高考物理命题猜想与仿真押·题——专题01力与物体的平衡（命题猜想）（解析版）Word版含解析

1、【考向解读】 高考仍会以选择题为主，以受力分析、动态平衡为考点其中拉力方向的变化、斜面倾角的变化、摩擦力的突变、细绳拉力的突变、弹簧弹力的变化都是动态平衡中常出现的类型在平衡问题的分析中，摩擦力方向和大小的变化、滑动摩擦力和静摩擦力之间的转换也需要引起我们的注意要求学生灵活、熟练运用平衡问题的常规解法，准确地进行判断与求解预测2016年主要题型为选择题或计算题，高考热点主要有：受力分析、力的合成与分解、共点力的平衡，交汇命题点为带电体(或粒子)在电场、磁场或复合场中的平衡问题。【命题热点突破一】受力分析、物体的平衡 (1)分析受力的思路：先数研究对象有几个接触处，每个接触处最多有两个力(弹力和

2、摩擦力)。同时注意对场力的分析。假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法。(2)受力分析的基本步骤：明确研究对象隔离物体分析画受力示意图验证受力合理性。(3)善于变换研究对象：若不能直接判断研究对象与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，可以采用变换研究对象，借助其他物体的受力判定。例1.如图所示，杂技演员站在一块被他踩成斜面的木板上处于静止状态，关于斜面对演员的作用力，下面说法正确的是()A.木板对人可能有摩擦力作用，也可能没有摩擦力作用B.木板对人一定有摩擦力C.木板对人的弹力方向一定竖直向上D.木板对人的作用力方向垂直板斜向上答案B【规律方法】1物体受力分析的常用方法(1)整体

3、法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力(2)假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在2v0时一定是平衡状态吗？不一定3处理平衡问题的基本方法(1)物体受三个力平衡时，利用力的合成或分解法比较简单(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少，物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法【变式探究】 如图所示，质量

4、均为m的a、b两物体，放在两固定的水平挡板之间，物体间用一竖直放置的轻弹簧连接，在b物体上施加水平拉力F后，两物体始终保持静止状态，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是()A.a物体对水平挡板的压力大小可能为2mgB.a物体所受摩擦力的大小为FC.b物体所受摩擦力的大小为FD.弹簧对b物体的弹力大小可能等于mg解析在b物体上施加水平拉力F后，两物体始终保持静止状态，则物体b受到挡板的静摩擦力作用，且fF，因此它们之间一定存在弹力，故弹簧的弹力大于物体b的重力，由整体法可知，a物体对水平挡板的压力大于2mg，故选项A、D错误，C正确；根据摩擦力产生的条件可知，a物体没有相对运动的趋势，故没有受

5、到摩擦力，选项B错误。答案C【命题热点突破二】共点力作用下物体的动态平衡例2.目前，我市每个社区均已配备了公共体育健身器材。图示器材为一秋千，用两根等长轻绳将一座椅悬挂在竖直支架上等高的两点。由于长期使用，导致两根支架向内发生了稍小倾斜，如图9中虚线所示，但两悬挂点仍等高。座椅静止时用F表示所受合力的大小，F1表示单根轻绳对座椅拉力的大小，与倾斜前相比()图9A.F不变，F1变小 B.F不变，F1变大 C.F变小，F1变小 D.F变大，F1变大答案A【规律方法】求解动态平衡问题的思想和方法1.基本思想：化“动”为“静”，“静”中求“动”2.基本方法（1）解析法：画出研究对象的受力示意图，根据动

6、态变化的原因，一般是某一夹角发生变化，用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化（2）图解法：当物体受到一个大小方向不变、一个方向不变、一个大小方向都变化的3个力作用而处于动态平衡时，如果题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，应首先考虑用矢量三角形方法【变式探究】如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上。轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态。下列说法正确的是()A.只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小B.只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变C.只将环B

7、向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变D.只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小答案B【命题热点突破三】电学中的平衡问题电磁学中的物体的平衡问题，除了涉及重力、弹力和摩擦力之外，还涉及电磁学中的静电力、安培力和洛伦兹力与力学中的共点力平衡问题一样，电磁学中的物体平衡问题也要遵循合力为零这一平衡条件，所不同的是除服从力学规律之外，还要服从电磁学规律，这是解决电磁学中的物体平衡问题的两条主线例3.如图所示，一带电小球用绝缘轻质细线悬挂于O点，空间存在场强方向、大小均可调节的匀强电场，开始时匀强电场方向水平向右，小球平衡时细线与竖直方向成角(45)。现使电场方向在原竖直平

8、面内沿逆时针方向缓慢转过2角(转动过程中小球所带电荷量不变)，而保持小球在原位置不动，则此过程中下列判断正确的是()A.细线的拉力先减小后增大B.电场强度一直减小C.细线的拉力先增大后减小D.电场强度先减小后增大答案D【规律方法】处理电学中的平衡问题的方法：与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化，分析方法是：【变式探究】如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O1、O2两点，已知O1O2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为，保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是()A.

9、两导体棒中的电流方向一定相同B.所加磁场的方向可能沿x轴正方向C.所加磁场的方向可能沿z轴正方向D.所加磁场的方向可能沿y轴负方向解析本题的易错点是看不懂立体图，不能把立体图转化为平面图。在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，则两导体棒中的电流方向一定相反，且电流大小相等，选项A错误；由左手定则可知，所加磁场的方向可能沿z轴正方向，选项C正确，B、D错误。答案C【命题热点突破四】平衡中的临界、极值问题例4将三根伸长可不计的轻绳AB、BC、CD如图所示连接，现在B点悬挂一个质量为m的重物，为使BC绳保持水平且AB绳、CD绳与水平天花板夹角分别为60和30，需在

10、C点再施加一作用力，则该力的最小值为()Amg B.mg C.mg D.mg【答案】D【特别提醒】1物体平衡的临界问题：当某一物理量变化时，会引起其他几个物理量跟着变化，从而使物体所处的平衡状态恰好出现变化或恰好不出现变化2极限分析法：通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端(“极大”或“极小”、“极右”或“极左”等)3解决中学物理极值问题和临界问题的方法(1)物理分析方法：就是通过对物理过程的分析，抓住临界(或极值)条件进行求解(2)数学方法：例如求二次函数极值、讨论公式极值、三角函数极值【变式探究】质量为M的木楔倾角为，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速

11、下滑如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块匀速上升，如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止) (1)当时，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求在(1)条件下木楔对水平面的摩擦力是多少？答案 (1)mgsin2(2)mgsin4【高考真题解读】1.(2015江苏单科，4)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()解析由题意知，处于磁场中的导体受安培力作用的有效长度越长，根据FBIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由图知选项A中导体的有

12、效长度最大，所以A正确。答案A2.(多选)(2015广东理综，19)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法正确的有()A.三条绳中的张力都相等B.杆对地面的压力大于自身重力C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力答案BC3.(多选)(2015浙江理综，20)如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q3.0106 C的正电荷。两线夹角为120，两线上的拉力大小分别为F1和F2。A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小

13、球B，B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g10 m/s2；静电力常量k9.0109Nm2/C2，A、B球可视为点电荷)，则()A.支架对地面的压力大小为2.0 NB.两线上的拉力大小F1F21.9 NC.将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F11.225 N，F21.0 ND.将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1F20.866 N解析小球A、B间的库仑力为F库k9.0109 N0.9 N，以B和绝缘支架整体为研究对象受力分析图如图甲所示，地面对支架支持力为FNmgF库1.1 N，A错误；以A球为研究对象，受力分析图如图乙所示，F1F2mAgF库1.9 N

14、，B正确；B水平向右移，当M、A、B在同一直线上时，A、B间距为r0.6 m，F库k0.225 N，以A球为研究对象受力分析图如图丙所示，可知F21.0 N，F1F库1.0 N，F11.225 N，所以C正确；将B移到无穷远，则F库0，可求得F1F21 N，D错误。 答案BC4.(2015山东理综，16)如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为1，A与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为()A. B. C. D.答案B5.(2015新课标全国卷，24)如图所

15、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 。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/s2。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。答案方向竖直向下0.01 kg6.(2015浙江理综，24)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s2)甲 乙(1)为使电磁天平的量程达到