2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1講 力與物體的平衡專題突破練.doc

第1講力與物體的平衡考點一受力分析及運算 1. (受力分析)如圖1-1所示,在傾斜的滑桿上套一個質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過輕繩拉著一個質(zhì)量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動的過程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向,則()圖1-1A.環(huán)只受三個力作用B.環(huán)一定受四個力作用C.物體做勻加速運動D.輕繩對物體的拉力小于物體的重力2.(三力平衡與平行四邊形定則)如圖1-2所示,由絕緣材料制成的內(nèi)壁光滑的半圓碗固定在水平面上,O點為圓心,帶電荷量為qa、質(zhì)量為ma的a小球固定在半圓碗底端的A點,帶電荷量為qb、質(zhì)量為mb的b小球靜止于半圓碗內(nèi)的B點,此時AOB=74,由于a、b兩小球的質(zhì)量變化或電荷量變化使得b小球沿半圓碗的內(nèi)壁緩慢下滑,其恰好靜止于C點,AOC=60,此時a、b兩小球的質(zhì)量分別為ma、mb,電荷量分別為qa、qb,已知a、b兩小球均可視為帶電質(zhì)點,sin 37=0.6,則下列說法正確的是()圖1-2A.b小球受到的支持力一定大于其重力B.b小球的質(zhì)量和電荷量至少有一個應(yīng)發(fā)生變化C.可能僅是b小球的質(zhì)量mb增大至216125mbD.可能僅是a、b兩小球電荷量的乘積qaqb減小至56qaqb3.(多力平衡與正交分解)如圖1-3所示,斜面固定,平行于斜面放置的處于壓縮狀態(tài)的輕彈簧一端連接物塊A,另一端固定,最初A靜止.在A上施加與斜面成30角的恒力F,A仍靜止,下列說法正確的是()圖1-3A.A對斜面的壓力一定變小B.A對斜面的壓力可能不變C.A對斜面的摩擦力一定變大D.A對斜面的摩擦力可能變?yōu)榱?.(三維受力平衡)如圖1-4甲所示,某工地上起重機將重為G的正方形工件緩緩吊起.四根等長的鋼繩(質(zhì)量不計)一端分別固定在正方形工件的四個角上,另一端匯聚于一處掛在掛鉤上,繩端匯聚處到每個角的距離均與正方形的對角線長度相等(如圖乙所示),則每根鋼繩所受的力大小為()圖1-4A.14GB.24GC.12GD.36G歸納 1.共點力作用下的物體平衡問題,涉及受力分析、力的合成與分解、建立平衡方程等,其思維與解題過程如下:2.三維空間受力問題一般是轉(zhuǎn)化為直線或平面受力問題:選取合適的直線或平面,然后將不在直線或平面內(nèi)的力分解到選定的直線或平面內(nèi),物體在三維共點力作用下平衡,則在選定的直線或平面內(nèi)也受力平衡.考點二整體法與隔離法 1 如圖1-5所示,粗糙水平地面上放有A、B、C、D四個相同的木塊,A與C間用一輕繩相連,B帶負(fù)電,A、C、D不帶電,空間中存在一水平方向的勻強電場.若四個木塊以相同的速度一起向右勻速運動,則以下說法正確的是()圖1-5A.勻強電場方向水平向右B.B木塊受到三個力的作用C.D木塊受到水平向右的摩擦力作用D.地面對A、C兩木塊的摩擦力大小和方向是相同的導(dǎo)思 對A、B、C、D整體,在水平方向上受到幾個力作用?電場力的方向如何確定?對木塊B或D,它們是否受到摩擦力作用?歸納 整體法與隔離法是解決復(fù)雜連接體問題時常采用的方法,應(yīng)用整體法和隔離法的常見思維模板如下:運用隔離法選擇研究對象分析物體受力時,應(yīng)按照由易到難的原則.整體法和隔離法不是獨立的,對一些較復(fù)雜問題,通常需要多次選取研究對象,交替使用整體法和隔離法.式1 用兩段等長的輕質(zhì)細(xì)線將a、b兩小球連接并懸掛于O點,小球a、b分別受到水平向右的拉力F1和水平向左的拉力F2的作用,系統(tǒng)平衡時兩小球的位置情況如圖1-6所示,此時上、下兩段細(xì)線中的張力大小之比為43,則a、b兩小球的質(zhì)量之比為()圖1-6A.31 B.13 C.23 D.34式2 如圖1-7所示,在粗糙水平地面上靜止放置一個截面為三角形的斜劈,其質(zhì)量為M,兩側(cè)面的傾角分別為、,兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿斜劈的兩側(cè)面勻速下滑.若現(xiàn)在對兩物塊同時分別施加一個平行于斜劈側(cè)面的恒力F1和F2,且F1>F2,重力加速度為g,則在兩個小物塊沿斜劈側(cè)面下滑的過程中,下列說法中正確的是()圖1-7A.斜劈可能向左運動B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用C.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)gD.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g+F1sin +F2sin 式3 如圖1-8所示,豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣,兩個帶有同種電荷的小球A、B分別處于豎直墻面和水平地面,且處于同一豎直平面內(nèi).若用圖示方向的水平推力F作用于小球B,則兩球靜止于圖示位置;如果將小球B向左推動少許,并待兩球重新達到平衡時,則兩個小球的受力情況與原來相比()圖1-8A.推力F將增大B.豎直墻面對小球A的彈力減小C.地面對小球B的彈力一定不變D.地面對小球B的彈力一定不變考點三動態(tài)平衡、臨界問題 2 (多選)如圖1-9所示,帶有光滑豎直桿的三角形斜劈固定在水平地面上,放置于斜劈上的光滑小球與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連接,開始時輕繩與斜面平行.現(xiàn)給小滑塊施加一豎直向上的拉力,使小滑塊沿桿緩慢上升,整個過程中小球始終未脫離斜劈,則()圖1-9A.輕繩對小球的拉力逐漸增大B.小球?qū)π迸膲毫ο葴p小后增大C.豎直桿對小滑塊的彈力先增大后減小D.對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大導(dǎo)思 小球受到幾個力作用?小滑塊沿桿緩慢上升過程中受力是否平衡?如何選取研究對象?歸納 解決動態(tài)平衡問題的一般思路:把“動”化為“靜”,“靜”中求“動”.動態(tài)平衡問題的分析過程與處理方法如下:式1 如圖1-10所示,a、b兩細(xì)繩一端系著質(zhì)量為m的小球,另一端系在豎直放置的圓環(huán)上,小球位于圓環(huán)的中心,開始時繩a水平,繩b傾斜.現(xiàn)將圓環(huán)在豎直平面內(nèi)順時針緩慢地向右滾動至繩b水平,在此過程中()圖1-10A.繩a中的張力逐漸增大,繩b中的張力逐漸增大B.繩a中的張力逐漸減小,繩b中的張力逐漸減小C.繩a專題一力與運動第1講力與物體的平衡 高頻考點探究考點一1.B解析 物體受到重力和輕繩的拉力,因為懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運動,C、D錯誤;對環(huán)進行受力分析可知,環(huán)受到重力、輕繩對它的拉力、滑桿對它的支持力和摩擦力共四個力作用,A錯誤,B正確.2.C解析 對b進行受力分析,如圖所示,由平行四邊形定則結(jié)合幾何關(guān)系知mbg=FN,2mbgsin 2=kqaqbl2,而sin 2=l2R,整理得2mbgsin32=kqaqb4R2,則mbsin337mbsin330=qaqbqaqb.保持電荷量不變,需將b小球的質(zhì)量mb增大至216125mb;若保持質(zhì)量不變,需將a、b兩小球電荷量的乘積qaqb減小至125216qaqb,選項C正確,選項A、B、D錯誤.3.D解析 對物塊A,施加外力F前,有mgsin =kxf1,FN1=mgcos ,施加外力F后,有mgsin =kx+Fcos 30f2,FN2=Fsin 30+mgcos ,斜面對A的支持力變大(即A對斜面的壓力增大),摩擦力可能為0,選項A、B、C錯誤,選項D正確.4.D解析 設(shè)每根鋼繩所受的力為F,由平衡條件得4Fcos =G,而sin =12,則F=36G,選項D正確.考點二例1D解析 以整體為研究對象,摩擦力水平向左,因整體受力平衡,故B受到水平向右的電場力,由于B帶負(fù)電,所以勻強電場方向水平向左,選項A錯誤;B受到重力、支持力、電場力、摩擦力四個力的作用,選項B錯誤;D做勻速運動,在水平方向上所受合外力為零,故不受摩擦力作用,選項C錯誤;地面對A、C的摩擦力都是滑動摩擦力,A、C對地面的壓力相同,與地面間的動摩擦因數(shù)相同,故地面對A、C的摩擦力大小和方向是相同的,選項D正確.例1變式1B解析 設(shè)Oa和ab與豎直方向的夾角為,對a、b整體,有FOacos =(ma+mb)g;對b,有Fabcos =mbg,又知F0aFab=43,解得mamb=13,選項B正確.例1變式2C解析 在施加恒力之前,三個物體都處于平衡狀態(tài),對三個物體組成的整體受力分析,其受重力和支持力,故支持力為(M+m1+m2)g,沒有摩擦力;施加恒力之后,兩個物塊對斜劈的壓力和摩擦力不變,故斜劈的受力情況不變,斜劈仍保持靜止,斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g,與地面間沒有摩擦力,A、B、D錯誤,C正確.例1變式3C解析 設(shè)A、B處的電流方向垂直于紙面向里,C處的電流方向垂直于紙面向外,連接AC、BC,過C作AB的垂線CD,由幾何關(guān)系可知, AB=BC=AC=3R,即ABC是一個等邊三角形,根據(jù)磁感應(yīng)強度的表達式B=kIr可知,三處的電流大小相等,若A處電流對B處電流的磁場力大小為F,則A處電流對C處電流的磁場力大小也為F,B處電流對A處電流的磁場力大小也為F,B處電流對C處電流的磁場力大小也為F,故A、B錯誤;對C處電流受力分析,由力的合成得 F合=2Fcos 30=3F,C正確,D錯誤.考點三例2AD解析 對小球受力分析,其受重力、支持力和輕繩的拉力,如圖甲所示,因小滑塊沿桿緩慢上升,則輕繩與豎直方向的夾角減小,根據(jù)平衡條件結(jié)合幾何關(guān)系知,輕繩的拉力T增大,支持力N減小,根據(jù)牛頓第三定律知,小球?qū)π迸膲毫p小,選項A正確,B錯誤;對小球和小滑塊整體分析,其受重力、斜劈的支持力N、桿的支持力N、拉力F,如圖乙所示,根據(jù)平衡條件知,水平方向上有N=Nsin ,豎直方向上有F+Ncos =G,由于N減小,故N減小,F增大,選項C錯誤,D正確.例2變式1D解析 設(shè)小球的重力為G,圓環(huán)沿順時針方向滾動過程中,b繩與豎直方向的夾角為,a和b中的張力大小分別為T1、T2.由平衡條件知,兩繩中的張力的合力不變,小球受到的重力G和T1、T2組成一個閉合的三角形,T1、T2的夾角不變,由正弦定理得Gsin=T1sin=T2sin(180-),在90的范圍內(nèi),變大,故T1變大,T2變小,選項D正確.例2變式2A解析 當(dāng)環(huán)A與桿間的摩擦力為最大靜摩擦力時,A、B間的距離最大,設(shè)此時細(xì)線與桿的夾角為,對環(huán)A,有FTcos =FN,FN=FTsin ,解得=1tan,而cos =xl,則最大距離x=l1+2,選項A正確.例2變式3D解析 對結(jié)點C受力分析可知,橡皮條的彈力F1滿足: 2F1cos 30=F,則F1=33F,對小環(huán)受力分析可知,橡皮條的拉力F1水平向右,大圓環(huán)對小環(huán)的彈力N沿半徑方向,若F沿水平方向,則N=0,此時F=F1=33F,選項A錯誤;若F沿豎直方向,則一定是豎直向上,此時N的方向背離圓心,由平衡條件結(jié)合幾何關(guān)系可知,F=F1tan 30=13F,選項B錯誤;根據(jù)平行四邊形定則可知,F最大值趨于無窮大,當(dāng)F與過B點的半徑垂直時,有最小值,為Fmin=F1sin 30=36F,選項C錯誤,D正確.中的張力逐漸減小,繩b中的張力逐漸增大D.繩a中的張力逐漸增大,繩b中的張力逐漸減小式2 如圖1-11所示,在水平桿MN上套有兩個質(zhì)量不計的小環(huán)A和B,一長度為l、不可伸長的細(xì)線兩端分別系在環(huán)A、B上,并在細(xì)線中點掛一質(zhì)量為m的物塊.已知環(huán)A、B與桿間的動摩擦因數(shù)均為,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.當(dāng)系統(tǒng)平衡時,小環(huán)A、B間的最大距離為()圖1-11A.l1+2B.l1+C.l1+2D.l1+式3 如圖1-12所示,光滑圓環(huán)豎直固定,A為最高點,橡皮條上端固定在A點,下端連接一套在圓環(huán)上的輕質(zhì)小環(huán),小環(huán)位于B點,AB與豎直方向的夾角為30,用光滑鉤拉橡皮條中點,將橡皮條中點拉至C點時,鉤的拉力大小為F.為保持小環(huán)靜止于B點,需給小環(huán)施加一作用力F,下列說法中正確的是()圖1-12A.若F沿水平方向,則F=32FB.若F沿豎直方向,則F=33FC.F的最大值為33FD.F的最小值為36F