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2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練一 力與場(chǎng)內(nèi)物體的平衡
專題定位 本專題解決的是受力分析和共點(diǎn)力平衡問題.高考對(duì)本專題內(nèi)容的考查主要有:①對(duì)各種性質(zhì)力特點(diǎn)的理解;②共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用.考查的主要物理方法和思想有:①整體法和隔離法;②假設(shè)法;③合成法;④正交分解法;⑤矢量三角形法;⑥相似三角形法;⑦等效思想;⑧分解思想.
應(yīng)考策略 深刻理解各種性質(zhì)力的特點(diǎn).熟練掌握分析共點(diǎn)力平衡問題的各種方法.
1.彈力
(1)大小:彈簧在彈性限度內(nèi),彈力的大小可由胡克定律F=kx計(jì)算;一般情況下物體間相互作用的彈力可由平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來求解.
(2)方向:一般垂直于接觸面(或切面)指向形變恢復(fù)的方向;繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向.
2.摩擦力
(1)大?。夯瑒?dòng)摩擦力Ff=μFN,與接觸面的面積無關(guān);靜摩擦力0
φN,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
12.一根套有細(xì)環(huán)的粗糙桿水平放置,帶正電的小球A通過絕緣細(xì)線系在細(xì)環(huán)上,另一帶正電的小球B固定在絕緣支架上,A球處于平衡狀態(tài),如圖11所示.現(xiàn)將B球稍向右移動(dòng),當(dāng)A小球再次平衡(該過程A、B兩球一直在相同的水平面上)時(shí),細(xì)環(huán)仍靜止在原位置,下列說法正確的是( )
圖11
A.細(xì)線對(duì)帶電小球A的拉力變大
B.細(xì)線對(duì)細(xì)環(huán)的拉力保持不變
C.細(xì)環(huán)所受的摩擦力變大
D.粗糙桿對(duì)細(xì)環(huán)的支持力變大
答案 AC
解析 如圖甲所示,以細(xì)環(huán)、細(xì)線及小球A組成的整體為研究對(duì)象受力分析,整體的重力、桿的支持力、靜摩擦力、水平向右的庫(kù)侖斥力,由平衡可知FN=mAg+m環(huán)g,F(xiàn)=Ff,知粗糙桿對(duì)細(xì)環(huán)的支持力不變,再由小球A的受力分析如圖乙知,當(dāng)B球稍向右移動(dòng)時(shí),由庫(kù)侖定律知,F(xiàn)增大,F(xiàn)f增大,小球A的重力不變,它們的合力與細(xì)線的拉力等大反向,故由力的合成知當(dāng)F增大時(shí)細(xì)線的拉力也增大,綜合以上分析知,A、C選項(xiàng)正確.
甲 乙
13.如圖12所示,空間正四棱錐型的底面邊長(zhǎng)和側(cè)棱長(zhǎng)均為a,水平底面的四個(gè)頂點(diǎn)處均固定著電量為+q的小球,頂點(diǎn)P處有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球,在庫(kù)侖力和重力的作用下恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).若將P處小球的電荷量減半,同時(shí)加豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度E,此時(shí)P處小球仍能保持靜止.重力加速度為g,靜電力常量為k,則所加勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為( )
圖12
A. B.
C. D.
答案 D
解析 設(shè)P處的帶電小球電量為Q,根據(jù)庫(kù)侖定律可知,則P點(diǎn)小球受到各個(gè)頂點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為F=;根據(jù)幾何關(guān)系可知,正四棱錐型的側(cè)棱與豎直線的夾角為45;再由力的分解法則,可有:4=mg;若將P處小球的電荷量減半,則四個(gè)頂點(diǎn)的電荷對(duì)P的小球的庫(kù)侖力合力為:F′=;當(dāng)外加勻強(qiáng)電場(chǎng)后,再次平衡,則有:+E=mg;解得:E=,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤.
14.如圖13所示,ACD、EFG為兩根相距L的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌,它們被豎直固定在絕緣水平面上,CDGF面與水平面成θ角.兩導(dǎo)軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩根質(zhì)量均為m、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,兩金屬細(xì)桿的電阻均為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì).當(dāng)ab以速度v1沿導(dǎo)軌向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.以下說法正確的是( )
圖13
A.回路中的電流強(qiáng)度為
B.a(chǎn)b桿所受摩擦力為mgsin θ
C.cd桿所受摩擦力為μ(mgsin θ+)
D.μ與v1大小的關(guān)系為μ(mgsin θ+)=mgcos θ
答案 CD
解析 ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv1;回路中感應(yīng)電流為I==,故A錯(cuò)誤.a(chǎn)b桿勻速下滑,F(xiàn)安=BIL=,方向沿軌道向上,則由平衡條件得:ab桿所受的摩擦力大小為Ff=mgsin θ-F安=mgsin θ-,故B錯(cuò)誤.cd桿所受的安培力大小也等于F安,方向垂直于導(dǎo)軌向下,則cd桿所受摩擦力:Ff′=μFN=μ(mgsin θ+F安)=μ(mgsin θ+),故C正確.根據(jù)cd桿受力平衡得:mgsin(90-θ)=Ff′=μ(mgsin θ+),則得μ與v1大小的關(guān)系為μ(mgsin θ+)=mgcos θ,故D正確.
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