2019届二轮复习专题一第1讲　力与物体的平衡课件（62张） 62页

专题一 力与运动 第1讲　力与物体的平衡 建体系 • 记要点 研考向 • 提能力 做真题 • 明考向 目 录 ONTENTS C 4 限训练 • 通高考 1. (2017· 高考全国卷 Ⅱ ， T16) 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 ( 　　 ) 答案： C 2 ． (2017· 高考全国卷 Ⅲ ， T17) 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为 80 cm. 将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为 100 cm ；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 ． 86 cm B ． 92 cm C ． 98 cm D ． 104 cm 答案： B 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 4. (2015· 高考全国卷 Ⅰ ， T24) 如图所示， 一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相 同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中， 磁场的磁感应强度大小为 0.1 T ，方向 垂直于纸面向里；弹簧上端固定， 下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 Ω. 已知开关断开时两弹簧的伸长量均为 0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm. 重力加速度大小取 10 m/s 2 . 判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量． ■ 命题特点与趋势 —— 怎么考 1 ． 物体的平衡条件及其应用历来是高考的热点，它不仅涉及力学中共点力的平衡，还常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡问题． 2 ．应用整体法和隔离法分析物体的受力特点及平衡问题是考生必须掌握的方法，也是高考考查的重点． 3 ． “ 整体法、隔离法 ” 在受力分析中的应用，物体的 “ 动态平衡 ” 问题在 2019 年复习中应引起重视． ■ 解题要领 —— 怎么做 解决物体的平衡问题，一是要认清物体平衡状态的特征和受力环境，这是分析平衡问题的关键；二是要灵活运用处理力学平衡问题的基本方法 ( 如合成法、正交分解法、效果分解法、三角形相似法等 ) 来解答；三是要有辨析图形几何关系的能力． 受力分析的三点注意 (1) 在 分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析． (2) 采用整体法进行受力分析时，要注意系统内各个物体的状态应该相同． (3) 当直接分析一个物体的受力不方便时，可转移研究对象，先分析另一个物体的受力，再根据牛顿第三定律分析该物体的受力，此法叫 “ 转移研究对象法 ”． 1 ． ( 多选 ) (2018· 辽宁大连高三质检 ) 如图所示，地面上固定着一个斜面，上面叠放上着 A 、 B 两个物块并均处于静止状态．现对物块 A 施加一斜向上的作用力 F ， A 、 B 两个物块始终处于静止状态．则木块 B 的受力个数可能是 ( 　　 ) A ． 3 个　　　　　　 B.4 个 C ． 5 个 D ． 6 个 解析： 对 A 受力分析可得， A 受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力 F 、竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力，对 B 受力分析可得， B 受重力、 A 对 B 的压力、斜面的支持力、 A 对 B 向左的摩擦力，若斜面对 B 没有摩擦力则 B 受到 4 个力作用，若斜面对 B 有摩擦力则 B 受 5 个力作用，选项 A 、 D 错误， B 、 C 正确． 答案： BC 2. 如图，一个 L 形木板 ( 上表面光滑 ) 放在斜面体上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的木块相连．斜面体放在平板小车上，整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动，不计空气阻力，则关于各物体的受力情况，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． L 形木板受 4 个力的作用 B ．斜面体可能只受 2 个力作用 C ．木块受 2 个力作用 D ．斜面体不可能受平板小车对它的摩擦力作用 解析： 先把 L 形木板、木块、斜面体看成一个整体进行分析，受重力、小车的支持力，选项 D 正确；隔离木块进行分析，其受重力、 L 形木板的支持力、弹簧的弹力 ( 沿斜面向上 ) 三个力作用处于平衡状态，选项 C 错误；隔离 L 形木板进行分析，其受重力、斜面体的支持力、弹簧的弹力 ( 沿斜面向下 ) 、木块的压力、斜面体对它的摩擦力 5 个力作用，选项 A 错误；隔离斜面体进行分析，其受重力、小车的支持力、 L 形木板对它的压力和摩擦力 4 个力作用，选项 B 错误． 答案： D 3.( 多选 ) (2018· 江西南昌三中摸底 ) 如图所示，穿在一根光滑的固定杆上的小球 A 、 B 连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面成 θ 角，不计所有摩擦，当两球静止时， OA 绳与杆的夹角为 θ ， OB 绳沿竖直方向，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．小球 A 可能受到 2 个力的作用 B ．小球 A 一定受到 3 个力的作用 C ．小球 B 可能受到 3 个力的作用 D ．细绳对 A 的拉力与对 B 的拉力大小相等 解析： 对 A 球受力分析可知， A 受到重力、细绳的拉力以及杆对 A 球的弹力，三个力的合力为零，故 A 错误， B 正确；对 B 球受力分析可知， B 受到重力、细绳的拉力，两个力的合力为零，杆对 B 球没有弹力，否则 B 不能平衡，故 C 错误；定滑轮不改变力的大小，即细绳对 A 的拉力与对 B 的拉力大小相等，故 D 正确． 答案： BD [ 方法技巧 ] 受力分析的四种方法 (1) 假设法： 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断假设是否成立． (2) 整体法： 将几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法，如第 2 题中，研究斜面体和平板小车间作用力时，将 L 形木板、木块和斜面体看成一个整体． (3) 隔离法： 将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法，如第 1 题中，对 A 、 B 两物体单独分析，研究其受力个数． (4) 动力学分析法： 对变速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法． [ 思路探究 ] 　 (1) 跨过滑轮两侧细绳上的弹力有什么特点？ (2) 物体受力个数多于三个力时，一般如何处理？ [ 答案 ] 　 ACD [ 方法技巧 ] 处理平衡问题常用的三种方法 (1) 合成法： 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向，如例题中，细绳 CO 的拉力与跨过滑轮的两细绳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： 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件． (3) 正交分解法： 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件． 4 ． (2018· 山东潍坊高三期末 ) 如图所示，质量为 m 的物体置于光滑半球上，物体与球心 O 的连线跟水平方向的夹角为 θ . 水平推力 F 作用在物体上，物体与半球均处于静止状态，则 F 与 mg 的关系正确的是 ( 　　 ) A ． F ＝ mg sin θ 　　　 B. F ＝ mg cos θ C ． F ＝ mg tan θ D ． F ＝ mg cot θ 解析： 物体受到重力、沿半径向外的支持力和水平向右的推力，三个力平衡，则有 F N sin θ ＝ mg ， F N cos θ ＝ F ，联立解得 F ＝ mg cot θ ，选项 D 正确． 答案： D 5 ．如图所示，物块 A 和滑环 B 用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环 B 套在与竖直方向成 θ ＝ 37° 的粗细均匀的固定杆上，连接滑环 B 的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环 B 恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数 μ ＝ 0.4 ，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块 A 和滑环 B 的质量之比为 ( 　　 ) 6. 将一横截面为扇形的物体 B 放在水平面上，一小滑块 A 放在物体 B 上，如图所示，除了物体 B 与水平面间的摩擦力之外，其余接触面的摩擦力均可忽略不计，已知物体 B 的质量为 M ，滑块 A 的质量为 m ，当整个装置静止时，滑块 A 与物体 B 接触的切面与竖直挡板之间的夹角为 θ . 已知重力加速度为 g ，则下列选项正确的是 ( 　　 ) 答案： C [ 典例展示 2] 　 如 图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点．现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力 F N 以及绳对小球的拉力 F T 的变化情况是 ( 　　 ) A ． F N 保持不变， F T 不断增大 B ． F N 不断增大， F T 不断减小 C ． F N 保持不变， F T 先增大后减小 D ． F N 不断增大， F T 先减小后增大 [ 思路探究 ] 　分析求解本题，必须明确以下问题： (1) 用水平力缓慢推动斜面体时，小球在斜面上处于什么状态？ (2) 小球在斜面上无摩擦滑动过程中，受到哪些力的作用？哪些力不变，哪些力变化？ 方法二：图解法 　由于用水平力 F 缓慢推动斜面体，故小球处于动态平衡状态．小球受到大小方向均不变的重力、方向不变的支持力、方向大小均变化的细绳的拉力，三个力构成封闭的三角形，画出小球受力示意图如图乙所示．当细绳与斜面平行时，细绳拉力 F T2 与支持力方向垂直，细绳拉力最小．当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，细绳拉力为 F T4 ，所以 F T 先减小后增大，而此过程中斜面对小球的支持力 F N 一直增大，选项 D 正确． [ 答案 ] 　 D [ 方法技巧 ] “ 三法 ” 巧解动态平衡问题 (1) 图解法： 如果物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，此时可 用图解法，画出不同状态下力的矢量图，判断第三个力的变化情况．如例题中小球重力大小方向不变，斜面对小球支持力方向不变，可用图解法． (2) 解析法： 如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化，如例题中的方法一，写出表达式分析 β 角的变化． (3) 相似三角形法： 如果物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法． 7 ． ( 多选 ) (2017· 高考天津卷 ) 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，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．绳的右端上移到 b ′ ，绳子拉力不变 B ．将杆 N 向右移一些，绳子拉力变大 C ．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D ．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂 点右移 则 sin α 为定值， α 为定值， cos α 为定值，绳子的拉力保持不变，故 A 正确， C 错误；当换挂质量更大的衣服时， d 、 l 不变，则 sin α 为定值， α 不变，故衣架悬挂点不变，选项 D 错误；将杆 N 向右移一些， d 增大，则 sin α 增大， cos α 减小，绳子的拉力增大，故 B 正确． 答案： AB 8. 如图所示是一个简易起吊设施的示意图， AC 是质量不计的撑杆， A 端与竖直墙之间用铰链连接，一滑轮固定在 A 点正上方， C 端吊一重物．现施加一拉力 F 将重物 P 缓慢向上拉，在 AC 杆达到竖直状态前 ( 　　 ) A ． BC 绳中的拉力 F T 越来越大 B ． BC 绳中的拉力 F T 越来越小 C ． AC 杆中的支持力 F N 越来越大 D ． AC 杆中的支持力 F N 越来越小 答案： B 9 ． (2018· 福建厦门市高三 5 月调研 ) 如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上，三条细绳结于 O 点．一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块 P ，一条绳连接小球 Q ， P 、 Q 两物体处于静止状态，另一条绳 OA 受外力 F 的作用，处于水平方向，现缓慢逆时针改变绳 OA 的方向至 θ <90° ，且保持结点 O 位置不变，整个装置始终处于静止状态．下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．绳 OA 的拉力一直减小 B ．绳 OB 的拉力一直增大 C ．地面对斜面体有向右的摩擦力 D ．地面对斜面体的支持力不断减小 解析： 对结点 O 受力分析，受与小球连接的绳的拉力，大小为 mg ，绳 OB 的拉力 F T 和 OA 绳的拉力，大小为 F ，三力平衡，保持结点 O 位置不变，则绳 OB 的方向不变，做矢量三角形如图所示，可知当绳 OA 与绳 OB 垂直时，外力 F 最小，所以改变绳 OA 的方向至 θ <90° 的过程中，绳 OA 的拉力 F 先减小再增大，连接物块的 OB 绳子的张力 F T 一直在减小，选项 A 、 B 错误；以斜面和 P 、 Q 整体为研究对象， 根据平衡条件，地面对斜面体的摩擦力与 OA 绳子水平方向的分力等大反向，即水平向左， 选项 C 错误；根据竖直方向受力平衡 F N ＋ F y ＝ M 总 g ，由于绳 OA 拉力的竖直分力 F y 不断增大， 则地面对斜面体的支持力 F N 不断减小，选项 D 正确． 答案： D 答案： B 11 ． ( 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 ′ 点，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿 x 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 θ ，则磁感应强度方向和大小可能为 ( 　　 ) 答案： BC 12. 如图所示，一质量为 m 的导体棒 MN 两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为 L ，导轨处在竖直方向的匀强磁场中，当导体棒中通以自左向右的电流 I 时，导体棒静止在与竖直方向成 37° 角的导轨上，取 sin 37° ＝ 0.6 ， cos 37° ＝ 0.8 ，求： (1) 磁场的磁感应强度 B ； (2) 每个圆导轨对导体棒的支持力大小 F N . [ 方法技巧 ] 解决电磁场中平衡问题的两条主线 (1) 正确判断方向 ① 明确电荷的电性和场的方向． ② 根据左手定则结合带电体的带电性质、导体的电流方向以及磁场方向，判定研究对象所受的安培力或洛伦兹力的方向，如 11 题、 12 题中安培力方向的判断．根据电荷的电性和电场的方向判断库仑力的方向，如 10 题中库仑力方向的判断． (2) 注意方法迁移 处理电磁场中的平衡问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，把方法和规律进行迁移应用． 限训练 • 通高考 点击进入 word....