高考物理二輪復習 專題一 力與運動 第1講 力與物體的平衡課件.ppt

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第1講力與物體的平衡 1 2016 江蘇單科 1 一輕質(zhì)彈簧原長為8cm 在4N的拉力作用下伸長了2cm 彈簧未超出彈性限度 則該彈簧的勁度系數(shù)為 A 40m NB 40N mC 200m ND 200N m 答案D 2 2015 江蘇單科 4 如圖1所示 用天平測量勻強磁場的磁感應強度 下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同 邊長MN相等 將它們分別掛在天平的右臂下方 線圈中通有大小相同的電流 天平處于平衡狀態(tài) 若磁場發(fā)生微小變化 天平最容易失去平衡的是 圖1 解析天平處于平衡狀態(tài) 說明線圈受到的重力和安培力的合力等于兩側(cè)砝碼重力差 根據(jù)安培力公式F BIL知處于磁場中的導體受安培力作用的有效長度越長 所受安培力越大 磁場發(fā)生微小變化 安培力變化越大 天平越容易失去平衡 由圖知選項A中導體的有效長度最大 所以A正確 答案A 3 2014 江蘇單科 13 如圖2所示 在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌 導軌間距為L 長為3d 導軌平面與水平面的夾角為 在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層 勻強磁場的磁感應強度大小為B 方向與導軌平面垂直 質(zhì)量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動 并一直勻速滑到導軌底端 導體棒始終與導軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計 重力加速度為g 求 1 導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù) 2 導體棒勻速運動的速度大小v 3 整個運動過程中 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 圖2 考情分析 力的合成與分解 共點力的平衡是高考中的熱點 主要考查對共點力作用下物體的受力分析以及平衡條件的應用 以選擇題形式呈現(xiàn) 難度相對較低 命題突出受力分析 力的合成與分解方法的考查 也常將受力分析與牛頓運動定律 功能關(guān)系進行綜合 題型為計算題 單個物體的平衡 規(guī)律方法 1 靜態(tài)平衡問題 應先分析物體的受力情況 再根據(jù)平衡條件列出相應方程 解方程并對結(jié)果進行討論 2 動態(tài)平衡問題 3 求解共點力平衡問題常用的方法 1 力的合成法 對研究對象受力分析后 應用平行四邊形定則 或三角形定則 求合力的方法 力的合成法常用于僅受三個共點力作用且保持平衡 2 正交分解法 把物體受到的各力都分解到互相垂直的兩個方向上 然后分別列出兩個方向上合力為零的方程并求解 當物體受四個及四個以上共點力作用而平衡時 一般采用正交分解法 3 圖解法 對研究對象進行受力分析 再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖 畫在同一個圖中 然后根據(jù)有向線段 表示力 的長度變化情況判斷各個力的變化情況 用圖解法分析動態(tài)平衡問題時要在矢量三角形中確定不變的量和改變的量 1 2016 全國卷 14 質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上 用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O 如圖3所示 用T表示繩OA段拉力的大小 在O點向左移動的過程中 精典題組 圖3 A F逐漸變大 T逐漸變大B F逐漸變大 T逐漸變小C F逐漸變小 T逐漸變大D F逐漸變小 T逐漸變小 解析對O點受力分析如圖所示 F與T的變化情況如圖 由圖可知在O點向左移動的過程中 F逐漸變大 T逐漸變大 故選項A正確 答案A 2 2016 揚州二模 如圖4所示 位于固定的傾角為 45 的粗糙斜面上的小物塊P 受到一沿斜面向上的拉力F 沿斜面勻速上滑 現(xiàn)把力F的方向變?yōu)樨Q直向上而大小不變 仍能使物塊P沿斜面保持原來的速度勻速運動 則物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 圖4 答案C 3 2016 沭陽中學 將一光滑輕桿固定在地面上 桿與地面間夾角為 一光滑輕環(huán)套在桿上 一個大小和質(zhì)量都不計的滑輪用輕繩OP懸掛在天花板上 用另一輕繩通過滑輪系在輕環(huán)上 用手拉住輕繩另一端并使OP恰好在豎直方向 如圖5所示 現(xiàn)水平向右拉繩 當輕環(huán)重新靜止不動時 OP繩與天花板之間的夾角為 圖5 答案D 多個物體的平衡 規(guī)律方法 1 受力分析時的 兩點注意 1 在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時 一般采用整體法與隔離法進行分析 2 當直接分析一個物體的受力不方便時 可轉(zhuǎn)移研究對象 先分析另一個物體的受力 再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力 此法叫 轉(zhuǎn)移研究對象法 2 處理平衡問題的基本思路 1 多選 如圖6所示 甲 乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為 的粗糙斜面體上 斜面體始終保持靜止 則下列判斷正確的是 精典題組 圖6 A 物體甲一定受到4個力的作用B 物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C 物體乙所受的摩擦力不可能為零D 水平面對斜面體無摩擦力作用 解析若彈簧對甲向上的彈力大小恰好等于m甲gsin 則甲只受三個力作用 A B錯誤 因彈簧對乙有沿斜面向下的彈力 乙的重力也有沿斜面向下的分力 故乙一定具有向下運動的趨勢 乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用 C正確 對甲 乙和斜面整體受力分析 由水平方向合力為零可得 水平面對斜面體無摩擦力作用 D正確 答案CD 2 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7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 已知物體B的質(zhì)量為M 滑塊A的質(zhì)量為m 當整個裝置靜止時 滑塊A與物體B接觸的一面與豎直擋板之間的夾角為 已知重力加速度為g 則下列選項正確的是 圖7 答案C 3 多選 如圖8所示 用一段繩子把輕質(zhì)滑輪吊裝在A點 一根輕繩跨過滑輪 繩的一端拴在井中的水桶上 人用力拉繩的另一端 滑輪中心為O點 人所拉繩子與OA的夾角為 拉水桶的繩子與OA的夾角為 人拉繩沿水平面向左運動 把井中質(zhì)量為m的水桶勻速提上來 人的質(zhì)量為M 重力加速度為g 在此過程中 以下說法正確的是 圖8 A 始終等于 B 吊裝滑輪的繩子上的拉力逐漸變大C 地面對人的摩擦力逐漸變大D 地面對人的支持力逐漸變大 解析水桶勻速上升 拉水桶的輕繩中的拉力T始終等于mg 對滑輪受力分析如圖甲所示 垂直于OA方向有Tsin Tsin 所以 沿OA方向有F Tcos Tcos 2Tcos 人向左運動的過程中 變大 所以 和 均變大 吊裝滑輪的繩子上的拉力F變小 選項A正確 B錯誤 對人受力分析如圖乙所示 逐漸變大 水平方向有f T sin 地面對人的摩擦力逐漸變大 豎直方向有FN T cos Mg 地面對人的支持力FN Mg T cos 逐漸變大 選項C D正確 答案ACD 電磁場中的平衡問題 規(guī)律方法 1 帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件 只是要注意準確分析場力 電場力 安培力或洛倫茲力 1 2 處理電學中平衡問題的方法 與純力學問題的分析方法一樣 學會把電學問題力學化 1 2016 南京二模 均勻帶正電的薄圓盤的右側(cè) 用絕緣細線A B懸掛一根水平通電直導線ab 電流方向由a到b 導線平行于圓盤平面 現(xiàn)圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖9所示方向勻速轉(zhuǎn)動 細線仍然豎直 與圓盤靜止時相比 下列說法正確的是 精典題組 圖9 A 細線所受彈力變小B 細線所受彈力不變C 細線所受彈力變大D 若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向 細線所受彈力變大解析圓盤靜止時 通電直導線受到豎直向上的彈力和豎直向下的重力 兩者等大反向 合力為零 當圓盤勻速轉(zhuǎn)動時 根據(jù)右手螺旋定則 圓盤產(chǎn)生水平向右的磁場 根據(jù)左手定則 通電直導線受到方向向下的安培力 故細線所受的彈力變大 選項A B錯誤 C正確 若改變圓盤轉(zhuǎn)動方向 通電直導線受到的安培力方向向上 細線所受的彈力變小 選項D錯誤 答案C 2 多選 2016 鹽城三模 某老師用圖10所示裝置探究庫侖力與電荷量的關(guān)系 A B是可視為點電荷的兩帶電小球 用絕緣細線將A懸掛 實驗中在改變電荷量時 移動B并保持A B連線與細線垂直 用Q和q表示A B的電荷量 d表示A B間的距離 不是很小 表示細線與豎直方向的夾角 x表示A偏離O點的水平距離 實驗中 圖10 A d應保持不變B B的位置在同一圓弧上C x與電荷量乘積Qq成正比D tan 與A B間庫侖力成正比 答案ABC 3 如圖11所示 將長為50cm 質(zhì)量為10g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài) 位于垂直于紙面向里的勻強磁場中 當金屬棒中通以0 4A的電流時 彈簧恰好不伸長 g 10m s2 圖11 1 求勻強磁場的磁感應強度的大小 2 當金屬棒中通過大小為0 2A 方向由a到b的電流時 彈簧伸長1cm 如果電流方向由b到a 而電流大小不變 則彈簧伸長又是多少 答案 1 0 5T 2 3cm 高頻考點一整體法與隔離法的綜合應用 解題方略 解題中的 一題多變 是通過轉(zhuǎn)化題目中的條件和所求問題 生成多道不同的 新的題目 此項練習能使同學們觸類旁通 更加熟練地掌握解題方法 培養(yǎng)靈活解題的能力 同時訓練同學們思維的變通性和邏輯性 能開拓思維的廣度和深度 提升同學們的解題推理能力 典例 如圖12所示 兩段等長細線串接著兩個質(zhì)量相等的小球a b 并懸掛于O點 現(xiàn)在兩個小球上分別加上水平方向的外力 其中作用在b球上的力為F 作用在a球上的力為2F 則此裝置平衡時的位置可能是下列圖中的 圖12 答案C 變式1改變物體的受力情況 如圖13所示 兩段等長絕緣細線將質(zhì)量分別為2m m的小球A B懸掛在O點 小球A B分別帶有 4q和 q的電荷量 不考慮A B兩小球之間的作用力 當系統(tǒng)處于水平向右的勻強電場中并靜止時 可能出現(xiàn)的狀態(tài)應是 圖13 答案D 變式2改變物體的運動狀態(tài) 如圖所示 車廂里懸掛著兩個質(zhì)量分別為m1 m2的小球 下面球的質(zhì)量為m1 當車廂向右做勻加速運動 空氣阻力不計 達到穩(wěn)定狀態(tài)時 下列各圖中正確的是 答案B 變式3改變物體所處的情境 如圖14所示 有三根長度皆為l 1 0m的不可伸長的絕緣輕線 其中兩根的一端固定在天花板上的O點 另一端分別掛有質(zhì)量均為m 1 0 10 2kg的帶電小球A和B 它們的電荷量分別為 q和 q q 1 0 10 7C A B之間用第三根線連接起來 空間存在大小為E 1 0 106N C的勻強電場 場強方向水平向右 平衡時A B兩球的位置如圖所示 現(xiàn)將O B之間的線燒斷 由于空氣阻力 A B球最后會達到新的平衡位置 則最后兩球的機械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了 不計兩帶電小球間相互作用的靜電力 圖14A 減小6 8 10 2JB 增加6 8 10 2JC 減小9 8 10 2JD 增加9 8 10 2J 解析由上面的分析可知 將O B之間的線燒斷后 A B球最后達到的平衡位置如圖甲所示 對B球受力分析 受力圖如圖乙所示 答案A