物理備課資料 一 物體的平衡 熱點剖析 物體的平衡

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1、高考熱點剖析物體的平衡高考熱點剖析物體的平衡全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20172017年年卷卷,17(,17(單物體單物體靜態(tài)平衡靜態(tài)平衡) )20162016年年卷卷,19(,19(多物體多物體靜態(tài)平衡靜態(tài)平衡) )20162016年年卷卷,17(,17(多多物體靜態(tài)平衡物體靜態(tài)平衡) )20172017年年卷卷,16,16( (物體動態(tài)平衡物體動態(tài)平衡) )已知固定在水平天花板已知固定在水平天花板上的輕質彈性繩兩端的上的輕質彈性繩兩端的距離距離, ,已知將鉤碼掛在已知將鉤碼掛在彈性繩的中點時彈性繩彈性繩的中點時彈性繩的長度的長度, ,求將彈性繩的求將彈性繩的兩端緩慢移至同一點時兩

2、端緩慢移至同一點時彈性繩的總長度彈性繩的總長度光滑的輕滑輪光滑的輕滑輪, ,粗糙的水粗糙的水平桌面平桌面, ,外力外力F F方向不變方向不變, ,大小在一定范圍內變化大小在一定范圍內變化, ,判斷繩判斷繩OOOO的張力、的張力、b b所所受支持力、連接受支持力、連接a a和和b b的的繩的張力以及繩的張力以及b b與桌面間與桌面間的摩擦力的變化情況的摩擦力的變化情況兩個輕環(huán)套在固定兩個輕環(huán)套在固定圓弧上圓弧上, ,一細線穿過一細線穿過兩輕環(huán)兩端各系一兩輕環(huán)兩端各系一小球小球, ,在細線上懸掛在細線上懸掛一物塊一物塊, ,求物塊的求物塊的質量質量物塊在拉力物塊在拉力F F水平水平作用、與水平面作

3、用、與水平面成成6060角作用下角作用下, ,都能做勻速直線都能做勻速直線運動運動, ,求動摩擦求動摩擦因數因數全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20162016年年卷卷, ,14(14(動態(tài)平衡動態(tài)平衡) )20172017年年卷卷, ,21(21(動態(tài)平衡動態(tài)平衡) )20132013年年卷卷,15,15( (臨界極值問題臨界極值問題) )20122012年全國卷年全國卷,24,24( (臨界極值問題臨界極值問題) )物體用輕繩懸物體用輕繩懸掛于天花板上掛于天花板上, ,用水平力用水平力F F緩慢緩慢拉動繩的中點拉動繩的中點, ,分析水平力分析水平力F F及及繩繩OAOA段拉力段拉力T

4、T的的變化情況變化情況柔軟輕繩柔軟輕繩ONON的的O O端固定端固定, ,中間拴中間拴一重物一重物, ,用手拉用手拉住住N N端端, ,將重物緩將重物緩慢拉起慢拉起, ,且角且角不變不變, ,分析分析MN,OMMN,OM上的張力變化上的張力變化情況情況在固定斜面上的一物在固定斜面上的一物塊受到一外力塊受到一外力F F的作的作用用,F,F平行于斜面向上平行于斜面向上. .若要物塊在斜面上保若要物塊在斜面上保持靜止持靜止,F,F的取值應有的取值應有一定范圍一定范圍, ,已知其最大已知其最大值和最小值分別為值和最小值分別為F F1 1和和F F2 2(F(F2 20).0).分析可求分析可求出哪些物

5、理量出哪些物理量設拖把頭的質量為設拖把頭的質量為m,m,拖拖桿質量可忽略桿質量可忽略; ;拖把頭拖把頭與地板之間的動摩擦因與地板之間的動摩擦因數為常數數為常數,重力加速重力加速度為度為g.g.若拖把頭在地板若拖把頭在地板上勻速移動上勻速移動, ,求推拖把求推拖把的力的大小的力的大小, ,以及夾角以及夾角變化時臨界角的正變化時臨界角的正切值切值全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20132013年年卷卷,18(,18(電電場中的平衡場中的平衡) )20152015年年卷卷,24(,24(磁磁場中的平衡場中的平衡) )20162016年年卷卷,24(,24(電磁感應中電磁感應中的平衡的平衡) )電

6、小球在勻強電場電小球在勻強電場中平衡中平衡, ,求場強求場強水平金屬棒用兩彈水平金屬棒用兩彈簧懸掛在勻強磁場簧懸掛在勻強磁場中中, ,先斷開開關先斷開開關, ,后后閉合開關閉合開關, ,根據不同根據不同的伸長量求金屬棒的伸長量求金屬棒的質量的質量兩絕緣斜面是固定的兩絕緣斜面是固定的, ,兩金屬兩金屬棒用兩根柔軟輕導線連成閉棒用兩根柔軟輕導線連成閉合回路合回路, ,兩金屬棒與斜面間有兩金屬棒與斜面間有摩擦摩擦, ,右斜面上存在垂直于斜右斜面上存在垂直于斜面向上的勻強磁場面向上的勻強磁場, ,金屬棒金屬棒abab勻速下滑勻速下滑, ,求金屬棒求金屬棒abab上的安上的安培力培力技技法法提提煉煉1.

7、1.牢記一個原理牢記一個原理, ,萬變不離其宗萬變不離其宗: :合外力為零是平衡條件合外力為零是平衡條件. .2.2.熟記三種方法熟記三種方法, ,解題暢通無阻解題暢通無阻:(1):(1)受力分析是任何力學問題的基礎受力分析是任何力學問題的基礎;(2);(2)與與系統(tǒng)相關的問題系統(tǒng)相關的問題, ,整體、隔離巧選用整體、隔離巧選用;(3);(3)解答動態(tài)平衡問題有三法解答動態(tài)平衡問題有三法: :圖解法、圖解法、解析法及相似三角形法解析法及相似三角形法. .3.3.受力分析多畫圖受力分析多畫圖, ,數學關系能解決數學關系能解決. .4.4.幾個好用的結論幾個好用的結論, ,要牢記巧用要牢記巧用:(

8、1):(1)多力平衡時任何幾個力的合力與其余力多力平衡時任何幾個力的合力與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, ,則表示這三個力的有向線段首尾相接組則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個封閉三角形成一個封閉三角形. .5.5.臨界問題臨界問題: :多用假設法多用假設法; ;極值問題極值問題: :選用解析法與圖解法選用解析法與圖解法. .常常考考類類型型1.1.多物體的靜態(tài)平衡問題多物體的靜態(tài)平衡問題2.2.物體的動態(tài)平衡問題物體的動態(tài)平衡問題3.3.涉及彈簧的共點力的平衡問題涉及彈簧的共點力的平衡問題4.4.電磁場中的平衡問題電磁場中的平衡問題5.5.

9、平衡中的臨界與極值問題平衡中的臨界與極值問題【熱點集訓熱點集訓】1.1.多物體的平衡多物體的平衡(20172017贛州十三縣聯(lián)考贛州十三縣聯(lián)考)A,B,C)A,B,C三個物體通過細線和光滑的三個物體通過細線和光滑的滑輪相連滑輪相連, ,處于靜止狀態(tài)處于靜止狀態(tài), ,如圖所示如圖所示,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,動滑輪的質量不計動滑輪的質量不計, ,打開箱子下端開口打開箱子下端開口, ,使沙子均勻流出使沙子均勻流出, ,經過時間經過時間t t0 0流完流完, ,則則圖中表示在這過程中桌面對物體圖中表示在這過程中桌面對物體B B的摩擦力的摩擦力f

10、 f隨時間的變化關系的是隨時間的變化關系的是( ( ) )C C 解析解析: :設繩子的張力大小為設繩子的張力大小為T.T.以以A,BA,B兩個物體組成的整體作為研究對象兩個物體組成的整體作為研究對象, ,根根據平衡條件得據平衡條件得, ,桌面對物體桌面對物體B B的摩擦力的摩擦力f=2T.f=2T.設設t t時刻沙子流掉的重力為時刻沙子流掉的重力為G,G,則則G=kt,tG=kt,t時刻對時刻對C C由平衡條件得由平衡條件得2T=2G-G,2T=2G-G,則有則有f=2G-G=2G-kt,f=2G-G=2G-kt,可見可見,f,f與與t t是線性關系是線性關系,f,f- -t t圖像是向下傾

11、斜的直線圖像是向下傾斜的直線. .當當t=0t=0時時,f=2G,t=t,f=2G,t=t0 0時時,f=G.,f=G.故故選項選項C C正確正確. .2.2.電場力作用下物體的平衡問題電場力作用下物體的平衡問題(20172017浙江舟山模擬浙江舟山模擬) )( (多選多選) )A,BA,B兩球帶等量兩球帶等量異種電荷異種電荷, ,帶電荷量均為帶電荷量均為2 21010-5-5 C, C,兩球質量均為兩球質量均為0.72 0.72 kg,Akg,A球通過絕緣細線吊球通過絕緣細線吊在天花板上在天花板上,B,B球一端固定絕緣棒球一端固定絕緣棒, ,現將現將B B球放在某一位置球放在某一位置, ,能

12、使絕緣細線伸直能使絕緣細線伸直,A,A球靜止且與豎直方向的夾角為球靜止且與豎直方向的夾角為3030,g,g取取10 m/s10 m/s2 2, ,靜電力常量靜電力常量k=9k=910109 9 N Nm m2 2/C/C2 2, ,則則B B球到球到A A球的距離可能為球的距離可能為( ( ) )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.安培力作用下導體的平衡問題安培力作用下導體的平衡問題(20172017河北唐山調研河北唐山調研) )如圖所示如圖所示, ,兩平行的兩平行的粗糙金屬導軌水平固定在勻強磁場中粗糙金屬導軌水平

13、固定在勻強磁場中, ,磁感應強度為磁感應強度為B,B,導軌寬度為導軌寬度為L,L,一端與一端與電源連接電源連接. .一質量為一質量為m m的金屬棒的金屬棒abab垂直于平行導軌放置并接觸良好垂直于平行導軌放置并接觸良好, ,金屬棒與金屬棒與導軌間的動摩擦因數為導軌間的動摩擦因數為= ,= ,在安培力的作用下在安培力的作用下, ,金屬棒以金屬棒以v v0 0的速度向右勻速的速度向右勻速運動運動, ,通過改變磁感應強度的方向通過改變磁感應強度的方向, ,可使流過導體棒的電流最小可使流過導體棒的電流最小, ,此時磁感應此時磁感應強度的方向與豎直方向的夾角為強度的方向與豎直方向的夾角為( ( ) )A

14、.37A.37B.30B.30C.45C.45D.60D.6033B B 4.4.涉及彈簧的共點力平衡問題涉及彈簧的共點力平衡問題 如圖所示如圖所示, ,質量均為質量均為1 kg1 kg的小球的小球a,ba,b在輕彈簧在輕彈簧A,BA,B及外力及外力F F的作用下處于平衡狀態(tài)的作用下處于平衡狀態(tài), ,其中其中A,BA,B兩個彈簧的勁度系數均為兩個彈簧的勁度系數均為5 N/cm,5 N/cm,B B彈簧上端與天花板固定連接彈簧上端與天花板固定連接, ,軸線與豎直方向的夾角為軸線與豎直方向的夾角為6060,A,A彈簧豎直彈簧豎直,g,g取取10 m/s10 m/s2 2, ,則以下說法正確的是則以

15、下說法正確的是( ( ) )A.AA.A彈簧的伸長量為彈簧的伸長量為3 cm3 cmB.B.外力外力F=10 NF=10 NC.BC.B彈簧的伸長量為彈簧的伸長量為4 cm4 cmD.D.突然撤去外力突然撤去外力F F瞬間瞬間,b,b球加速度為球加速度為0 0D D 3B B 6.6.用解析法分析動態(tài)平衡問題用解析法分析動態(tài)平衡問題 如圖所示如圖所示, ,一根不可伸長的輕繩兩端連接兩一根不可伸長的輕繩兩端連接兩輕環(huán)輕環(huán)A,B,A,B,兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上. .輕繩繞過光滑的輕小滑輕繩繞過光滑的輕小滑輪輪, ,重物懸掛于滑輪下重物懸掛于滑輪

16、下, ,始終處于靜止狀態(tài)始終處于靜止狀態(tài). .下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.只將環(huán)只將環(huán)A A向下移動少許向下移動少許, ,繩上拉力變大繩上拉力變大, ,環(huán)環(huán)B B所受摩擦力變小所受摩擦力變小B.B.只將環(huán)只將環(huán)A A向下移動少許向下移動少許, ,繩上拉力不變繩上拉力不變, ,環(huán)環(huán)B B所受摩擦力不變所受摩擦力不變C.C.只將環(huán)只將環(huán)B B向右移動少許向右移動少許, ,繩上拉力變大繩上拉力變大, ,環(huán)環(huán)A A所受桿的彈力不變所受桿的彈力不變D.D.只將環(huán)只將環(huán)B B向右移動少許向右移動少許, ,繩上拉力不變繩上拉力不變, ,環(huán)環(huán)A A所受桿的彈力變小所受桿的彈力變小B

17、B 解析解析: :輕繩繞過滑輪輕繩繞過滑輪, ,繩上張力大小處處相等繩上張力大小處處相等, ,則易知滑輪兩側繩子與豎直方則易知滑輪兩側繩子與豎直方向夾角相等向夾角相等, ,設為設為,設滑輪左側繩長為設滑輪左側繩長為x,x,右側繩長為右側繩長為y,y,總繩長總繩長x+yx+y=l.=l.兩環(huán)兩環(huán)A,BA,B水平距離為水平距離為d,d,則有則有d=d=xsinxsin +ysin+ysin = =lsinlsin ,sin,sin = , = ,當環(huán)當環(huán)A A向下向下移動少許移動少許, ,如圖如圖1 1所示所示, ,因因d d不變不變, ,且繩長不變且繩長不變, ,則則不變不變, ,而而2Fcos

18、 =mg,2Fcos =mg,可知可知繩上拉力繩上拉力F F不變不變. .選環(huán)選環(huán)B B為研究對象為研究對象, ,由由F Ff f= =FsinFsin , ,可知環(huán)可知環(huán)B B所受摩擦力不變所受摩擦力不變, ,選項選項A A錯誤錯誤,B,B正確正確; ;環(huán)環(huán)B B向右移動少許向右移動少許, ,如圖如圖2 2所示所示, ,因因d d變大變大, ,而繩長不變而繩長不變, ,則則增大增大, ,可知繩上拉力變大可知繩上拉力變大. .以環(huán)以環(huán)A A為研究對象為研究對象, ,由由F FN N= =FsinFsin , ,可知環(huán)可知環(huán)A A所受桿所受桿的彈力變大的彈力變大, ,選項選項C,DC,D錯誤錯誤. .dl