优化方案高考物理二轮复习 专题一 力与物体的平衡导学导练（含解析）.doc

力与物体的平衡热点一物体的受力分析命题规律：该热点为每年高考的重点，分析近几年高考，考查方向主要有以下几点：(1)考查对力的有无和方向的判断(2)受力分析结合平衡知识进行考查(3)整体法、隔离法和牛顿运动定律的应用1.(2014高考广东卷)如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木p在支撑点m、n处受力的方向，下列说法正确的是()am处受到的支持力竖直向上bn处受到的支持力竖直向上cm处受到的静摩擦力沿mn方向dn处受到的静摩擦力沿水平方向解析支持力的方向垂直于支持面，因此m处受到的支持力垂直于地面竖直向上，n处支持力过n垂直于切面，a项正确、b项错；静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反，因此m处的静摩擦力沿水平方向，n处的静摩擦力沿mn方向，c、d项都错误答案a2.(多选)(原创题)如图所示，一物块与弹簧连接叠放在粗糙斜面体上，两者始终相对静止关于下列不同情况下对物块受力的判断正确的是()a若斜面体保持静止，则物块一定受到3个力b若斜面体向右匀速运动，则物块一定受到4个力c若斜面体向右加速运动，则物块可能受到4个力d若斜面体向左加速运动，则物块可能受到2个力解析斜面体静止，若弹簧处于自由状态，或弹簧对物块的拉力恰好等于重力的下滑分力，则物块受到3个力，若弹簧处于压缩状态，则物块受到4个力，故a、b错；斜面体向右加速，弹簧弹力和静摩擦力至少有一个存在，故c正确；斜面体向左加速，弹簧弹力和静摩擦力可能都为0，加速度由重力和支持力的合力产生，故d正确答案cd3.如图所示，截面为三角形的木块a上放置一铁块b，三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的墙面上，现用竖直向上的作用力f，推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，则下列说法正确的是()a木块a与铁块b间一定存在摩擦力b木块与竖直墙面间一定存在水平弹力c木块与竖直墙面间一定存在摩擦力d竖直向上的作用力f大小一定大于铁块与木块的重力之和解析铁块b做匀速运动，故铁块b受重力、斜面对它的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，选项a正确；将a、b看做一个整体，竖直方向：fgagb，选项d错误；整体水平方向不受力，故木块与竖直墙面间不存在水平弹力，没有弹力也就没有摩擦力，选项b、c均错答案a方法技巧(1)在分析两个或两个以上的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，可转换研究对象，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“转换研究对象法”.)热点二静态平衡问题命题规律：静态平衡问题在近几年高考中多以选择题的形式出现，考查方向主要有：(1)受力分析及力的合成和分解(2)平衡条件的应用(3)整体法与隔离法的应用1.(2013高考重庆卷)如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为g，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()ag bgsin cgcos dgtan 解析因人静躺在椅子上，由“二力平衡”可知椅子各部分对人的作用力的合力跟人的重力平衡，大小为g，方向竖直向上答案a2.(2013高考山东卷)如图所示，用完全相同的轻弹簧a、b、c将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧a与竖直方向的夹角为30，弹簧c水平，则弹簧a、c的伸长量之比为()a.4 b4c12 d21解析将两小球及弹簧b视为整体进行受力分析有fcfasin 30fckxcfakxa故d正确，a、b、c错误答案d3.(多选)(2014高考浙江卷)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球a，细线与斜面平行小球a的质量为m、电量为q.小球a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b，两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球a静止在斜面上，则()a小球a与b之间库仑力的大小为b当 时，细线上的拉力为0c当 时，细线上的拉力为0d当 时，斜面对小球a的支持力为0解析根据库仑定律得a、b间的库仑力f库k，则a正确当细线上的拉力为0时满足kmgtan ，得到 ，则b错c正确斜面对小球a的支持力始终不为零，则d错误答案ac总结提升(1)在处理连接体问题中，分析外界对系统的作用力时用整体法，分析系统内物体间的作用力时用隔离法.(2)在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析.在多个力作用下物体的平衡问题中，常用正交分解法分析.)热点三动态平衡问题命题规律：该热点是高考的重点内容，分析近几年的高考题，命题方向有以下几点：(1)考查解析法、图解法的灵活运用(2)带电体在电场中的受力分析往往也会涉及动态平衡问题，尤其是涉及库仑定律的考查1.(2014高考山东卷)如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，f1表示木板所受合力的大小，f2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()af1不变，f2变大 bf1不变，f2变小cf1变大，f2变大 df1变小，f2变小解析木板静止时受力情况如图所示，设轻绳与竖直木桩的夹角为，由平衡条件知，合力f10，故f1不变，f2，剪短轻绳后，增大，cos 减小，f2增大，故a正确答案a2.(2014长沙模拟)如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力f和环对小球的弹力fn的大小变化情况是()af减小，fn不变 bf不变，fn减小cf不变，fn增大 df增大，fn减小解析对小球受力分析，其所受的三个力组成一个闭合三角形，如图所示，力三角形与圆内的三角形相似，由几何关系可知，小球缓慢上移时mg不变，r不变，l减小，f减小，fn不变，a正确答案a3.(多选)(2014平顶山模拟)如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为g，其中b的下半部刚好固定在水平面mn的下方，上边露出另一半，a静止在平面上现过a的轴心施以水平作用力f，可缓慢地将a拉离平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有()a拉力f先增大后减小，最大值是gb开始时拉力f最大为g，以后逐渐减小为0ca、b间的压力开始最大为2g，以后逐渐减小到gda、b间的压力由0逐渐增大，最大为g解析分析圆柱体a受力如图所示，由图可知，开始时30，fn2g，fg，缓慢地将a拉到b的顶端的过程中，由30增加到90，如图所示，此过程中f一直减小到零，fn也一直减小，最小值为g，故b、c正确答案bc方法技巧求解三力动态平衡的三个常用方法(1)解析法：一般把力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关系，然后判断各力的变化趋势.(2)图解法：如果其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，求解第三个力的变化时可用图解法.(3)相似三角形法：如果其中的一个力大小、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求解.)电磁学中的平衡问题命题规律：高考对电磁学中的平衡问题的考查，题型既有选择题，也有计算题，内容主要在下列两个方面：(1)导体棒在安培力作用下的平衡问题(2)带电体(带电粒子)在电场力、洛伦兹力作用下的平衡问题a.物块c的质量是2msin b回路中电流方向俯视为顺时针cb棒放上后，a棒受到的安培力为2mgsin db棒放上后，a棒中电流大小是解析由右手定则可知回路中电流方向俯视为逆时针，b错误因为a、b、c都处于平衡状态，分别列三个平衡方程ftmgsin f安a、f安bmgsin ，ftmcg，而且a、b中电流大小相等，所以f安af安bbil，联立解以上四个方程，可得f安af安bmgsin ，mc2msin ，电流大小为，所以a、d正确，c错误答案ad总结提升此题为力电综合问题，考查了力学知识的平衡问题和电磁感应知识，两问题的连接点是安培力，安培力及其他力的共同作用使物体处于平衡状态，由平衡条件正确列出平衡方程是解题的关键最新预测1如图所示，在一绝缘斜面c上有一带正电的小物体a处于静止状态现将一带正电的小球b沿以a为圆心的圆弧缓慢地从p点转至a正上方的q点处，已知p、a在同一水平线上，且在此过程中物体a和c始终保持静止不动，a、b可视为质点关于此过程，下列说法正确的是()a物体a受到斜面的支持力先增大后减小b物体a受到斜面的支持力一直增大c地面对斜面c的摩擦力先增大后减小d地面对斜面c的摩擦力先减小后增大解析：选a.对a受力分析如图，重力大小、方向不变，支持力fn方向不变，小球b顺时针转动时，库仑力f也顺时针转动，由图可知a对，b错；对a、c取整体为研究对象，库仑斥力大小恒定，沿水平方向分力减小，地面对c的摩擦力一直减小至0，c、d错最新预测2(2014长宁区二模)长为l的通电导体放在倾角为的光滑斜面上，并处在磁感应强度为b的匀强磁场中，如图所示，当b方向竖直向上，电流为i1时导体处于平衡状态，若b方向改为垂直斜面向上，则电流为i2时导体仍处于平衡状态，电流比值应为()acos b.csin d.解析：选b.第一种情形，导体所受到的安培力水平向右，由平衡条件有bi1lcos mgsin 解得i1第二种情形，导体所受到的安培力沿斜面向上，由平衡条件有bi2lmgsin 解得i2所以.失分防范解决物体的平衡问题时极易从以下几点失分：选取研究对象错误(整体？哪个单体？)；受力分析错误(错判力的有无及方向，造成多力、漏力或错力)；平衡方程错误(不能灵活应用各种处理力的方法)；在动态平衡问题中混淆恒力与变力.应从以下几点进行防范：正确理解各力的性质及其产生的效果；严格按照受力分析的顺序逐一对各力确认并画出草图；灵活运用整体法和隔离法、正交分解法、假设法、等效法、图象法等；列出正确的平衡方程或确定力的变化情况.)一、选择题1(多选)(2014德州模拟)如图所示，两楔形物块a、b两部分靠在一起，接触面光滑，物块b放置在地面上，物块a上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，a、b两物块均保持静止则()a绳子的拉力不为零b地面受的压力大于物块b的重力c物块b与地面间不存在摩擦力d物块b受到地面的摩擦力水平向左解析：选ac.因a、b接触面光滑，若b对a有支持力，则物块a的合力不可能为零，因此a、b间的弹力为零，所以绳子的拉力fmag，分析物块b可知，地面对b的支持力fnbmbg，物块b与地面间的摩擦力为零，故a、c正确，b、d错误2(2014西城区二模)如图甲所示，一定质量的通电导体棒ab置于倾角为的粗糙导轨上，在图乙所加各种大小相同、方向不同的匀强磁场中，导体棒ab均静止，则下列判断错误的是()a四种情况导体棒受到的安培力大小相等ba中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零cb中导体棒ab可能是二力平衡dc、d中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零解析：选d.因磁感线都垂直于导体棒，所以导体棒受到安培力的大小相等，a中安培力方向水平向右，而支持力垂直于斜面，与重力可以形成三力平衡，所以摩擦力可能为零；同理，b中安培力方向向上，可与重力构成二力平衡；c中安培力方向向下，d中安培力方向水平向左，要平衡则一定受到摩擦力作用，故选项d错误3(2014安徽名校质检)如图所示，质量为m的木块a放在地面上的质量为m的三角形斜劈b上，现用大小均为f、方向相反的力分别推a和b，它们均静止不动，则()aa与b之间一定存在弹力b地面受向右的摩擦力cb对a的支持力一定等于mgd地面对b的支持力的大小一定等于mg解析：选a.对a、b整体受力分析，受到重力(mm)g、地面的支持力fn和已知的两个推力对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩擦力；根据共点力平衡条件，有fn(mm)g，故b、d错误；再对木块a受力分析，受重力mg、已知的推力f、斜劈b对a的支持力fn和摩擦力ff，当推力f沿斜面的分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向下，当推力f沿斜面的分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向上，当推力f沿斜面的分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，根据共点力的平衡条件，运用正交分解法，可以得到：fnmgcos fsin ，故a正确，c错误4(2014东北三省四市模拟)如图所示，一条细绳跨过定滑轮连接两个小球a、b，它们都穿在一根光滑的竖直杆上，不计绳与滑轮间的摩擦，当两球平衡时oa绳与水平方向的夹角为2，ob绳与水平方向的夹角为，则球a、b的质量之比为()a2cos 1 b12cos ctan 1 d12sin 解析：选a.以a为研究对象，根据平衡条件得：ftsin 2mag.以b为研究对象，根据平衡条件得：ftsin mbg，故2cos ，解得正确答案为a.5(2014武昌区高三调研)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于o点，如图所示用力f拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线oa与竖直方向的夹角保持30，则f的最小值为()a.mg bmgc.mg d.mg解析：选b.将a、b看成一个整体，受力分析可知，当力f与oa垂直时f最小，可知此时f2mgsin mg，b正确6(2014高考上海卷)如图，光滑的四分之一圆弧轨道ab固定在竖直平面内，a端与水平面相切穿在轨道上的小球在拉力f作用下，缓慢地由a向b运动，f始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为n.在运动过程中()af增大，n减小 bf减小，n减小cf增大，n增大 df减小，n增大解析：选a.由题意知，小球在由a运动到b过程中始终处于动态平衡状态设某一时刻小球运动至如图所示位置，则对球由平衡条件得：fmgsin ，nmgcos ，在运动过程中，增大，故f增大，n减小，a正确7(2014高考新课标全国卷)如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)与稳定在竖直位置时相比，小球的高度()a一定升高 b一定降低c保持不变 d升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定解析：选a.设橡皮筋原长为l0加速前平衡时橡皮筋伸长了x0则有kx0mg当加速并稳定时设小球偏离竖直方向角，橡皮筋伸长了x由小球在竖直方向受力平衡有kxcos mg联立得kxcos kx0xcos x0此时小球距悬挂点的竖直高度h(l0x)cos l0cos xcos l0cos x0l0x0故小球一定升高，选项a正确8(2014东城区一模)如图所示，质量分别为ma和mb的物体a、b用细绳连接后跨过滑轮，a静止在倾角为45的斜面上，已知ma2mb，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45增大到50，系统保持静止下列说法正确的是()a细绳对a的拉力将增大ba对斜面的压力将减小ca受到的静摩擦力不变da受到的合力将增大解析：选b.物体b受重力mbg和竖直向上的绳的拉力f而平衡，则有fmbgmag，细绳对a的拉力保持不变，选项a错误；物体a受力如图所示，由物体的平衡条件得fnmagcos 0，magsin fff0，ffmag，若从45增大到50，则有fn减小，ff增大，选项b正确，c错误；物体a始终保持静止状态，合力始终为零，选项d错误9(2013高考新课标全国卷)如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()a. b.c. d.解析：选b.以c球为研究对象，除受另外a、b两个小球的库仑力外还受匀强电场的静电力，如图所示，c球处于平衡状态，据共点力平衡条件可知f静2kcos 30；f静eqc，解得e，场强方向竖直向上，选项b正确10(多选)(2014遵义二模)如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球a、b分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力f作用于小球b，则两球静止于图示位置，如果将小球b向左推动少许，并待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比()a推力f将增大b竖直墙面对小球a的弹力减小c地面对小球b的弹力一定不变d两个小球之间的距离增大解析：选bcd.将a、b视为整体进行受力分析，在竖直方向只受重力和地面对整体的支持力fn(也是对b的支持力fn)，将b向左推动少许后，竖直方向受力不变，所以fn(mamb)g为一定值，c正确；对b进行受力分析如图，由平衡条件可知fnmbgf斥cos ，向左推b，减小，所以f斥减小，由库仑定律f库k得：a、b间距离r增大，d正确；而ff斥sin ，减小，f斥减小，所以推力f减小，故a错误；将a、b视为整体时，ffna，所以墙面对小球a的弹力fna减小，b正确二、计算题11(2014临沂第三次适应性测试)