2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 力與物體的平衡學(xué)案.docx
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第1講 力與物體的平衡 [做真題明考向] 真題體驗(yàn) 透視命題規(guī)律 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第3頁 [真題再做] 1.(2017高考全國卷Ⅱ，T16)如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若保持F的大小不變，而方向與水平面成60角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( ) A．2－ B. C. D. 解析：在F的作用下沿水平桌面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有F＝μmg；F的方向與水平面成60角拉動(dòng)時(shí)有Fcos60＝μ(mg－Fsin60)，聯(lián)立解得μ＝，故選C. 答案：C 2．(2017高考全國卷Ⅲ，T17)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上，彈性繩的原長也為80cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長度為100cm；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)，則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))( ) A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm 解析：將鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)時(shí)，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與豎直方向夾角θ均滿足sinθ＝，對鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時(shí)受力分析，得G＝2k(－)cosθ；彈性繩的兩端移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí)，對鉤碼受力分析，得G＝2k(－)，聯(lián)立解得L＝92cm，故A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確． 答案：B 3．(多選)(2017高考全國卷Ⅰ，T21)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N.初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α(α>)．現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變．在OM由豎直被拉到水平的過程中( ) 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：將重物向右上方緩慢拉起，重物處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，可利用平衡條件或力的分解畫出動(dòng)態(tài)圖分析．將重物的重力沿兩繩方向分解，畫出分解的動(dòng)態(tài)圖如圖所示．在三角形中，根據(jù)正弦定理有＝＝，由題意可知FMN的反方向與FOM的夾角γ＝180－α不變，因sinβ(β為FMN與G的夾角)先增大后減小，故OM上的張力先增大后減小，當(dāng)β＝90時(shí)，OM上的張力最大，因sinθ(θ為FOM與G的夾角)逐漸增大，故MN上的張力逐漸增大，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤． 答案：AD 4.(2015高考全國卷Ⅰ，T24)如圖所示，一長為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣．金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量． 解析：金屬棒通電后，閉合回路電流I＝＝A＝6A 導(dǎo)體棒受到的安培力大小為F＝BIL＝0.06N. 開關(guān)閉合后，電流方向?yàn)閺腷到a，由左手定則判斷可知金屬棒受到的安培力方向豎直向下 由平衡條件知，開關(guān)閉合前：2kx＝mg 開關(guān)閉合后：2k(x＋Δx)＝mg＋F 代入數(shù)值解得m＝0.01kg. 答案：方向豎直向下 0.01kg [考情分析] ■命題特點(diǎn)與趨勢——怎么考 1．物體的平衡條件及其應(yīng)用歷來是高考的熱點(diǎn)，它不僅涉及力學(xué)中共點(diǎn)力的平衡，還常涉及帶電粒子在電場、磁場或復(fù)合場中的平衡問題． 2．應(yīng)用整體法和隔離法分析物體的受力特點(diǎn)及平衡問題是考生必須掌握的方法，也是高考考查的重點(diǎn)． 3．“整體法、隔離法”在受力分析中的應(yīng)用，物體的“動(dòng)態(tài)平衡”問題在2019年復(fù)習(xí)中應(yīng)引起重視． ■解題要領(lǐng)——怎么做 解決物體的平衡問題，一是要認(rèn)清物體平衡狀態(tài)的特征和受力環(huán)境，這是分析平衡問題的關(guān)鍵；二是要靈活運(yùn)用處理力學(xué)平衡問題的基本方法(如合成法、正交分解法、效果分解法、三角形相似法等)來解答；三是要有辨析圖形幾何關(guān)系的能力． [建體系記要點(diǎn)] 知識(shí)串聯(lián) 熟記核心要點(diǎn) 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第4頁 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [要點(diǎn)熟記] 1．熟悉各個(gè)力的特點(diǎn)，會(huì)判斷彈力的方向，會(huì)判斷和計(jì)算摩擦力． (1)兩物體間彈力的方向一定與接觸面或接觸點(diǎn)的切面垂直，且指向受力物體． (2)兩物體接觸處有無靜摩擦力，要根據(jù)物體間有無相對運(yùn)動(dòng)趨勢或根據(jù)平衡條件進(jìn)行判斷． (3)物體間恰好不相對滑動(dòng)時(shí)，其間靜摩擦力恰好等于最大靜摩擦力． 2．共點(diǎn)力的平衡：共點(diǎn)力的平衡條件是F合＝0，平衡狀態(tài)是指物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)． 3．多個(gè)共點(diǎn)力平衡：任意方向上合力為零，建立直角坐標(biāo)系后，兩個(gè)坐標(biāo)軸上的合力均為零，即Fx＝0，F(xiàn)y＝0. 4．動(dòng)態(tài)平衡：物體在緩慢移動(dòng)過程中，可以認(rèn)為物體處于平衡狀態(tài)，其所受合力為零． 5．帶電物體在復(fù)合場中除了受到重力、彈力和摩擦力外，還涉及電磁學(xué)中的電場力、安培力或洛倫茲力．電磁場中的平衡問題也遵循合力為零這一規(guī)律． [研考向提能力] 考向研析 掌握應(yīng)試技能 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第4頁 考向一 物體的受力分析 受力分析的三點(diǎn)注意 (1)在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí)，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析． (2)采用整體法進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的狀態(tài)應(yīng)該相同． (3)當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí)，可轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一個(gè)物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對象法”． 1．(多選)(2018遼寧大連高三質(zhì)檢)如圖所示，地面上固定著一個(gè)斜面，上面疊放上著A、B兩個(gè)物塊并均處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對物塊A施加一斜向上的作用力F，A、B兩個(gè)物塊始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．則木塊B的受力個(gè)數(shù)可能是( ) A．3個(gè) B.4個(gè) C．5個(gè) D．6個(gè) 解析：對A受力分析可得，A受豎直向下的重力、斜向左上方的拉力F、豎直向上的支持力及水平向右的摩擦力，對B受力分析可得，B受重力、A對B的壓力、斜面的支持力、A對B向左的摩擦力，若斜面對B沒有摩擦力則B受到4個(gè)力作用，若斜面對B有摩擦力則B受5個(gè)力作用，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B、C正確． 答案：BC 2.如圖，一個(gè)L形木板(上表面光滑)放在斜面體上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的木塊相連．斜面體放在平板小車上，整體一起沿水平向右的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，則關(guān)于各物體的受力情況，下列說法正確的是( ) A．L形木板受4個(gè)力的作用 B．斜面體可能只受2個(gè)力作用 C．木塊受2個(gè)力作用 D．斜面體不可能受平板小車對它的摩擦力作用 解析：先把L形木板、木塊、斜面體看成一個(gè)整體進(jìn)行分析，受重力、小車的支持力，選項(xiàng)D正確；隔離木塊進(jìn)行分析，其受重力、L形木板的支持力、彈簧的彈力(沿斜面向上)三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；隔離L形木板進(jìn)行分析，其受重力、斜面體的支持力、彈簧的彈力(沿斜面向下)、木塊的壓力、斜面體對它的摩擦力5個(gè)力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；隔離斜面體進(jìn)行分析，其受重力、小車的支持力、L形木板對它的壓力和摩擦力4個(gè)力作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． 答案：D 3.(多選)(2018江西南昌三中摸底)如圖所示，穿在一根光滑的固定桿上的小球A、B連接在一條跨過定滑輪的細(xì)繩兩端，桿與水平面成θ角，不計(jì)所有摩擦，當(dāng)兩球靜止時(shí)，OA繩與桿的夾角為θ，OB繩沿豎直方向，則下列說法正確的是( ) A．小球A可能受到2個(gè)力的作用 B．小球A一定受到3個(gè)力的作用 C．小球B可能受到3個(gè)力的作用 D．細(xì)繩對A的拉力與對B的拉力大小相等 解析：對A球受力分析可知，A受到重力、細(xì)繩的拉力以及桿對A球的彈力，三個(gè)力的合力為零，故A錯(cuò)誤，B正確；對B球受力分析可知，B受到重力、細(xì)繩的拉力，兩個(gè)力的合力為零，桿對B球沒有彈力，否則B不能平衡，故C錯(cuò)誤；定滑輪不改變力的大小，即細(xì)繩對A的拉力與對B的拉力大小相等，故D正確． 答案：BD 受力分析的四種方法 (1)假設(shè)法：在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對其作出存在的假設(shè)，然后根據(jù)分析該力存在對物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響來判斷假設(shè)是否成立． (2)整體法：將幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析的方法，如第2題中，研究斜面體和平板小車間作用力時(shí)，將L形木板、木塊和斜面體看成一個(gè)整體． (3)隔離法：將所研究的對象從周圍的物體中分離出來，單獨(dú)進(jìn)行受力分析的方法，如第1題中，對A、B兩物體單獨(dú)分析，研究其受力個(gè)數(shù)． (4)動(dòng)力學(xué)分析法：對變速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析求解的方法． 考向二 共點(diǎn)力作用下的靜態(tài)平衡問題 [典例展示1] (多選)如圖所示，細(xì)繩CO與豎直方向成30角，A、B兩物體用跨過輕質(zhì)滑輪(可看成質(zhì)點(diǎn))的細(xì)繩相連．已知物體B的重力mBg＝100N，地面對物體B的支持力FN＝80N．下列說法正確的是( ) A．物體A的重力為40N B．物體B與地面間的摩擦力大小為20N C．細(xì)繩CO受到的拉力為40N D．OB與豎直方向的夾角為60 [思路探究] (1)跨過滑輪兩側(cè)細(xì)繩上的彈力有什么特點(diǎn)？ (2)物體受力個(gè)數(shù)多于三個(gè)力時(shí)，一般如何處理？ [解析] 畫出定滑輪的軸心O的受力分析示意圖，選取直角坐標(biāo)系，如圖甲所示，根據(jù)平衡條件得FT1sinα－FT2sin30＝0，F(xiàn)T2cos30－FT1cosα－FT3＝0，其中FT1＝FT3＝mAg，聯(lián)立解得α＝60，選項(xiàng)D正確；畫出物體B的受力分析示意圖，選取直角坐標(biāo)系，如圖乙所示，根據(jù)平衡條件得Ff－FT1sinα＝0，F(xiàn)N＋FT1cosα－mBg＝0，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得FT1＝40N，F(xiàn)T2＝40N，F(xiàn)f＝20N，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；mAg＝FT1＝40N，選項(xiàng)A正確． [答案] ACD 處理平衡問題常用的三種方法 (1)合成法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力等大、反向，如例題中，細(xì)繩CO的拉力與跨過滑輪的兩細(xì)繩拉力的合力等大反向，故除解析法外也可用合成法求解． (2)效果分解法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的效果分解，則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件． (3)正交分解法：物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件． 4．(2018山東濰坊高三期末)如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于光滑半球上，物體與球心O的連線跟水平方向的夾角為θ.水平推力F作用在物體上，物體與半球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則F與mg的關(guān)系正確的是( ) A．F＝mgsinθ B.F＝mgcosθ C．F＝mgtanθ D．F＝mgcotθ 解析：物體受到重力、沿半徑向外的支持力和水平向右的推力，三個(gè)力平衡，則有FNsinθ＝mg，F(xiàn)Ncosθ＝F，聯(lián)立解得F＝mgcotθ，選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．如圖所示，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θ＝37的粗細(xì)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(nèi)，滑環(huán)B恰好不能下滑，滑環(huán)和桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，設(shè)滑環(huán)和桿間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量之比為( ) A. B. C. D. 解析：設(shè)物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量分別為m1、m2，若桿對B的彈力垂直于桿向下，因滑環(huán)B恰好不能下滑，則由平衡條件有m2gcosθ＝μ(m1g－m2gsinθ)，解得＝；若桿對B的彈力垂直于桿向上，因滑環(huán)B恰好不能下滑，則由平衡條件有m2gcosθ＝μ(m2gsinθ－m1g)，解得＝－(舍去)．綜上分析可知應(yīng)選C. 答案：C 6.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，其余接觸面的摩擦力均可忽略不計(jì)，已知物體B的質(zhì)量為M，滑塊A的質(zhì)量為m，當(dāng)整個(gè)裝置靜止時(shí)，滑塊A與物體B接觸的切面與豎直擋板之間的夾角為θ.已知重力加速度為g，則下列選項(xiàng)正確的是( ) A．物體B對水平面的壓力大小為Mg B．物體B受水平面的摩擦力大小為mgtanθ C．滑塊A與豎直擋板之間的彈力大小為 D．滑塊A對物體B的壓力大小為 解析：以滑塊A為研究對象進(jìn)行受力分析，并運(yùn)用合成法，如圖所示，由幾何知識(shí)得，擋板對滑塊A的彈力大小為FN1＝，C正確；物體B對滑塊A的彈力大小為FN2＝，根據(jù)牛頓第三定律知，滑塊A對物體B的壓力大小為，D錯(cuò)誤；以滑塊A和物體B組成的系統(tǒng)為研究對象，在豎直方向上受力平衡，則水平面對物體B的支持力FN＝(M＋m)g，故水平面所受壓力大小為(M＋m)g，A錯(cuò)誤；A和B組成的系統(tǒng)在水平方向上受力平衡，則水平面對物體B的摩擦力大小為Ff＝FN1＝，B錯(cuò)誤． 答案：C 考向三 共點(diǎn)力作用下的動(dòng)態(tài)平衡問題 [典例展示2] 如圖所示，小球用細(xì)繩系住，繩的另一端固定于O點(diǎn)．現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，小球在斜面上無摩擦地滑動(dòng)，細(xì)繩始終處于直線狀態(tài)，當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平，此過程中斜面對小球的支持力FN以及繩對小球的拉力FT的變化情況是( ) A．FN保持不變，F(xiàn)T不斷增大 B．FN不斷增大，F(xiàn)T不斷減小 C．FN保持不變，F(xiàn)T先增大后減小 D．FN不斷增大，F(xiàn)T先減小后增大 [思路探究] 分析求解本題，必須明確以下問題： (1)用水平力緩慢推動(dòng)斜面體時(shí)，小球在斜面上處于什么狀態(tài)？ (2)小球在斜面上無摩擦滑動(dòng)過程中，受到哪些力的作用？哪些力不變，哪些力變化？ [解析] 方法一：解析法 先對小球進(jìn)行受力分析，如圖甲，小球受到重力mg、支持力FN、拉力FT的作用，設(shè)細(xì)繩與水平方向的夾角為β，斜面的傾角為α，由平衡條件得FNcosα＋FTsinβ＝mg，F(xiàn)Nsinα－FTcosβ＝0，聯(lián)立解得FT＝，F(xiàn)N＝.用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，β一直減小直至接近0.由題圖易知，起始時(shí)刻β>α，當(dāng)β＝α?xí)r，cos(β－α)＝1，F(xiàn)T最小，所以FT先減小后增大．β一直減小直至接近0，tanβ不斷減小，F(xiàn)N不斷增大，選項(xiàng)D正確． 方法二：圖解法 由于用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體，故小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)．小球受到大小方向均不變的重力、方向不變的支持力、方向大小均變化的細(xì)繩的拉力，三個(gè)力構(gòu)成封閉的三角形，畫出小球受力示意圖如圖乙所示．當(dāng)細(xì)繩與斜面平行時(shí)，細(xì)繩拉力FT2與支持力方向垂直，細(xì)繩拉力最?。?dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平，細(xì)繩拉力為FT4，所以FT先減小后增大，而此過程中斜面對小球的支持力FN一直增大，選項(xiàng)D正確． [答案] D “三法”巧解動(dòng)態(tài)平衡問題 (1)圖解法：如果物體受到三個(gè)力的作用，其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，此時(shí)可 用圖解法，畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖，判斷第三個(gè)力的變化情況．如例題中小球重力大小方向不變，斜面對小球支持力方向不變，可用圖解法． (2)解析法：如果物體受到多個(gè)力的作用，可進(jìn)行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化，如例題中的方法一，寫出表達(dá)式分析β角的變化． (3)相似三角形法：如果物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法． 7．(多選)(2017高考天津卷)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是( ) A．繩的右端上移到b′，繩子拉力不變 B．將桿N向右移一些，繩子拉力變大 C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小 D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移 解析：設(shè)兩桿間距離為d，繩長為l，Oa、Ob段長度分別為la和lb，則l＝la＋lb，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β，受力分析如圖所示． 繩子各部分張力相等，F(xiàn)a＝Fb＝F，則α＝β，滿足2Fcosα＝mg，d＝lasinα＋lbsinα，即sinα＝，F(xiàn)＝，當(dāng)改變b的位置或繩兩端的高度差時(shí)，d和l均不變，則sinα為定值，α為定值，cosα為定值，繩子的拉力保持不變，故A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)換掛質(zhì)量更大的衣服時(shí)，d、l不變，則sinα為定值，α不變，故衣架懸掛點(diǎn)不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；將桿N向右移一些，d增大，則sinα增大，cosα減小，繩子的拉力增大，故B正確． 答案：AB 8.如圖所示是一個(gè)簡易起吊設(shè)施的示意圖，AC是質(zhì)量不計(jì)的撐桿，A端與豎直墻之間用鉸鏈連接，一滑輪固定在A點(diǎn)正上方，C端吊一重物．現(xiàn)施加一拉力F將重物P緩慢向上拉，在AC桿達(dá)到豎直狀態(tài)前( ) A．BC繩中的拉力FT越來越大 B．BC繩中的拉力FT越來越小 C．AC桿中的支持力FN越來越大 D．AC桿中的支持力FN越來越小 解析：對C點(diǎn)進(jìn)行受力分析，如圖甲所示，由平衡條件可知，將三個(gè)力按順序首尾相接，可形成如圖乙所示的閉合三角形．很容易發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)力與△ABC的三邊始終平行，則＝＝，其中G、、均不變，逐漸減小，則由上式可知，F(xiàn)N不變，F(xiàn)T變?。? 答案：B 9．(2018福建廈門市高三5月調(diào)研)如圖所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上，三條細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn)．一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q，P、Q兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一條繩OA受外力F的作用，處于水平方向，現(xiàn)緩慢逆時(shí)針改變繩OA的方向至θ<90，且保持結(jié)點(diǎn)O位 置不變，整個(gè)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說法正確的是( ) A．繩OA的拉力一直減小 B．繩OB的拉力一直增大 C．地面對斜面體有向右的摩擦力 D．地面對斜面體的支持力不斷減小 解析：對結(jié)點(diǎn)O受力分析，受與小球連接的繩的拉力，大小為mg，繩OB的拉力FT和OA繩的拉力，大小為F，三力平衡，保持結(jié)點(diǎn)O位置不變，則繩OB的方向不變，做矢量三角形如圖所示，可知當(dāng)繩OA與繩OB垂直時(shí)，外力F最小，所以改變繩OA的方向至θ<90的過程中，繩OA的拉力F先減小再增大，連接物塊的OB繩子的張力FT一直在減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；以斜面和P、Q整體為研究對象，根據(jù)平衡條件，地面對斜面體的摩擦力與OA繩子水平方向的分力等大反向，即水平向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)豎直方向受力平衡FN＋Fy＝M總g，由于繩OA拉力的豎直分力Fy不斷增大，則地面對斜面體的支持力FN不斷減小，選項(xiàng)D正確． 答案：D 考向四 電磁場中的平衡問題 10.如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，帶有電荷量也為q的小球B固定在O點(diǎn)正下方絕緣柱上，其中O點(diǎn)與小球A的間距為l，O點(diǎn)與小球B的間距為l，當(dāng)小球A平衡時(shí)，懸線與豎直方向夾角θ＝30，帶電小球A、B均可視為點(diǎn)電荷，靜電力常量為k，則( ) A．A、B間庫侖力大小F＝ B．A、B間庫侖力大小F＝ C．細(xì)線拉力大小FT＝ D．細(xì)線拉力大小FT＝mg 解析：帶電小球A受力如圖所示，由幾何關(guān)系可知OC＝l，即C點(diǎn)為OB中點(diǎn)，根據(jù)對稱性可知AB＝l.由庫侖定律知A、B間庫侖力大小F＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)平衡條件得Fsin30＝FTsin30，F(xiàn)cos30＋FTcos30＝mg，解得F＝FT＝＝，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤． 答案：B 11．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′點(diǎn)，并處于勻強(qiáng)磁場中．當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ，則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為( ) A．z正向，tanθ B．y正向， C．z負(fù)向，tanθ D．沿懸線向上，sinθ 解析：若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閦正向，根據(jù)左手定則，直導(dǎo)線所受安培力方向沿y負(fù)方向，直導(dǎo)線不能平衡，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閥正向，根據(jù)左手定則，直導(dǎo)線所受安培力方向沿z正方向，根據(jù)平衡條件有BIL＝mg，所以B＝，選項(xiàng)B正確；若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閦負(fù)向，根據(jù)左手定則，直導(dǎo)線所受安培力方向沿y正方向，根據(jù)平衡條件有BIL＝mgtanθ，所以B＝tanθ，選項(xiàng)C正確；若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿懸線向上，根據(jù)左手定則，直導(dǎo)線所受安培力方向如圖所示(側(cè)視圖)，直導(dǎo)線不能平衡，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：BC 12.如圖所示，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的光滑圓形導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌平行且間距為L，導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒中通以自左向右的電流I時(shí)，導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37角的導(dǎo)軌上，取sin37＝0.6，cos37＝0.8，求： (1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B； (2)每個(gè)圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小FN. 解析：(1)從左向右看，受力分析如圖所示，由平衡條件得 tan37＝，F(xiàn)安＝BIL， 解得B＝. (2)設(shè)兩導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒支持力為2FN，則有 2FNcos37＝mg， 所以每個(gè)圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的支持力大小 FN＝mg. 答案：(1) (2)mg 解決電磁場中平衡問題的兩條主線 (1)正確判斷方向 ①明確電荷的電性和場的方向． ②根據(jù)左手定則結(jié)合帶電體的帶電性質(zhì)、導(dǎo)體的電流方向以及磁場方向，判定研究對象所受的安培力或洛倫茲力的方向，如11題、12題中安培力方向的判斷．根據(jù)電荷的電性和電場的方向判斷庫侖力的方向，如10題中庫侖力方向的判斷． (2)注意方法遷移 處理電磁場中的平衡問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，把方法和規(guī)律進(jìn)行遷移應(yīng)用． [限訓(xùn)練通高考] 科學(xué)設(shè)題 拿下高考高分 單獨(dú)成冊 對應(yīng)學(xué)生用書第123頁 (45分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上，靜止在水平位置(如正面圖)．現(xiàn)在通電導(dǎo)體棒所處位置加上勻強(qiáng)磁場，使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置．如果所加磁場的強(qiáng)弱不同，則磁場方向的范圍是(以下選項(xiàng)中各圖，均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小未按比例畫)( ) 解析：對導(dǎo)體棒受力分析可知，導(dǎo)體棒受到的安培力與重力和繩子的拉力的合力大小相等，方向相反，故由左手定則可以判斷出磁場的方向范圍，故C正確． 答案：C 2．(2018河南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示為三種形式的吊車的示意圖，OA為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，AB為質(zhì)量可忽略不計(jì)的拴接在A點(diǎn)的輕繩，當(dāng)它們吊起相同重物時(shí)，圖甲、圖乙、圖丙中桿OA對結(jié)點(diǎn)的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc，則它們的大小關(guān)系是( ) A．Fa>Fb＝Fc B.Fa＝Fb>Fc C．Fa>Fb>Fc D．Fa＝Fb＝Fc 解析：設(shè)重物的質(zhì)量為m，分別對三圖中的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析，桿對結(jié)點(diǎn)的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc，對結(jié)點(diǎn)的作用力方向沿桿方向，各圖中G＝mg.則在圖甲中，F(xiàn)a＝2mgcos30＝mg；在圖乙中，F(xiàn)b＝mgtan60＝mg；在圖丙中，F(xiàn)c＝mgcos30＝mg.可知Fa＝Fb>Fc，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 答案：B 3.(2018重慶高三調(diào)研)重慶一些地區(qū)有掛紅燈籠的習(xí)俗．如圖所示，質(zhì)量為m的燈籠用兩根長度一定的輕繩OA、OB懸掛在水平天花板上，O為結(jié)點(diǎn)，OA>OB，∠AOB＝90.設(shè)OA、OB對O點(diǎn)的拉力大小分別為FA、FB，輕繩能夠承受足夠大的拉力，則( ) A．FA大于FB B．若左右調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置，可使FA等于FB C．若左右調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置，可使FA、FB均大于mg D．若改掛質(zhì)量為2m的燈籠，可使FA、FB均增大mg 解析：如圖所示，對O點(diǎn)受力分析，應(yīng)用正交分解法可得FAcosα＝FBcosθ，F(xiàn)Asinα＋FBsinθ＝mg，因?yàn)镺A>OB，所以不管怎么調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置，都有α<θ，所以FA下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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- 2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 力與物體的平衡學(xué)案 2019 高考 物理 二輪 復(fù)習(xí) 專題 運(yùn)動(dòng) 物體 平衡
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