2018届二轮复习力与运动课件（共29张）（全国通用） 29页

第 1 讲　力与物体的平衡 第一 篇 专题一 力与运动 热点精练 1 　 受力分析 热点 精练 2 　 物体静态平衡 栏目索引 热点 精练 3 　 动态平衡问题 热点 精练 4 　 电学中的物体平衡 热点精练 1 　 受力分析 知识方法链接 1. 受力分析的两个顺序 ( 1) 先场力 ( 重力、电场力、磁场力 ) 后接触力 ( 先弹力后摩擦力 ). (2) 先分析 “ 确定的力 ” ，再由 “ 确定的力 ” 判断 “ 不确定的力 ”. 2. 受力分析的三个检验角度 (1) 明确各力的施力物体和受力物体，找不到施力物体的力是不存在的 . (2) 判断物体能否保持原状态 . (3) 转换研究对象 ( 隔离 → 整体或整体 → 隔离 ) 再做受力分析，判断是否吻合 . 3. 受力分析的常用方法 整体法与隔离法：研究系统外的物体对系统整体的作用力时用整体法；研究系统内物体之间的相互作用力时用隔离法 . 遇到多物体平衡时一般整体法与隔离法结合着用，一般先整体后隔离 . 真题模拟精练 答案 解析 1 .( 多选 )(2017· 湖北省部分重点中学调研 ) 如图 1 所示，顶角为 θ 的光滑圆锥体固定在水平面上，一质量为 m 的均质圆环套在圆锥体上，重力加速度大小为 g ，下列判断正确的 是 A. 圆锥体对圆环的弹力方向垂直于圆锥的侧面 B. 圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上 C. 圆环的张力不为零 D. 圆环的张力方向指向圆环的 圆心 图 1 √ √ 2 3 1 解析 　 因为圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡，则圆锥体对圆环的作用力等于圆环的重力，即 F ＝ mg ，方向与重力的方向相反，即圆锥体对圆环的弹力方向竖直向上，故 A 错误， B 正确 ； 质量 为 m 的均质圆环套在圆锥体上，圆环有被撑开的趋势，所以圆环的张力不能为零，故 C 正确 ； 圆环 的张力方向沿圆环的切线方向，故 D 错误 . 故选 B 、 C. 2 3 1 2.(2017· 山东烟台市模拟 ) 如图 2 所示，质量均为 m 的相同工件 a 、 b ，横截面为平行四边形，靠在一起置于水平面上，它们的侧面与水平面的夹角为 θ . 己知 a 、 b 间相接触的侧面是光滑的，当在工件 b 上加一水平推力 F 时，两工件一起向左匀速运动，则下列说法正确的是 A. 工件 a 对地面的压力等于工件 b 对地面的压力 B. 工件 a 对地面的压力小于工件 b 对地面的压力 C. 工件 a 受到的摩擦力等于工件 b 受到的摩擦力 D. 工件 a 受到的摩擦力大于工件 b 受到的 摩擦力 图 2 答案 解析 √ 2 3 1 解析 　 以 a 为研究对象进行受力分析如图所示，由于 b 对 a 产生斜向左上方的弹力 F 弹 的作用，使得 a 对地面 的 压力 小于 mg ；根据牛顿第三定律可知， a 对 b 产生斜 向 右下方 的弹力，使得 b 对地面的压力大于 mg ，所以 A 错 误 ， B 正确 ； 根据 F f ＝ μF N 可知，工件 a 受到的摩擦力小于工件 b 受到的摩擦力， C 、 D 错误 . 故选 B. 2 3 1 3.(2017· 山西吕梁市孝义市模拟 ) 如图 3 所示，小球 A 、 B 穿在一根与水平面成 θ 角的光滑的固定杆上，一条跨过定滑轮的细绳两端分别连接 A 、 B 两球，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，则以下说法正确的 是 A. 小球 A 可能受到 2 个力的作用 B. 小球 B 可能受到 3 个力的作用 C. A 、 B 的质量之比为 1 ∶ tan θ D. 绳子对 A 的拉力大于对 B 的 拉力 图 3 √ 答案 解析 2 3 1 ( 根据正弦定理列式 ) 故 m A ∶ m B ＝ 1 ∶ tan θ ，故 C 正确 ； 绳子 对 A 的拉力等于对 B 的拉力，故 D 错误 . 故选 C. 解析 　 对 A 球受力分析可知， A 受到重力、绳子的 拉力 以及 杆对 A 球的弹力，三个力的合力为零，故 A 错误 ； 对 B 球受力分析可知， B 受到重力、绳子的拉力，两 个 力 合力为零，杆对 B 球没有弹力，否则 B 不能平衡， 故 B 错误 ； 分别 对 A 、 B 两球分析，运用合成法，如图，根据共点力平衡条件，得： F T ＝ m B g 2 3 1 知识方法链接 共点力平衡常用方法 (1) 合成法：一般三力平衡时 ( 或多力平衡转化成三力平衡后 ) 用合成法：由平行四边形定则合成任意两力 ( 一般为非重力的那两个力 ) ，该合力与第三个力平衡，在由力的示意图所围成的三角形中解决问题 . 将力的问题转化成三角形问题，再由三角函数、勾股定理、图解法、相似三角形法等求解 . (2) 正交分解法：一般受三个以上共点力平衡时用正交分解法：把物体受到的各力分解到相互垂直的两个方向上，然后分别列出两个方向上的平衡方程 . 热点精练 2 　 物体静态平衡 解析 　 当 F 水平时，根据平衡条件得 F ＝ μmg ；当保持 F 的大小不变，而方向与水平面成 60° 角时，由平衡条件得 F cos 60° ＝ μ ( mg － F sin 60°) ， 联 立 解得， μ ＝ ， 故选项 C 正确 . 真题模拟精练 答案 解析 4.(2017· 全国卷 Ⅱ ·16) 如图 4 所示，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 . 则物块与桌面间的动摩擦因数 为 图 4 √ 5 6 4 5.(2016· 全国卷 Ⅲ ·17) 如图 5 所示，两个轻环 a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球 . 在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块 . 平衡时， a 、 b 间的距离恰好等于圆弧的半径 . 不计所有摩擦 . 小物块的质量为 图 5 答案 解析 √ 5 6 4 解析 　 如图所示，圆弧的圆心为 O ，悬挂小物块的点为 c ，由于 ab ＝ R ，则 △ aOb 为等边三角形，同一条细线上的拉力相等， F T ＝ mg ，由几何关系知， ∠ acb ＝ 120° ，故绳的拉力的合力与物块的重力大小相等，所以小物块质量为 m ，故 C 对 . 5 6 4 6.(2017· 山东济宁市一模 ) 智能手机的普及使 “ 低头族 ” 应运而 生 . 低头时，颈椎受到的压力会增大 ( 当人体直立时，颈椎所 承 受 的压力等于头部的重量 ). 现将人体头颈部简化为如图 6 所示 的 模型 ：重心在头部的 P 点，在可绕 O 转动的颈椎 OP ( 轻杆 ) 的 支持 力 和沿 PQ 方向肌肉拉力的作用下处于静止状态 . 当低头时，若 颈 椎 与竖直方向的夹角为 45° ， PQ 与竖直方向的夹角为 53° ，此时颈椎受到的压力与直立时颈椎受到压力的比值为 (sin 53° ＝ 0.8 ， cos 53° ＝ 0.6 ) 图 6 √ 答案 解析 5 6 4 解析 　 由题意可明确人的头受力情况，如图所示： 由题意知， F ′ ＝ G ，则由几何关系可知： 根据牛顿第三定律可知 C 正确 . 5 6 4 知识方法链接 1. 图解法 物体受三个力平衡：一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法 . 例：挡板 P 由竖直位置绕 O 点向水平位置缓慢旋转时小球受力的变化 .( 如图 7) 图 7 特点：一个力为恒力，另一个力的方向不变 . 热点精练 3 　 动态平衡问题 2. 相似三角形法 物体受三个力平衡：一个力恒定、另外两个力的方向同时变化，当所作矢量三角形与空间的某个几何三角形总相似时用此法 .( 如图 8) 图 8 特点：一个力为恒力，另两个力的方向都在变 . 3. 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 . 4. 平行四边形定则： 若合力不变，两等大分力夹角变大，则分力变大 . 真题模拟精练 答案 7.( 多选 )(2017· 全国卷 Ⅰ ·21) 如图 9 所示，柔软轻绳 ON 的一端 O 固定，其中间某点 M 拴一重物，用手拉住绳的另一端 N ， 初始 时 ， OM 竖直且 MN 被拉直， OM 与 MN 之间的夹角为 α ( α ＞ ). 现 将 重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角 α 不变 . 在 OM 由竖直被拉到水平的过程中 图 9 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 √ √ 8 9 7 8.(2017· 安徽淮北市二模 ) 在房屋装修过程中工人经常用如图 10 所示的简易方式运送材料，图中 C 为光滑定滑轮 . 为了保证材料不碰触窗台 A 、 B ，需要一人在楼下用一根绳子拽拉，保证材料竖直向上缓慢上升，假定人的位置不变，则在运送过程 中 A. OC 绳的拉力逐渐增大， OD 绳的拉力逐渐减小 B. OC 绳的拉力逐渐减小， OD 绳的拉力逐渐增大 C. OC 绳和 OD 绳的拉力均逐渐减小 D. OC 绳和 OD 绳的拉力逐渐 增大 图 10 答案 √ 8 9 7 9.(2017· 陕西宝鸡市二检 ) 如图 11 所示，两块相互垂直的光滑挡板 OP 、 OQ ， OP 竖直放置，小球 a 、 b 固定在轻弹簧的两端，并斜靠在 OP 、 OQ 挡板上 . 现有一个水平向左的推力 F 作用于 b 上，使 a 、 b 紧靠挡板处于静止状态 . 现保证 b 球不动，使竖直挡板 OP 向右缓慢平移一小段距离， 则 A. 推力 F 变大 B. 弹簧长度变短 C. 弹簧长度变长 D. b 对地面的压力变 大 图 11 答案 解析 √ 8 9 7 解析 　 设弹簧与竖直方向的夹角为 α ，现保证 b 球不动 ， 使 挡板 OP 向右缓慢平移一小段距离，则 α 减小，以 a 球 为 研究对象，分析受力情况如图，根据平衡条件得 ： F 弹 ＝ ， α 减小， cos α 增大，则 F 弹 减小，弹簧 长度 变长；挡板对 a 的弹力 F N1 ＝ mg tan α ， α 减小， F N1 减小 . 对 a 、弹簧和 b 整体研究：水平方向： F ＝ F N1 ，则作用力 F 将减小，故 A 、 B 错误， C 正确； 竖直方向：地面对 b 的支持力 F N2 ＝ ( m a ＋ m b ) g 不变，根据牛顿第三定律可知， b 对地面的压力不变，故 D 错误 . 故选 C. 8 9 7 热点精练 4 　 电学中的物体平衡 知识方法链接 1. 静电场中的平衡常结合库仑定律、电场叠加考查受力分析、整体法与隔离法、动态平衡等 . 2. 涉及安培力的平衡问题一般要将立体图转化为平面图，在平面图里面画受力分析图 . A. 仅将球 C 与球 A 接触离开后， B 球再次静止时细线中的张力比原来要小 B. 仅将球 C 与球 B 接触离开后， B 球再次静止时细线与 OA 的夹角为 θ 1 ，仅将球 C 与 球 A 接触离开后， B 球再次静止时细线与 OA 的夹角为 θ 2 ，则 θ 1 ＝ θ 2 C. 剪断细线 OB 瞬间，球 B 的加速度等于 g D. 剪断细线 OB 后，球 B 将沿 OB 方向做匀变速直线运动直至着地 真题模拟精练 答案 解析 10.(2017· 河北衡水市金卷 ) 有三个完全相同的金属小球 A 、 B 、 C ，其中小球 C 不带电，小球 A 和 B 带有等量的同种电荷，如图 12 所示， A 球固定在竖直绝缘支架上， B 球用不可伸长的绝缘细线悬于 A 球正上方的 O 点处，静止时细线与 OA 的夹角为 θ . 小球 C 可用绝缘手柄移动，重力加速度为 g ，现在进行下列操作，其中描述与事实相符的 是 √ 图 12 10 11 解析 　 仅将球 C 与球 A 接触后离开，球 A 的电荷量减半，致使小球 A 、 B 间的库仑力减小，对球 B 进行受力分析可知它在三个力的作用下平衡，设球 A 到 O 点的距离为 H ，细线的长度为 L ，由三角形相似 可知 ， 故细线的张力不变，故 A 错误 ； 将 球 C 与球 B 接触后离开，和球 C 与球 A 接触后离开，由库仑定律和均分电量法知道两种情况下 A 、 B 间的斥力相同，故夹角也相同，故 B 正确 ； 剪断 细线 OB 瞬间，球 B 在重力和库仑力作用下运动，其合力斜向右下方，与原来细线的张力等大反向，故其加速度不一定等于 g ，故选项 C 错误 ； 剪断 细线 OB 后，球 B 在空中运动时受到的库仑力随球 A 、 B 间距的变化而变化，即球 B 落地前做变加速曲线运动，故选项 D 错误 . 10 11 11.(2017· 河南洛阳市第二次统考 ) 如图 13 所示，两个带电小球 A 、 B 分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内，用水平向左的推力 F 作用于 B 球，两球在图示位置静止，现将 B 球沿斜面向上移动一小段距离，发现 A 球随之向上缓慢移动少许，两球在虚线位置重新平衡，重新平衡后与移动前相比，下列说法错误的 是 A. 推力 F 变 大 B . 斜面对 B 的弹力不变 C. 斜面对 A 的弹力变 小 D . 两球之间的距离变 大 √ 图 13 答案 解析 10 11 解析 　 先对小球 A 受力分析，受重力、弹力、库仑力， 如 图 所示 ， 根据共点力平衡条件，有 ： F N ＝ mg tan α ② 由于 α 减小，根据 ① 式，库仑力减小，故两球间距增加，故 D 正确； 由于 α 减小，根据 ② 式，墙面对 A 的弹力变小，故 C 正确； 10 11 由于 α 减小， β 不变，根据 ③ 式，推力 F 减小，故 A 错误； 由于 α 减小， β 不变，根据 ④ 式，斜面对 B 的弹力不变，故 B 正确 . 本题 选错误的，故选 A. 再对 A 、 B 整体受力分析，受重力、斜面支持力 F N ′ 、 墙 壁 弹力 F N 和推力 F ，如图所示，根据共点力平衡条件，有： F N ′ sin β ＋ F N ＝ F F N ′ cos β ＝ ( m ＋ M ) g 解得： F ＝ ( m ＋ M ) g tan β ＋ mg tan α ③ 10 11