹力变小 选项D错误 答案C 2 多选 2016 盐城三模 某老师用图10所示装置探究库仑力与电荷量的关系 A B是可视为点电荷的两带电小球 用绝缘细线将A悬挂 实验中在改变电荷量时 移动B并保持A B连线与细线垂直 用Q和q表示A B的电荷量 d表示A B间的距离 不是很小 表示细线与竖直方向的夹角 x表示A偏离O点的水平距离 实验中 图10 A d应保持不变B B的位置在同一圆弧上C x与电荷量乘积Qq成正比D tan 与A B间库仑力成正比 答案ABC 3 如图11所示 将长为50cm 质量为10g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态 位于垂直于纸面向里的匀强磁场中 当金属棒中通以0 4A的电流时 弹簧恰好不伸长 g 10m s2 图11 1 求匀强磁场的磁感应强度的大小 2 当金属棒中通过大小为0 2A 方向由a到b的电流时 弹簧伸长1cm 如果电流方向由b到a 而电流大小不变 则弹簧伸长又是多少 答案 1 0 5T 2 3cm 高频考点一整体法与隔离法的综合应用 解题方略 解题中的 一题多变 是通过转化题目中的条件和所求问题 生成多道不同的 新的题目 此项练习能使同学们触类旁通 更加熟练地掌握解题方法 培养灵活解题的能力 同时训练同学们思维的变通性和逻辑性 能开拓思维的广度和深度 提升同学们的解题推理能力 典例 如图12所示 两段等长细线串接着两个质量相等的小球a b 并悬挂于O点 现在两个小球上分别加上水平方向的外力 其中作用在b球上的力为F 作用在a球上的力为2F 则此装置平衡时的位置可能是下列图中的 图12 答案C 变式1改变物体的受力情况 如图13所示 两段等长绝缘细线将质量分别为2m m的小球A B悬挂在O点 小球A B分别带有 4q和 q的电荷量 不考虑A B两小球之间的作用力 当系统处于水平向右的匀强电场中并静止时 可能出现的状态应是 图13 答案D 变式2改变物体的运动状态 如图所示 车厢里悬挂着两个质量分别为m1 m2的小球 下面球的质量为m1 当车厢向右做匀加速运动 空气阻力不计 达到稳定状态时 下列各图中正确的是 答案B 变式3改变物体所处的情境 如图14所示 有三根长度皆为l 1 0m的不可伸长的绝缘轻线 其中两根的一端固定在天花板上的O点 另一端分别挂有质量均为m 1 0 10 2kg的带电小球A和B 它们的电荷量分别为 q和 q q 1 0 10 7C A B之间用第三根线连接起来 空间存在大小为E 1 0 106N C的匀强电场 场强方向水平向右 平衡时A B两球的位置如图所示 现将O B之间的线烧断 由于空气阻力 A B球最后会达到新的平衡位置 则最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了 不计两带电小球间相互作用的静电力 图14A 减小6 8 10 2JB 增加6 8 10 2JC 减小9 8 10 2JD 增加9 8 10 2J 解析由上面的分析可知 将O B之间的线烧断后 A B球最后达到的平衡位置如图甲所示 对B球受力分析 受力图如图乙所示 答案A