2022高考物理二輪復習 第1講 力與物體的平衡專題突破練

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1、2022高考物理二輪復習 第1講 力與物體的平衡專題突破練 考點一　受力分析及運算　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1. (受力分析)如圖1-1所示,在傾斜的滑桿上套一個質量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過輕繩拉著一個質量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動的過程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向,則 (　　) 圖1-1 A.環(huán)只受三個力作用 B.環(huán)一定受四個力作用 C.物體做勻加速運動 D.輕繩對物體的拉力小于物體的重力 2.(三力平衡與平行四邊形定則)如圖1-2所示,由絕緣材料制成的內壁光滑的半圓碗固定在水平面上,O點為圓心,帶電荷量為qa、質量為ma的a小球固定在半圓碗底端

2、的A點,帶電荷量為qb、質量為mb的b小球靜止于半圓碗內的B點,此時∠AOB=74°,由于a、b兩小球的質量變化或電荷量變化使得b小球沿半圓碗的內壁緩慢下滑,其恰好靜止于C點,∠AOC=60°,此時a、b兩小球的質量分別為m'a、m'b,電荷量分別為q'a、q'b,已知a、b兩小球均可視為帶電質點,sin 37°=0.6,則下列說法正確的是 (　　) 圖1-2 A.b小球受到的支持力一定大于其重力 B.b小球的質量和電荷量至少有一個應發(fā)生變化 C.可能僅是b小球的質量m'b增大至mb D.可能僅是a、b兩小球電荷量的乘積q'aq'b減小至qaqb 3.(多力平衡與正交分解)如圖

3、1-3所示,斜面固定,平行于斜面放置的處于壓縮狀態(tài)的輕彈簧一端連接物塊A,另一端固定,最初A靜止.在A上施加與斜面成30°角的恒力F,A仍靜止,下列說法正確的是 (　　) 圖1-3 A.A對斜面的壓力一定變小 B.A對斜面的壓力可能不變 C.A對斜面的摩擦力一定變大 D.A對斜面的摩擦力可能變?yōu)榱? 4.(三維受力平衡)如圖1-4甲所示,某工地上起重機將重為G的正方形工件緩緩吊起.四根等長的鋼繩(質量不計)一端分別固定在正方形工件的四個角上,另一端匯聚于一處掛在掛鉤上,繩端匯聚處到每個角的距離均與正方形的對角線長度相等(如圖乙所示),則每根鋼繩所受的力大小為 (　　) 圖1

4、-4 A.G 　B.G C.G D.G 歸納 1.共點力作用下的物體平衡問題,涉及受力分析、力的合成與分解、建立平衡方程等,其思維與解題過程如下: 2.三維空間受力問題一般是轉化為直線或平面受力問題:選取合適的直線或平面,然后將不在直線或平面內的力分解到選定的直線或平面內,物體在三維共點力作用下平衡,則在選定的直線或平面內也受力平衡. 考點二　整體法與隔離法 1 如圖1-5所示,粗糙水平地面上放有A、B、C、D四個相同的木塊,A與C間用一輕繩相連,B帶負電,A、C、D不帶電,空間中存在一水平方向的勻強電場.若四個木塊以相同的速度一起向右勻速運動,則以下說法正確的是 (　　

5、) 圖1-5 A.勻強電場方向水平向右 B.B木塊受到三個力的作用 C.D木塊受到水平向右的摩擦力作用 D.地面對A、C兩木塊的摩擦力大小和方向是相同的 [導思] ①對A、B、C、D整體,在水平方向上受到幾個力作用?電場力的方向如何確定?②對木塊B或D,它們是否受到摩擦力作用? 歸納 整體法與隔離法是解決復雜連接體問題時常采用的方法,應用整體法和隔離法的常見思維模板如下: 運用隔離法選擇研究對象分析物體受力時,應按照由易到難的原則.整體法和隔離法不是獨立的,對一些較復雜問題,通常需要多次選取研究對象,交替使用整體法和隔離法. 式1 用兩段等長的輕質細線將a、b兩小

6、球連接并懸掛于O點,小球a、b分別受到水平向右的拉力F1和水平向左的拉力F2的作用,系統平衡時兩小球的位置情況如圖1-6所示,此時上、下兩段細線中的張力大小之比為4∶3,則a、b兩小球的質量之比為 (　　) 圖1-6 A.3∶1 B.1∶3 C.2∶3 D.3∶4 式2 如圖1-7所示,在粗糙水平地面上靜止放置一個截面為三角形的斜劈,其質量為M,兩側面的傾角分別為α、β,兩個質量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿斜劈的兩側面勻速下滑.若現在對兩物塊同時分別施加一個平行于斜劈側面的恒力F1和F2,且F1>F2,重力加速度為g,則在兩個小物塊沿斜劈側面下滑的過程中,下列說

7、法中正確的是 (　　) 圖1-7 A.斜劈可能向左運動 B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用 C.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g D.斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g+F1sin α+F2sin β 式3 如圖1-8所示,豎直墻面與水平地面均光滑且絕緣,兩個帶有同種電荷的小球A、B分別處于豎直墻面和水平地面,且處于同一豎直平面內.若用圖示方向的水平推力F作用于小球B,則兩球靜止于圖示位置;如果將小球B向左推動少許,并待兩球重新達到平衡時,則兩個小球的受力情況與原來相比 (　　) 圖1-8 A.推力F將增大 B.豎直墻面對小球A的彈力減小 C.地

8、面對小球B的彈力一定不變 D.地面對小球B的彈力一定不變 考點三　動態(tài)平衡、臨界問題 2 (多選)如圖1-9所示,帶有光滑豎直桿的三角形斜劈固定在水平地面上,放置于斜劈上的光滑小球與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連接,開始時輕繩與斜面平行.現給小滑塊施加一豎直向上的拉力,使小滑塊沿桿緩慢上升,整個過程中小球始終未脫離斜劈,則 (　　) 圖1-9 A.輕繩對小球的拉力逐漸增大 B.小球對斜劈的壓力先減小后增大 C.豎直桿對小滑塊的彈力先增大后減小 D.對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大 [導思] ①小球受到幾個力作用?②小滑塊沿桿緩慢上升過程中受力是否平衡?③如何選取研究對

9、象? 歸納 解決動態(tài)平衡問題的一般思路:把“動”化為“靜”,“靜”中求“動”. 動態(tài)平衡問題的分析過程與處理方法如下: 式1 如圖1-10所示,a、b兩細繩一端系著質量為m的小球,另一端系在豎直放置的圓環(huán)上,小球位于圓環(huán)的中心,開始時繩a水平,繩b傾斜.現將圓環(huán)在豎直平面內順時針緩慢地向右滾動至繩b水平,在此過程中 (　　) 圖1-10 A.繩a中的張力逐漸增大,繩b中的張力逐漸增大 B.繩a中的張力逐漸減小,繩b中的張力逐漸減小 C.繩a

10、 專題一　力與運動 第1講　力與物體的平衡 高頻考點探究 考點一 1.B　[解析] 物體受到重力和輕繩的拉力,因為懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運動,C、D錯誤;對環(huán)進行受力分析可知,環(huán)受到重力、輕繩對它的拉力、滑桿對它的支持力和摩擦力共四個力作用,A錯誤,B正確. 2.C　[解析] 對b進行受力分析,如圖所示,由平行四邊形定則結合幾何關系知mbg=FN,2mbgsin =,而sin =,整理得2mbgsin3=,則=.保持電荷量不變,需將b小球的質量m'b增大至mb;若保持質量不變,需將a、b兩小球電荷量的乘

11、積qa'qb'減小至qaqb,選項C正確,選項A、B、D錯誤. 3.D　[解析] 對物塊A,施加外力F前,有mgsin θ=kx±f1,FN1=mgcos θ,施加外力F后,有mgsin θ=kx+Fcos 30°±f2,FN2=Fsin 30°+mgcos θ,斜面對A的支持力變大(即A對斜面的壓力增大),摩擦力可能為0,選項A、B、C錯誤,選項D正確. 4.D　[解析] 設每根鋼繩所受的力為F,由平衡條件得4Fcos θ=G,而sin θ=,則F=G,選項D正確. 考點二 例1　D　[解析] 以整體為研究對象,摩擦力水平向左,因整體受力平衡,故B受到水平向右的電場力,由于B帶負

12、電,所以勻強電場方向水平向左,選項A錯誤;B受到重力、支持力、電場力、摩擦力四個力的作用,選項B錯誤;D做勻速運動,在水平方向上所受合外力為零,故不受摩擦力作用,選項C錯誤;地面對A、C的摩擦力都是滑動摩擦力,A、C對地面的壓力相同,與地面間的動摩擦因數相同,故地面對A、C的摩擦力大小和方向是相同的,選項D正確. 例1變式1　B　[解析] 設Oa和ab與豎直方向的夾角為θ,對a、b整體,有FOacos θ=(ma+mb)g;對b,有Fabcos θ=mbg,又知F0a∶Fab=4∶3,解得=,選項B正確. 例1變式2　C　[解析] 在施加恒力之前,三個物體都處于平衡狀態(tài),對三個物體組成的整

13、體受力分析,其受重力和支持力,故支持力為(M+m1+m2)g,沒有摩擦力;施加恒力之后,兩個物塊對斜劈的壓力和摩擦力不變,故斜劈的受力情況不變,斜劈仍保持靜止,斜劈對地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g,與地面間沒有摩擦力,A、B、D錯誤,C正確. 例1變式3　C　[解析] 設A、B處的電流方向垂直于紙面向里,C處的電流方向垂直于紙面向外,連接AC、BC,過C作AB的垂線CD,由幾何關系可知, AB=BC=AC=R,即△ABC是一個等邊三角形,根據磁感應強度的表達式B=k可知,三處的電流大小相等,若A處電流對B處電流的磁場力大小為F,則A處電流對C處電流的磁場力大小也為F,B處電流對A處電

14、流的磁場力大小也為F,B處電流對C處電流的磁場力大小也為F,故A、B錯誤;對C處電流受力分析,由力的合成得 F合=2Fcos 30°=F,C正確,D錯誤. 考點三 例2　AD　[解析] 對小球受力分析,其受重力、支持力和輕繩的拉力,如圖甲所示,因小滑塊沿桿緩慢上升,則輕繩與豎直方向的夾角減小,根據平衡條件結合幾何關系知,輕繩的拉力T增大,支持力N減小,根據牛頓第三定律知,小球對斜劈的壓力減小,選項A正確,B錯誤;對小球和小滑塊整體分析,其受重力、斜劈的支持力N、桿的支持力N'、拉力F,如圖乙所示,根據平衡條件知,水平方向上有N'=Nsin θ,豎直方向上有F+Ncos θ=G',由于N減小

15、,故N'減小,F增大,選項C錯誤,D正確. 例2變式1　D　[解析] 設小球的重力為G,圓環(huán)沿順時針方向滾動過程中,b繩與豎直方向的夾角為θ,a和b中的張力大小分別為T1、T2.由平衡條件知,兩繩中的張力的合力不變,小球受到的重力G和T1、T2組成一個閉合的三角形,T1、T2的夾角β不變,由正弦定理得==,在θ≤90°的范圍內,θ變大,故T1變大,T2變小,選項D正確. 例2變式2　A　[解析] 當環(huán)A與桿間的摩擦力為最大靜摩擦力時,A、B間的距離最大,設此時細線與桿的夾角為θ,對環(huán)A,有FTcos θ=μFN,FN=FTsin θ,解得μ=,而cos θ=,則最大距離x

16、=,選項A正確. 例2變式3　D　[解析] 對結點C受力分析可知,橡皮條的彈力F1滿足: 2F1cos 30°=F,則F1=F,對小環(huán)受力分析可知,橡皮條的拉力F1水平向右,大圓環(huán)對小環(huán)的彈力N沿半徑方向,若F'沿水平方向,則N=0,此時F'=F1=F,選項A錯誤;若F'沿豎直方向,則一定是豎直向上,此時N的方向背離圓心,由平衡條件結合幾何關系可知,F'=F1tan 30°=F,選項B錯誤;根據平行四邊形定則可知,F'最大值趨于無窮大,當F'與過B點的半徑垂直時,有最小值,為Fmin=F1sin 30°=F,選項C錯誤,D正確. 中的張力逐漸減小,繩b中的張力逐漸增大 D.繩a中的張力逐

17、漸增大,繩b中的張力逐漸減小 式2 如圖1-11所示,在水平桿MN上套有兩個質量不計的小環(huán)A和B,一長度為l、不可伸長的細線兩端分別系在環(huán)A、B上,并在細線中點掛一質量為m的物塊.已知環(huán)A、B與桿間的動摩擦因數均為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.當系統平衡時,小環(huán)A、B間的最大距離為 (　　) 圖1-11 A. B. C. D. 式3 如圖1-12所示,光滑圓環(huán)豎直固定,A為最高點,橡皮條上端固定在A點,下端連接一套在圓環(huán)上的輕質小環(huán),小環(huán)位于B點,AB與豎直方向的夾角為30°,用光滑鉤拉橡皮條中點,將橡皮條中點拉至C點時,鉤的拉力大小為F.為保持小環(huán)靜止于B點,需給小環(huán)施加一作用力F',下列說法中正確的是 (　　) 圖1-12 A.若F'沿水平方向,則F'=F B.若F'沿豎直方向,則F'=F C.F'的最大值為F D.F'的最小值為F