2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1講 力與物體的平衡專題突破練.doc

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第1講　力與物體的平衡 考點(diǎn)一　受力分析及運(yùn)算　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1. (受力分析)如圖1-1所示,在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)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(gè)力作用 B.環(huán)一定受四個(gè)力作用 C.物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D.輕繩對(duì)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(nèi)壁光滑的半圓碗固定在水平面上,O點(diǎn)為圓心,帶電荷量為qa、質(zhì)量為ma的a小球固定在半圓碗底端的A點(diǎn),帶電荷量為qb、質(zhì)量為mb的b小球靜止于半圓碗內(nèi)的B點(diǎn),此時(shí)∠AOB=74,由于a、b兩小球的質(zhì)量變化或電荷量變化使得b小球沿半圓碗的內(nèi)壁緩慢下滑,其恰好靜止于C點(diǎn),∠AOC=60,此時(shí)a、b兩小球的質(zhì)量分別為ma、mb,電荷量分別為qa、qb,已知a、b兩小球均可視為帶電質(zhì)點(diǎn),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(zhì)量和電荷量至少有一個(gè)應(yīng)發(fā)生變化 C.可能僅是b小球的質(zhì)量mb增大至216125mb D.可能僅是a、b兩小球電荷量的乘積qaqb減小至56qaqb 3.(多力平衡與正交分解)如圖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(duì)斜面的壓力一定變小 B.A對(duì)斜面的壓力可能不變 C.A對(duì)斜面的摩擦力一定變大 D.A對(duì)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(jī)將重為G的正方形工件緩緩吊起.四根等長(zhǎng)的鋼繩(質(zhì)量不計(jì))一端分別固定在正方形工件的四個(gè)角上,另一端匯聚于一處掛在掛鉤上,繩端匯聚處到每個(gè)角的距離均與正方形的對(duì)角線長(zhǎng)度相等(如圖乙所示),則每根鋼繩所受的力大小為 (　　) 圖1-4 A.14G 　B.24G C.12G D.36G 歸納 1.共點(diǎn)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(zhuǎn)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(nèi)的力分解到選定的直線或平面內(nèi),物體在三維共點(diǎn)力作用下平衡,則在選定的直線或平面內(nèi)也受力平衡. 考點(diǎn)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(gè)相同的木塊,A與C間用一輕繩相連,B帶負(fù)電,A、C、D不帶電,空間中存在一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng).若四個(gè)木塊以相同的速度一起向右勻速運(yùn)動(dòng),則以下說法正確的是 (　　) 圖1-5 A.勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右 B.B木塊受到三個(gè)力的作用 C.D木塊受到水平向右的摩擦力作用 D.地面對(duì)A、C兩木塊的摩擦力大小和方向是相同的 [導(dǎo)思] ①對(duì)A、B、C、D整體,在水平方向上受到幾個(gè)力作用?電場(chǎng)力的方向如何確定?②對(duì)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(fù)雜連接體問題時(shí)常采用的方法,應(yīng)用整體法和隔離法的常見思維模板如下: 運(yùn)用隔離法選擇研究對(duì)象分析物體受力時(shí),應(yīng)按照由易到難的原則.整體法和隔離法不是獨(dú)立的,對(duì)一些較復(fù)雜問題,通常需要多次選取研究對(duì)象,交替使用整體法和隔離法. 式1 用兩段等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線將a、b兩小球連接并懸掛于O點(diǎn),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(tǒng)平衡時(shí)兩小球的位置情況如圖1-6所示,此時(shí)上、下兩段細(xì)線中的張力大小之比為4∶3,則a、b兩小球的質(zhì)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(gè)截面為三角形的斜劈,其質(zhì)量為M,兩側(cè)面的傾角分別為α、β,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿斜劈的兩側(cè)面勻速下滑.若現(xiàn)在對(duì)兩物塊同時(shí)分別施加一個(gè)平行于斜劈側(cè)面的恒力F1和F2,且F1>F2,重力加速度為g,則在兩個(gè)小物塊沿斜劈側(cè)面下滑的過程中,下列說法中正確的是 (　　) 圖1-7 A.斜劈可能向左運(yùn)動(dòng) B.斜劈受到地面向右的摩擦力作用 C.斜劈對(duì)地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g D.斜劈對(duì)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(gè)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(nèi).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(dòng)少許,并待兩球重新達(dá)到平衡時(shí),則兩個(gè)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(duì)小球A的彈力減小 C.地面對(duì)小球B的彈力一定不變 D.地面對(duì)小球B的彈力一定不變 考點(diǎn)三　動(dòng)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(shí)輕繩與斜面平行.現(xiàn)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(gè)過程中小球始終未脫離斜劈,則 (　　) 圖1-9 A.輕繩對(duì)小球的拉力逐漸增大 B.小球?qū)π迸膲毫ο葴p小后增大 C.豎直桿對(duì)小滑塊的彈力先增大后減小 D.對(duì)小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大 [導(dǎo)思] ①小球受到幾個(gè)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(duì)象? 歸納 解決動(dòng)態(tài)平衡問題的一般思路:把“動(dòng)”化為“靜”,“靜”中求“動(dòng)”. 動(dòng)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(xì)繩一端系著質(zhì)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(shí)繩a水平,繩b傾斜.現(xiàn)將圓環(huán)在豎直平面內(nèi)順時(shí)針緩慢地向右滾動(dòng)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 專題一　力與運(yùn)動(dòng) 第1講　力與物體的平衡 高頻考點(diǎn)探究 考點(diǎn)一 1.B　[解析] 物體受到重力和輕繩的拉力,因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運(yùn)動(dòng),C、D錯(cuò)誤;對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知,環(huán)受到重力、輕繩對(duì)它的拉力、滑桿對(duì)它的支持力和摩擦力共四個(gè)力作用,A錯(cuò)誤,B正確. 2.C　[解析] 對(duì)b進(jìn)行受力分析,如圖所示,由平行四邊形定則結(jié)合幾何關(guān)系知mbg=FN,2mbgsin θ2=kqaqbl2,而sin θ2=l2R,整理得2mbgsin3θ2=kqaqb4R2,則mbsin337mbsin330=qaqbqaqb.保持電荷量不變,需將b小球的質(zhì)量mb增大至216125mb;若保持質(zhì)量不變,需將a、b兩小球電荷量的乘積qaqb減小至125216qaqb,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤. 3.D　[解析] 對(duì)物塊A,施加外力F前,有mgsin θ=kxf1,FN1=mgcos θ,施加外力F后,有mgsin θ=kx+Fcos 30f2,FN2=Fsin 30+mgcos θ,斜面對(duì)A的支持力變大(即A對(duì)斜面的壓力增大),摩擦力可能為0,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確. 4.D　[解析] 設(shè)每根鋼繩所受的力為F,由平衡條件得4Fcos θ=G,而sin θ=12,則F=36G,選項(xiàng)D正確. 考點(diǎn)二 例1　D　[解析] 以整體為研究對(duì)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(chǎng)力,由于B帶負(fù)電,所以勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向左,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B受到重力、支持力、電場(chǎng)力、摩擦力四個(gè)力的作用,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;D做勻速運(yùn)動(dòng),在水平方向上所受合外力為零,故不受摩擦力作用,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;地面對(duì)A、C的摩擦力都是滑動(dòng)摩擦力,A、C對(duì)地面的壓力相同,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,故地面對(duì)A、C的摩擦力大小和方向是相同的,選項(xiàng)D正確. 例1變式1　B　[解析] 設(shè)Oa和ab與豎直方向的夾角為θ,對(duì)a、b整體,有FOacos θ=(ma+mb)g;對(duì)b,有Fabcos θ=mbg,又知F0a∶Fab=4∶3,解得mamb=13,選項(xiàng)B正確. 例1變式2　C　[解析] 在施加恒力之前,三個(gè)物體都處于平衡狀態(tài),對(duì)三個(gè)物體組成的整體受力分析,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(gè)物塊對(duì)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(duì)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(cuò)誤,C正確. 例1變式3　C　[解析] 設(shè)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(guān)系可知, AB=BC=AC=3R,即△ABC是一個(gè)等邊三角形,根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式B=kIr可知,三處的電流大小相等,若A處電流對(duì)B處電流的磁場(chǎng)力大小為F,則A處電流對(duì)C處電流的磁場(chǎng)力大小也為F,B處電流對(duì)A處電流的磁場(chǎng)力大小也為F,B處電流對(duì)C處電流的磁場(chǎng)力大小也為F,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)C處電流受力分析,由力的合成得 F合=2Fcos 30=3F,C正確,D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)三 例2　AD　[解析] 對(duì)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(jù)平衡條件結(jié)合幾何關(guān)系知,輕繩的拉力T增大,支持力N減小,根據(jù)牛頓第三定律知,小球?qū)π迸膲毫p小,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)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(jù)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,故N減小,F增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 例2變式1　D　[解析] 設(shè)小球的重力為G,圓環(huán)沿順時(shí)針方向滾動(dòng)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(gè)閉合的三角形,T1、T2的夾角β不變,由正弦定理得Gsinβ=T1sinθ=T2sin(180-β-θ),在θ≤90的范圍內(nèi),θ變大,故T1變大,T2變小,選項(xiàng)D正確. 例2變式2　A　[解析] 當(dāng)環(huán)A與桿間的摩擦力為最大靜摩擦力時(shí),A、B間的距離最大,設(shè)此時(shí)細(xì)線與桿的夾角為θ,對(duì)環(huán)A,有FTcos θ=μFN,FN=FTsin θ,解得μ=1tanθ,而cos θ=xl,則最大距離x=μl1+μ2,選項(xiàng)A正確. 例2變式3　D　[解析] 對(duì)結(jié)點(diǎn)C受力分析可知,橡皮條的彈力F1滿足: 2F1cos 30=F,則F1=33F,對(duì)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(duì)小環(huán)的彈力N沿半徑方向,若F沿水平方向,則N=0,此時(shí)F=F1=33F,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若F沿豎直方向,則一定是豎直向上,此時(shí)N的方向背離圓心,由平衡條件結(jié)合幾何關(guān)系可知,F=F1tan 30=13F,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)平行四邊形定則可知,F最大值趨于無窮大,當(dāng)F與過B點(diǎn)的半徑垂直時(shí),有最小值,為Fmin=F1sin 30=36F,選項(xiàng)C錯(cuò)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(gè)質(zhì)量不計(jì)的小環(huán)A和B,一長(zhǎng)度為l、不可伸長(zhǎng)的細(xì)線兩端分別系在環(huán)A、B上,并在細(xì)線中點(diǎn)掛一質(zhì)量為m的物塊.已知環(huán)A、B與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí),小環(huán)A、B間的最大距離為 (　　) 圖1-11 A.μl1+μ2 B.l1+μ C.l1+μ2 D.μl1+μ 式3 如圖1-12所示,光滑圓環(huán)豎直固定,A為最高點(diǎn),橡皮條上端固定在A點(diǎn),下端連接一套在圓環(huán)上的輕質(zhì)小環(huán),小環(huán)位于B點(diǎn),AB與豎直方向的夾角為30,用光滑鉤拉橡皮條中點(diǎn),將橡皮條中點(diǎn)拉至C點(diǎn)時(shí),鉤的拉力大小為F.為保持小環(huán)靜止于B點(diǎn),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=32F B.若F沿豎直方向,則F=33F C.F的最大值為33F D.F的最小值為36F