2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第1講 力與物體的平衡學(xué)案.docx
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第1講 力與物體的平衡 [做真題明考向] 真題體驗(yàn) 透視命題規(guī)律 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第3頁 [真題再做] 1.(2017高考全國卷Ⅱ,T16)如圖,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng).若保持F的大小不變,而方向與水平面成60角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( ) A.2- B. C. D. 解析:在F的作用下沿水平桌面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有F=μmg;F的方向與水平面成60角拉動(dòng)時(shí)有Fcos60=μ(mg-Fsin60),聯(lián)立解得μ=,故選C. 答案:C 2.(2017高考全國卷Ⅲ,T17)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長(zhǎng)也為80cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))( ) A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm 解析:將鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)時(shí),由數(shù)學(xué)知識(shí)可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與豎直方向夾角θ均滿足sinθ=,對(duì)鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時(shí)受力分析,得G=2k(-)cosθ;彈性繩的兩端移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí),對(duì)鉤碼受力分析,得G=2k(-),聯(lián)立解得L=92cm,故A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確. 答案:B 3.(多選)(2017高考全國卷Ⅰ,T21)如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點(diǎn)M拴一重物,用手拉住繩的另一端N.初始時(shí),OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為α(α>).現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角α不變.在OM由豎直被拉到水平的過程中( ) A.MN上的張力逐漸增大 B.MN上的張力先增大后減小 C.OM上的張力逐漸增大 D.OM上的張力先增大后減小 解析:將重物向右上方緩慢拉起,重物處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),可利用平衡條件或力的分解畫出動(dòng)態(tài)圖分析.將重物的重力沿兩繩方向分解,畫出分解的動(dòng)態(tài)圖如圖所示.在三角形中,根據(jù)正弦定理有==,由題意可知FMN的反方向與FOM的夾角γ=180-α不變,因sinβ(β為FMN與G的夾角)先增大后減小,故OM上的張力先增大后減小,當(dāng)β=90時(shí),OM上的張力最大,因sinθ(θ為FOM與G的夾角)逐漸增大,故MN上的張力逐漸增大,選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤. 答案:AD 4.(2015高考全國卷Ⅰ,T24)如圖所示,一長(zhǎng)為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣.金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12V的電池相連,電路總電阻為2Ω.已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量. 解析:金屬棒通電后,閉合回路電流I==A=6A 導(dǎo)體棒受到的安培力大小為F=BIL=0.06N. 開關(guān)閉合后,電流方向?yàn)閺腷到a,由左手定則判斷可知金屬棒受到的安培力方向豎直向下 由平衡條件知,開關(guān)閉合前:2kx=mg 開關(guān)閉合后:2k(x+Δx)=mg+F 代入數(shù)值解得m=0.01kg. 答案:方向豎直向下 0.01kg [考情分析] ■命題特點(diǎn)與趨勢(shì)——怎么考 1.物體的平衡條件及其應(yīng)用歷來是高考的熱點(diǎn),它不僅涉及力學(xué)中共點(diǎn)力的平衡,還常涉及帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的平衡問題. 2.應(yīng)用整體法和隔離法分析物體的受力特點(diǎn)及平衡問題是考生必須掌握的方法,也是高考考查的重點(diǎn). 3.“整體法、隔離法”在受力分析中的應(yīng)用,物體的“動(dòng)態(tài)平衡”問題在2019年復(fù)習(xí)中應(yīng)引起重視. ■解題要領(lǐng)——怎么做 解決物體的平衡問題,一是要認(rèn)清物體平衡狀態(tài)的特征和受力環(huán)境,這是分析平衡問題的關(guān)鍵;二是要靈活運(yùn)用處理力學(xué)平衡問題的基本方法(如合成法、正交分解法、效果分解法、三角形相似法等)來解答;三是要有辨析圖形幾何關(guān)系的能力. [建體系記要點(diǎn)] 知識(shí)串聯(lián) 熟記核心要點(diǎn) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第4頁 [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] [要點(diǎn)熟記] 1.熟悉各個(gè)力的特點(diǎn),會(huì)判斷彈力的方向,會(huì)判斷和計(jì)算摩擦力. (1)兩物體間彈力的方向一定與接觸面或接觸點(diǎn)的切面垂直,且指向受力物體. (2)兩物體接觸處有無靜摩擦力,要根據(jù)物體間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或根據(jù)平衡條件進(jìn)行判斷. (3)物體間恰好不相對(duì)滑動(dòng)時(shí),其間靜摩擦力恰好等于最大靜摩擦力. 2.共點(diǎn)力的平衡:共點(diǎn)力的平衡條件是F合=0,平衡狀態(tài)是指物體處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài). 3.多個(gè)共點(diǎn)力平衡:任意方向上合力為零,建立直角坐標(biāo)系后,兩個(gè)坐標(biāo)軸上的合力均為零,即Fx=0,F(xiàn)y=0. 4.動(dòng)態(tài)平衡:物體在緩慢移動(dòng)過程中,可以認(rèn)為物體處于平衡狀態(tài),其所受合力為零. 5.帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中除了受到重力、彈力和摩擦力外,還涉及電磁學(xué)中的電場(chǎng)力、安培力或洛倫茲力.電磁場(chǎng)中的平衡問題也遵循合力為零這一規(guī)律. [研考向提能力] 考向研析 掌握應(yīng)試技能 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第4頁 考向一 物體的受力分析 受力分析的三點(diǎn)注意 (1)在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí),一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析. (2)采用整體法進(jìn)行受力分析時(shí),要注意系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的狀態(tài)應(yīng)該相同. (3)當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí),可轉(zhuǎn)移研究對(duì)象,先分析另一個(gè)物體的受力,再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力,此法叫“轉(zhuǎn)移研究對(duì)象法”. 1.(多選)(2018遼寧大連高三質(zhì)檢)如圖所示,地面上固定著一個(gè)斜面,上面疊放上著A、B兩個(gè)物塊并均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對(duì)物塊A施加一斜向上的作用力F,A、B兩個(gè)物塊始終處于靜止?fàn)顟B(tài).則木塊B的受力個(gè)數(shù)可能是( ) A.3個(gè) B.4個(gè) C.5個(gè) D.6個(gè) 解析:對(duì)A受力分析可得,A受豎直向下的重力、斜向左上方的拉力F、豎直向上的支持力及水平向右的摩擦力,對(duì)B受力分析可得,B受重力、A對(duì)B的壓力、斜面的支持力、A對(duì)B向左的摩擦力,若斜面對(duì)B沒有摩擦力則B受到4個(gè)力作用,若斜面對(duì)B有摩擦力則B受5個(gè)力作用,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B、C正確. 答案:BC 2.如圖,一個(gè)L形木板(上表面光滑)放在斜面體上,輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上,另一端與置于木板上表面的木塊相連.斜面體放在平板小車上,整體一起沿水平向右的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,則關(guān)于各物體的受力情況,下列說法正確的是( ) A.L形木板受4個(gè)力的作用 B.斜面體可能只受2個(gè)力作用 C.木塊受2個(gè)力作用 D.斜面體不可能受平板小車對(duì)它的摩擦力作用 解析:先把L形木板、木塊、斜面體看成一個(gè)整體進(jìn)行分析,受重力、小車的支持力,選項(xiàng)D正確;隔離木塊進(jìn)行分析,其受重力、L形木板的支持力、彈簧的彈力(沿斜面向上)三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;隔離L形木板進(jìn)行分析,其受重力、斜面體的支持力、彈簧的彈力(沿斜面向下)、木塊的壓力、斜面體對(duì)它的摩擦力5個(gè)力作用,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;隔離斜面體進(jìn)行分析,其受重力、小車的支持力、L形木板對(duì)它的壓力和摩擦力4個(gè)力作用,選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 答案:D 3.(多選)(2018江西南昌三中摸底)如圖所示,穿在一根光滑的固定桿上的小球A、B連接在一條跨過定滑輪的細(xì)繩兩端,桿與水平面成θ角,不計(jì)所有摩擦,當(dāng)兩球靜止時(shí),OA繩與桿的夾角為θ,OB繩沿豎直方向,則下列說法正確的是( ) A.小球A可能受到2個(gè)力的作用 B.小球A一定受到3個(gè)力的作用 C.小球B可能受到3個(gè)力的作用 D.細(xì)繩對(duì)A的拉力與對(duì)B的拉力大小相等 解析:對(duì)A球受力分析可知,A受到重力、細(xì)繩的拉力以及桿對(duì)A球的彈力,三個(gè)力的合力為零,故A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)B球受力分析可知,B受到重力、細(xì)繩的拉力,兩個(gè)力的合力為零,桿對(duì)B球沒有彈力,否則B不能平衡,故C錯(cuò)誤;定滑輪不改變力的大小,即細(xì)繩對(duì)A的拉力與對(duì)B的拉力大小相等,故D正確. 答案:BD 受力分析的四種方法 (1)假設(shè)法:在受力分析時(shí),若不能確定某力是否存在,可先對(duì)其作出存在的假設(shè),然后根據(jù)分析該力存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響來判斷假設(shè)是否成立. (2)整體法:將幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析的方法,如第2題中,研究斜面體和平板小車間作用力時(shí),將L形木板、木塊和斜面體看成一個(gè)整體. (3)隔離法:將所研究的對(duì)象從周圍的物體中分離出來,單獨(dú)進(jìn)行受力分析的方法,如第1題中,對(duì)A、B兩物體單獨(dú)分析,研究其受力個(gè)數(shù). (4)動(dòng)力學(xué)分析法:對(duì)變速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí),應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析求解的方法. 考向二 共點(diǎn)力作用下的靜態(tài)平衡問題 [典例展示1] (多選)如圖所示,細(xì)繩CO與豎直方向成30角,A、B兩物體用跨過輕質(zhì)滑輪(可看成質(zhì)點(diǎn))的細(xì)繩相連.已知物體B的重力mBg=100N,地面對(duì)物體B的支持力FN=80N.下列說法正確的是( ) A.物體A的重力為40N B.物體B與地面間的摩擦力大小為20N C.細(xì)繩CO受到的拉力為40N D.OB與豎直方向的夾角為60 [思路探究] (1)跨過滑輪兩側(cè)細(xì)繩上的彈力有什么特點(diǎn)? (2)物體受力個(gè)數(shù)多于三個(gè)力時(shí),一般如何處理? [解析] 畫出定滑輪的軸心O的受力分析示意圖,選取直角坐標(biāo)系,如圖甲所示,根據(jù)平衡條件得FT1sinα-FT2sin30=0,F(xiàn)T2cos30-FT1cosα-FT3=0,其中FT1=FT3=mAg,聯(lián)立解得α=60,選項(xiàng)D正確;畫出物體B的受力分析示意圖,選取直角坐標(biāo)系,如圖乙所示,根據(jù)平衡條件得Ff-FT1sinα=0,F(xiàn)N+FT1cosα-mBg=0,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得FT1=40N,F(xiàn)T2=40N,F(xiàn)f=20N,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;mAg=FT1=40N,選項(xiàng)A正確. [答案] ACD 處理平衡問題常用的三種方法 (1)合成法:物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡,則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力等大、反向,如例題中,細(xì)繩CO的拉力與跨過滑輪的兩細(xì)繩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:物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡,將某一個(gè)力按力的效果分解,則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件. (3)正交分解法:物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí),將物體所受的力分解為相互垂直的兩組,每組力都滿足平衡條件. 4.(2018山東濰坊高三期末)如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于光滑半球上,物體與球心O的連線跟水平方向的夾角為θ.水平推力F作用在物體上,物體與半球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則F與mg的關(guān)系正確的是( ) A.F=mgsinθ B.F=mgcosθ C.F=mgtanθ D.F=mgcotθ 解析:物體受到重力、沿半徑向外的支持力和水平向右的推力,三個(gè)力平衡,則有FNsinθ=mg,F(xiàn)Ncosθ=F,聯(lián)立解得F=mgcotθ,選項(xiàng)D正確. 答案:D 5.如圖所示,物塊A和滑環(huán)B用繞過光滑定滑輪的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接,滑環(huán)B套在與豎直方向成θ=37的粗細(xì)均勻的固定桿上,連接滑環(huán)B的繩與桿垂直并在同一豎直平面內(nèi),滑環(huán)B恰好不能下滑,滑環(huán)和桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,設(shè)滑環(huán)和桿間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量之比為( ) A. B. C. D. 解析:設(shè)物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量分別為m1、m2,若桿對(duì)B的彈力垂直于桿向下,因滑環(huán)B恰好不能下滑,則由平衡條件有m2gcosθ=μ(m1g-m2gsinθ),解得=;若桿對(duì)B的彈力垂直于桿向上,因滑環(huán)B恰好不能下滑,則由平衡條件有m2gcosθ=μ(m2gsinθ-m1g),解得=-(舍去).綜上分析可知應(yīng)選C. 答案:C 6.將一橫截面為扇形的物體B放在水平面上,一小滑塊A放在物體B上,如圖所示,除了物體B與水平面間的摩擦力之外,其余接觸面的摩擦力均可忽略不計(jì),已知物體B的質(zhì)量為M,滑塊A的質(zhì)量為m,當(dāng)整個(gè)裝置靜止時(shí),滑塊A與物體B接觸的切面與豎直擋板之間的夾角為θ.已知重力加速度為g,則下列選項(xiàng)正確的是( ) A.物體B對(duì)水平面的壓力大小為Mg B.物體B受水平面的摩擦力大小為mgtanθ C.滑塊A與豎直擋板之間的彈力大小為 D.滑塊A對(duì)物體B的壓力大小為 解析:以滑塊A為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并運(yùn)用合成法,如圖所示,由幾何知識(shí)得,擋板對(duì)滑塊A的彈力大小為FN1=,C正確;物體B對(duì)滑塊A的彈力大小為FN2=,根據(jù)牛頓第三定律知,滑塊A對(duì)物體B的壓力大小為,D錯(cuò)誤;以滑塊A和物體B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,在豎直方向上受力平衡,則水平面對(duì)物體B的支持力FN=(M+m)g,故水平面所受壓力大小為(M+m)g,A錯(cuò)誤;A和B組成的系統(tǒng)在水平方向上受力平衡,則水平面對(duì)物體B的摩擦力大小為Ff=FN1=,B錯(cuò)誤. 答案:C 考向三 共點(diǎn)力作用下的動(dòng)態(tài)平衡問題 [典例展示2] 如圖所示,小球用細(xì)繩系住,繩的另一端固定于O點(diǎn).現(xiàn)用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體,小球在斜面上無摩擦地滑動(dòng),細(xì)繩始終處于直線狀態(tài),當(dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平,此過程中斜面對(duì)小球的支持力FN以及繩對(duì)小球的拉力FT的變化情況是( ) A.FN保持不變,F(xiàn)T不斷增大 B.FN不斷增大,F(xiàn)T不斷減小 C.FN保持不變,F(xiàn)T先增大后減小 D.FN不斷增大,F(xiàn)T先減小后增大 [思路探究] 分析求解本題,必須明確以下問題: (1)用水平力緩慢推動(dòng)斜面體時(shí),小球在斜面上處于什么狀態(tài)? (2)小球在斜面上無摩擦滑動(dòng)過程中,受到哪些力的作用?哪些力不變,哪些力變化? [解析] 方法一:解析法 先對(duì)小球進(jìn)行受力分析,如圖甲,小球受到重力mg、支持力FN、拉力FT的作用,設(shè)細(xì)繩與水平方向的夾角為β,斜面的傾角為α,由平衡條件得FNcosα+FTsinβ=mg,F(xiàn)Nsinα-FTcosβ=0,聯(lián)立解得FT=,F(xiàn)N=.用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體,β一直減小直至接近0.由題圖易知,起始時(shí)刻β>α,當(dāng)β=α?xí)r,cos(β-α)=1,F(xiàn)T最小,所以FT先減小后增大.β一直減小直至接近0,tanβ不斷減小,F(xiàn)N不斷增大,選項(xiàng)D正確. 方法二:圖解法 由于用水平力F緩慢推動(dòng)斜面體,故小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài).小球受到大小方向均不變的重力、方向不變的支持力、方向大小均變化的細(xì)繩的拉力,三個(gè)力構(gòu)成封閉的三角形,畫出小球受力示意圖如圖乙所示.當(dāng)細(xì)繩與斜面平行時(shí),細(xì)繩拉力FT2與支持力方向垂直,細(xì)繩拉力最?。?dāng)小球升到接近斜面頂端時(shí)細(xì)繩接近水平,細(xì)繩拉力為FT4,所以FT先減小后增大,而此過程中斜面對(duì)小球的支持力FN一直增大,選項(xiàng)D正確. [答案] D “三法”巧解動(dòng)態(tài)平衡問題 (1)圖解法:如果物體受到三個(gè)力的作用,其中一個(gè)力的大小、方向均不變,另一個(gè)力的方向不變,此時(shí)可 用圖解法,畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖,判斷第三個(gè)力的變化情況.如例題中小球重力大小方向不變,斜面對(duì)小球支持力方向不變,可用圖解法. (2)解析法:如果物體受到多個(gè)力的作用,可進(jìn)行正交分解,利用解析法,建立平衡方程,根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化,如例題中的方法一,寫出表達(dá)式分析β角的變化. (3)相似三角形法:如果物體受到三個(gè)力的作用,其中的一個(gè)力大小、方向均不變,另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化,可以用力三角形與幾何三角形相似的方法. 7.(多選)(2017高考天津卷)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài).如果只人為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),下列說法正確的是( ) A.繩的右端上移到b′,繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大 C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點(diǎn)右移 解析:設(shè)兩桿間距離為d,繩長(zhǎng)為l,Oa、Ob段長(zhǎng)度分別為la和lb,則l=la+lb,兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β,受力分析如圖所示. 繩子各部分張力相等,F(xiàn)a=Fb=F,則α=β,滿足2Fcosα=mg,d=lasinα+lbsinα,即sinα=,F(xiàn)=,當(dāng)改變b的位置或繩兩端的高度差時(shí),d和l均不變,則sinα為定值,α為定值,cosα為定值,繩子的拉力保持不變,故A正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)換掛質(zhì)量更大的衣服時(shí),d、l不變,則sinα為定值,α不變,故衣架懸掛點(diǎn)不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;將桿N向右移一些,d增大,則sinα增大,cosα減小,繩子的拉力增大,故B正確. 答案:AB 8.如圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)易起吊設(shè)施的示意圖,AC是質(zhì)量不計(jì)的撐桿,A端與豎直墻之間用鉸鏈連接,一滑輪固定在A點(diǎn)正上方,C端吊一重物.現(xiàn)施加一拉力F將重物P緩慢向上拉,在AC桿達(dá)到豎直狀態(tài)前( ) A.BC繩中的拉力FT越來越大 B.BC繩中的拉力FT越來越小 C.AC桿中的支持力FN越來越大 D.AC桿中的支持力FN越來越小 解析:對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行受力分析,如圖甲所示,由平衡條件可知,將三個(gè)力按順序首尾相接,可形成如圖乙所示的閉合三角形.很容易發(fā)現(xiàn),這三個(gè)力與△ABC的三邊始終平行,則==,其中G、、均不變,逐漸減小,則由上式可知,F(xiàn)N不變,F(xiàn)T變?。? 答案:B 9.(2018福建廈門市高三5月調(diào)研)如圖所示,頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平地面上,三條細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn).一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P,一條繩連接小球Q,P、Q兩物體處于靜止?fàn)顟B(tài),另一條繩OA受外力F的作用,處于水平方向,現(xiàn)緩慢逆時(shí)針改變繩OA的方向至θ<90,且保持結(jié)點(diǎn)O位 置不變,整個(gè)裝置始終處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是( ) A.繩OA的拉力一直減小 B.繩OB的拉力一直增大 C.地面對(duì)斜面體有向右的摩擦力 D.地面對(duì)斜面體的支持力不斷減小 解析:對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析,受與小球連接的繩的拉力,大小為mg,繩OB的拉力FT和OA繩的拉力,大小為F,三力平衡,保持結(jié)點(diǎn)O位置不變,則繩OB的方向不變,做矢量三角形如圖所示,可知當(dāng)繩OA與繩OB垂直時(shí),外力F最小,所以改變繩OA的方向至θ<90的過程中,繩OA的拉力F先減小再增大,連接物塊的OB繩子的張力FT一直在減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;以斜面和P、Q整體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件,地面對(duì)斜面體的摩擦力與OA繩子水平方向的分力等大反向,即水平向左,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)豎直方向受力平衡FN+Fy=M總g,由于繩OA拉力的豎直分力Fy不斷增大,則地面對(duì)斜面體的支持力FN不斷減小,選項(xiàng)D正確. 答案:D 考向四 電磁場(chǎng)中的平衡問題 10.如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),帶有電荷量也為q的小球B固定在O點(diǎn)正下方絕緣柱上,其中O點(diǎn)與小球A的間距為l,O點(diǎn)與小球B的間距為l,當(dāng)小球A平衡時(shí),懸線與豎直方向夾角θ=30,帶電小球A、B均可視為點(diǎn)電荷,靜電力常量為k,則( ) A.A、B間庫侖力大小F= B.A、B間庫侖力大小F= C.細(xì)線拉力大小FT= D.細(xì)線拉力大小FT=mg 解析:帶電小球A受力如圖所示,由幾何關(guān)系可知OC=l,即C點(diǎn)為OB中點(diǎn),根據(jù)對(duì)稱性可知AB=l.由庫侖定律知A、B間庫侖力大小F=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件得Fsin30=FTsin30,F(xiàn)cos30+FTcos30=mg,解得F=FT==,選項(xiàng)B正確,C、D錯(cuò)誤. 答案:B 11.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O′點(diǎn),并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I,且導(dǎo)線保持靜止時(shí),懸線與豎直方向夾角為θ,則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為( ) A.z正向,tanθ B.y正向, C.z負(fù)向,tanθ D.沿懸線向上,sinθ 解析:若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閦正向,根據(jù)左手定則,直導(dǎo)線所受安培力方向沿y負(fù)方向,直導(dǎo)線不能平衡,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閥正向,根據(jù)左手定則,直導(dǎo)線所受安培力方向沿z正方向,根據(jù)平衡條件有BIL=mg,所以B=,選項(xiàng)B正確;若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)閦負(fù)向,根據(jù)左手定則,直導(dǎo)線所受安培力方向沿y正方向,根據(jù)平衡條件有BIL=mgtanθ,所以B=tanθ,選項(xiàng)C正確;若磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿懸線向上,根據(jù)左手定則,直導(dǎo)線所受安培力方向如圖所示(側(cè)視圖),直導(dǎo)線不能平衡,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:BC 12.如圖所示,一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的光滑圓形導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌平行且間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)導(dǎo)體棒中通以自左向右的電流I時(shí),導(dǎo)體棒靜止在與豎直方向成37角的導(dǎo)軌上,取sin37=0.6,cos37=0.8,求: (1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B; (2)每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小FN. 解析:(1)從左向右看,受力分析如圖所示,由平衡條件得 tan37=,F(xiàn)安=BIL, 解得B=. (2)設(shè)兩導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒支持力為2FN,則有 2FNcos37=mg, 所以每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小 FN=mg. 答案:(1) (2)mg 解決電磁場(chǎng)中平衡問題的兩條主線 (1)正確判斷方向 ①明確電荷的電性和場(chǎng)的方向. ②根據(jù)左手定則結(jié)合帶電體的帶電性質(zhì)、導(dǎo)體的電流方向以及磁場(chǎng)方向,判定研究對(duì)象所受的安培力或洛倫茲力的方向,如11題、12題中安培力方向的判斷.根據(jù)電荷的電性和電場(chǎng)的方向判斷庫侖力的方向,如10題中庫侖力方向的判斷. (2)注意方法遷移 處理電磁場(chǎng)中的平衡問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣,把方法和規(guī)律進(jìn)行遷移應(yīng)用. [限訓(xùn)練通高考] 科學(xué)設(shè)題 拿下高考高分 單獨(dú)成冊(cè) 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第123頁 (45分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1.一通電直導(dǎo)體棒用兩根絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛在天花板上,靜止在水平位置(如正面圖).現(xiàn)在通電導(dǎo)體棒所處位置加上勻強(qiáng)磁場(chǎng),使導(dǎo)體棒能夠靜止在偏離豎直方向θ角(如側(cè)面圖)的位置.如果所加磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不同,則磁場(chǎng)方向的范圍是(以下選項(xiàng)中各圖,均是在側(cè)面圖的平面內(nèi)畫出的,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小未按比例畫)( ) 解析:對(duì)導(dǎo)體棒受力分析可知,導(dǎo)體棒受到的安培力與重力和繩子的拉力的合力大小相等,方向相反,故由左手定則可以判斷出磁場(chǎng)的方向范圍,故C正確. 答案:C 2.(2018河南重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示為三種形式的吊車的示意圖,OA為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿,AB為質(zhì)量可忽略不計(jì)的拴接在A點(diǎn)的輕繩,當(dāng)它們吊起相同重物時(shí),圖甲、圖乙、圖丙中桿OA對(duì)結(jié)點(diǎn)的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc,則它們的大小關(guān)系是( ) A.Fa>Fb=Fc B.Fa=Fb>Fc C.Fa>Fb>Fc D.Fa=Fb=Fc 解析:設(shè)重物的質(zhì)量為m,分別對(duì)三圖中的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析,桿對(duì)結(jié)點(diǎn)的作用力大小分別為Fa、Fb、Fc,對(duì)結(jié)點(diǎn)的作用力方向沿桿方向,各圖中G=mg.則在圖甲中,F(xiàn)a=2mgcos30=mg;在圖乙中,F(xiàn)b=mgtan60=mg;在圖丙中,F(xiàn)c=mgcos30=mg.可知Fa=Fb>Fc,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 答案:B 3.(2018重慶高三調(diào)研)重慶一些地區(qū)有掛紅燈籠的習(xí)俗.如圖所示,質(zhì)量為m的燈籠用兩根長(zhǎng)度一定的輕繩OA、OB懸掛在水平天花板上,O為結(jié)點(diǎn),OA>OB,∠AOB=90.設(shè)OA、OB對(duì)O點(diǎn)的拉力大小分別為FA、FB,輕繩能夠承受足夠大的拉力,則( ) A.FA大于FB B.若左右調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置,可使FA等于FB C.若左右調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置,可使FA、FB均大于mg D.若改掛質(zhì)量為2m的燈籠,可使FA、FB均增大mg 解析:如圖所示,對(duì)O點(diǎn)受力分析,應(yīng)用正交分解法可得FAcosα=FBcosθ,F(xiàn)Asinα+FBsinθ=mg,因?yàn)镺A>OB,所以不管怎么調(diào)節(jié)A點(diǎn)位置,都有α<θ,所以FA- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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