2019届高考物理二轮专题复习 专题一 力与物体的平衡课件.ppt

专题整合突破 专题一力与物体的平衡 高考领航 真题剖析 备考跨越 高考领航过真题做笔记 真题在线 1 2017 全国 卷 21 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 A MN上的张力逐渐增大B MN上的张力先增大后减小C OM上的张力逐渐增大D OM上的张力先增大后减小 AD 解析 由题意可知 重物在运动过程中受重力 MN绳拉力TMN OM绳拉力TOM TMN与TOM夹角保持不变 在某一时刻所受三个力示意图如图 甲 所示 将此三个力平移为矢量三角形如图 乙 所示 因为mg大小 方向不变 TMN与TOM的夹角不变 故可将三个力平移入圆中 如图 丙 所示 mg为一条固定的弦 固定的弦所对应的圆周角为定值 在OM由竖直拉到水平的过程中 可得TMN从0逐渐变大 OM水平时TMN最大 TOM先变大后变小 故A D对 内容排查 力的动态平衡 几何关系的应用 共点力的合成 心得笔记 2 2017 全国 卷 16 如图 一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动 若保持F的大小不变 而方向与水平面成60 角 物块也恰好做匀速直线运动 物块与桌面间的动摩擦因数为 C 解析 物块在水平力F作用下做匀速直线运动 其受力如图 甲 所示由平衡条件 F f FN mg而f FN mg 即F mg当F的方向与水平面成60 角时 其受力如图 乙 所示由平衡条件 Fcos60 f1f1 FN1 mg Fsin60 联立解得 选项C正确 内容排查 物体的平衡条件 滑动摩擦力计算 力的正交分解法 心得笔记 3 2017 全国 卷 17 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上 弹性绳的原长也为80cm 将一钩码挂在弹性绳的中点 平衡时弹性绳的总长度为100cm 再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点 则弹性绳的总长度变为 弹性绳的伸长始终处于弹性限度内 A 86cmB 92cmC 98cmD 104cm B 解析 设弹性绳的劲度系数为k 挂上钩码后弹性绳伸长 L 20cm 由几何关系可知 钩码两侧弹性绳与竖直方向夹角为53 如图所示 由共点力的平衡条件可知 钩码的重力为G 2k Lcos53 将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点时 钩码的重力为G 2k L 解得 L L 12cm 弹性绳的总长度变为L0 L 92cm 选项B正确 内容排查 物体的平衡条件 弹性绳弹力的计算 共点力的合成 心得笔记 4 2018 天津卷 7 多选 明朝谢肇淛的 五杂组 中记载 明姑苏虎丘寺塔倾侧 议欲正之 非万缗不可 一游僧见之曰 无烦也 我能正之 游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去 经月余扶正了塔身 假设所用的木楔为等腰三角形 木楔的顶角为 现在木楔背上加一力F 方向如图所示 木楔两侧产生推力FN 则 BC A 若F一定 大时FN大B 若F一定 小时FN大C 若 一定 F大时FN大D 若 一定 F小时FN大 内容排查 物体的受力分析 力的效果分解 力的平行四边形定则应用 心得笔记 5 2016 全国 卷 19 如图 一光滑的轻滑轮用细绳OO 悬挂于O点 另一细绳跨过滑轮 其一端悬挂物块a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 外力F向右上方拉b 整个系统处于静止状态 若F方向不变 大小在一定范围内变化 物块b仍始终保持静止 则 A 绳OO 的张力也在一定范围内变化B 物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C 连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D 物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 BD 解析 由于力F改变时物块b始终保持静止 而连接a b的绳的张力不变 大小等于物块a的重力 滑轮两侧绳的夹角不变 则绳OO 的张力不变 F方向不变 大小变化时 力F在竖直和水平两方向的分力改变 由平衡条件可知 桌面对物块b的支持力和摩擦力在一定范围内变化 选项B D正确 内容排查 同一根绳各处张力相等 共点力的合成 力的正交分解法 心得笔记 真题剖析析真题得技法 考向一物体的静态平衡 典例1 2018 安徽淮南二模 如图所示 倾角为 的斜面体C置于水平地面上 一条细线一端与斜面上的物体B相连 另一端绕过质量不计的定滑轮与物体A相连 定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O点 细线与竖直方向成 角 A B C始终处于静止状态 下列说法正确的是 A 若仅增大A的质量 B对C的摩擦力一定减小B 若仅增大A的质量 地面对C的摩擦力一定增大C 若仅增大B的质量 悬挂定滑轮的细线的拉力可能等于A的重力D 若仅将C向左缓慢移动一点 角将增大 B 解析 B处于静止状态 开始时所受摩擦力的方向可能沿斜面向下 当A的质量增加 则拉力增加 C对B的摩擦力增大 故A错误 对B C整体分析 沿水平方向有Tcos f 增大A的质量 拉力T增大 则地面对C的摩擦力一定增大 故B正确 因为系统处于静止 增大B的质量 不改变拉着A的细线的拉力 则 角不变 根据平行四边形定则知 悬挂定滑轮的细线拉力不可能等于A的重力 故C错误 因为细线对A B的拉力大小相等 可知悬挂定滑轮的细线的拉力方向沿连接A B的细线间夹角的平分线 C向左移动一点 则线线间的夹角减小 所以 角减小 故D错误 1 解答平衡问题的基本思路 规律总结 2 解决平衡问题的四种常用方法 3 在三个力作用下物体的平衡问题中 常用合成法分析 在多个力作用下物体的平衡问题中 常用正交分解法分析 预测练1 2018 湖南衡阳三模 如图所示 a b两个质量相同的球用线连接 a球用线挂在天花板上 b球放在光滑斜面上 系统保持静止 以下图示正确的是 解析 b球受重力 斜面对其垂直向上的支持力和a b间细线的拉力 由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值 反向 共线 故细线拉力向右上方 故A错误 对a b两个球整体 受总重力 斜面垂直向上的支持力和上面细线的拉力 由平衡条件判断可知上面细线的拉力方向斜向右上方 故B正确 C D错误 B 预测练2 2018 海南模拟 如图所示 三个粗细均匀完全相同的圆木A B C堆放在水平地面上 处于静止状态 每个圆木的质量为m 截面的半径为R 三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角 O1 120 若在地面上的两个圆木刚好要滑动 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 不考虑圆木之间的摩擦 重力加速度为g 则 B 预测练3 2018 四川乐山模拟 如图所示 质量均为M的A B两滑块放在粗糙水平面上 两轻杆等长 杆与滑块 杆与杆间均用光滑铰链连接 在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C 整个装置处于静止状态 设杆与水平面间的夹角为 下列说法正确的是 A 当m一定时 越大 轻杆受力越小B 当m一定时 越小 滑块对地面的压力越大C 当 一定时 M越大 滑块与地面间的摩擦力越大D 当 一定时 M越小 可悬挂重物C的质量m越大 A 考向二物体的动态平衡 典例2 2018 河南模拟 在房屋装修过程中工人经常用如图所示的简易方式运送建筑材料 图中C为光滑定滑轮 为了保证材料不碰触窗台A B 需要一人在楼下用一根绳子拽拉 保证材料竖直向上缓慢上升 假定人的位置不变 则在运送过程中 A OC绳的拉力逐渐增大 OD绳的拉力逐渐减小B OC绳的拉力逐渐减小 OD绳的拉力逐渐增大C OC绳和OD绳的拉力逐渐减小D OC绳和OD绳的拉力逐渐增大 D 审题突破 解析 在建筑材料缓慢提起的过程中 其合力保持为零 两绳拉力的合力与材料的重力大小相等 方向相反 保持不变 结点与竖直墙壁保持一定的距离 在建筑材料被缓慢提起的过程中OC绳拉力方向逆时针旋转 其与竖直方向夹角变大 OD绳拉力方向顺时针旋转 与竖直方向夹角减小 作出OC绳 OD绳拉力与其合力在变化过程中的平行四边形 如图所示 由图知 两根绳子上的拉力F1和F2均增大 故D正确 规律总结 分析动态平衡问题的常用方法 预测练4 2018 广西模拟 如图所示 a b c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A B保持静止 细绳a是水平的 现对B球施加一个水平向右的力F 将B缓缓拉到图中虚线位置 A球保持不动 这时三根细绳张力Fa Fb Fc的变化情况是 A 都变大B 都不变C Fb不变 Fa Fc变大D Fa Fb不变 Fc变大 C 解析 以B为研究对象受力分析 将重力分解 如图1所示 由图可以看出 当将B缓缓拉到图中虚线位置过程中 细绳c与竖直方向夹角变大 细绳c的张力Fc逐渐变大 F逐渐变大 再以AB整体为研究对象 受力如图2所示 设b绳与水平方向夹角为 则竖直方向有Fbsin 2mg 得Fb 不变 水平方向Fa Fbcos F Fbcos 不变 而F逐渐变大 故Fa逐渐变大 选项C正确 预测练5 2018 天津二模 如图所示 不计重力的轻杆OP能以O为轴在竖直平面内自由转动 P端悬挂一重物 另用一根轻绳通过定滑轮系在P端 当OP和竖直方向的夹角 缓慢增大时 0 OP杆的弹力N和绳子的张力F的大小变化是 A N不变 F变大B N不变 F先变大后变小C N先变小后变大 F变大D N先变大后变小 F不变 A 预测练6 2018 江西模拟 如图所示 轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M N上的a b两点 悬挂衣服的衣架钩是光滑的 挂于绳上处于静止状态 如果只人为改变一个条件 当衣架重新静止时 下列说法正确的是 A 若将绳的右端向上移到b 则绳子拉力变大B 若将杆N向右移动一些 则绳子拉力不变C 若换挂质量更大的衣服 则衣架钩悬挂点不变D 绳的两端高度差越小 绳子拉力越小 C 解析 如图所示 相对于过挂钩的竖直线 两侧绳子是对称的 与竖直方向夹角相等 假设绳子的长度为x 则xcos L 绳子一端在上下移动的时候 绳子的长度不变 两杆之间的距离不变 则 不变 两个绳子的合力向上 大小等于衣服的重力 由于夹角不变 所以绳子的拉力不变 选项A D错误 当杆N向右移动 L变大 绳长x不变 所以 角度减小 绳子与竖直方向的夹角变大 绳子的拉力变大 选项B错误 绳长和两杆距离不变的情况下 不变 挂的衣服质量变化 不会影响悬挂点的移动 选项C正确 考向三电磁场中的平衡问题 典例3 2018 扬州模拟 如图所示 两根平行金属导轨置于水平面内 导轨之间接有电阻R 金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触 整个装置放在匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨平面向下 现使磁感应强度随时间均匀减小 ab始终保持静止 下列说法正确的是 A ab中的感应电流方向由b到aB ab中的感应电流逐渐减小C ab所受的安培力为零D ab所受的静摩擦力逐渐减小 D 拓展变式 在 典例3 中 若两平行金属导轨之间连接的电阻R换为电容器C 仍然使磁感应强度随时间均匀减小 ab仍始终保持静止 不考虑电容器瞬间充电过程 则正确的选项是 解析 导体棒ab 电容器C 导轨构成闭合回路 磁感应强度均匀减小 k为一定值 则闭合回路中的磁通量减小 根据楞次定律 可知回路中产生顺时针方向的感应电动势 ab中有瞬间a到b的充电电流 电容器充电结束 回路不再有电流 故A B错误 ab中 电流I为零 则安培力为零 故C正确 导体棒处于静止状态 所受合力为零 因安培力为零 则静摩擦力为零 故D错误 C 解决电磁场中平衡问题的两条主线 1 遵循平衡条件 与纯力学问题的分析方法相同 只是在分析受力时增加了电场力或磁场力 2 遵循电磁学规律 受力分析时 要注意准确判断电场力 安培力和洛伦兹力的方向 规律总结 B 预测练8 2018 陕西宝鸡模拟 如图所示 匀强电场的电场强度方向与水平方向夹角为30 且斜向右上方 匀强磁场的方向垂直于纸面 图中未画出 一质量为m 电荷量为q的带电小球 可视为质点 以与水平方向成30 角斜向左上方的速度v做匀速直线运动 重力加速度为g 则 C 预测练9 2018 福州模拟 多选 如图所示 质量为m 长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O O OO 连线水平 并处于匀强磁场中 当导线中通以沿x轴正方向的电流I 且导线保持静止时 悬线与竖直方向夹角为 则磁感应强度方向和大小可能为 CD 考向四平衡中的临界与极值问题 典例4 2018 湖北襄阳模拟 质量为M的木楔倾角为 在水平面上保持静止 质量为m的木块刚好可以在木楔上表面匀速下滑 现在用与木楔上表面成 角的力F拉着木块匀速上滑 如图所示 求 1 当 为多大时 拉力F有最小值 求此最小值 2 拉力F最小时 木楔对水平面的摩擦力 审题突破 答案 1 mgsin2 2 mgsin4 解决临界极值问题的三种方法 1 解析法 根据物体的平衡条件列出平衡方程 在解方程时采用数学方法求极值 通常用到的数学知识有二次函数求极值 讨论分式求极值 三角函数求极值以及几何法求极值等 2 图解法 此种方法通常适用于物体只在三个力作用下的平衡问题 首先根据平衡条件作出力的矢量三角形 然后根据矢量三角形进行动态分析 确定其最大值或最小值 3 极限法 极限法是一种处理极值问题的有效方法 它是指通过恰当选取某个变化的物理量将问题推向极端 如 极大 极小 等 从而把比较隐蔽的临界现象暴露出来 快速求解 规律总结 预测练10 2018 吉林松原模拟 倾角为 37 的斜面在水平面保持静止 斜面上有一重为G的物体A 物体A与斜面间的动摩擦因数 0 5 现给A施以一水平力F 如图所示 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 sin37 0 6 cos37 0 8 如果物体A能在斜面上静止 水平力F与G的比值不可能是 A 3B 2C 1D 0 5 A 预测练11 2018 广东佛山二模 如图所示 两个小球a b质量均为m 用细线相连并悬挂于O点 现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F 使整个装置处于静止状态 且Oa与竖直方向夹角为 45 已知弹簧的劲度系数为k 则弹簧形变量最小值是 A 备考跨越构网络练培优 网络构建 培优精练 培优练1 2018 汉中一模 如图 甲 笔记本电脑底座一般设置有四个卡位用来调节角度 某同学将电脑放在散热底座上 为了获得更好的舒适度 由原卡位1调至卡位4 如图 乙 电脑始终处于静止状态 则 A 电脑受到的支持力变小B 电脑受到的摩擦力变大C 散热底座对电脑的作用力不变D 电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和等于其重力 C 解析 笔记本电脑受重力 支持力和静摩擦力 如图所示 根据平衡条件 有N mgcos f mgsin 由原卡位1调至卡位4 角度 减小 则支持力N增大 静摩擦力减小 故A B错误 散热底座对电脑的作用力是支持力和静摩擦力的合力 与重力平衡 始终是不变的 故C正确 电脑受到的支持力与摩擦力两力的矢量和与重力平衡 但大小之和随 的变化而变化 故D错误 培优练2 2018 广东二模 如图 上表面为光滑圆弧形曲面的物体静置于水平地面上 一小木块受水平力作用缓慢地从曲面底端沿曲面向上滑动一小段的过程中 物体始终静止不动 则物体对地面摩擦力f和压力N大小变化是 A f增大 N不变B f变小 N增大C f增大 N减小D f不变 N不变 解析 木块受重力 水平力与曲面的支持力 木块缓慢上滑过程中 由平衡条件知水平力增大 对物体与木块整体 竖直方向与水平方向均处于平衡 因此地面对圆弧形曲面物体的支持力N大小等于总重力 保持不变 而地面对圆弧形曲面物体的摩擦力f F 随着水平力的增大而增大 故A正确 B C D错误 A 培优练3 2018 咸阳二模 如图所示 a b两个小球穿在一根光滑的固定杆上 并且通过一条细绳跨过定滑轮连接 已知b球质量为m 杆与水平面成角 不计所有摩擦 重力加速度为g 当两球静止时 Oa绳与杆的夹角也为 Ob绳沿竖直方向 则下列说法正确的是 A a可能受到2个力的作用B b可能受到3个力的作用C 绳子对a的拉力等于mgD a的重力为mgtan C