2019屆高考物理二輪專題復習 專題一 力與物體的平衡課件.ppt

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專題整合突破 專題一力與物體的平衡 高考領(lǐng)航 真題剖析 備考跨越 高考領(lǐng)航過真題做筆記 真題在線 1 2017 全國 卷 21 如圖 柔軟輕繩ON的一端O固定 其中間某點M拴一重物 用手拉住繩的另一端N 初始時 OM豎直且MN被拉直 OM與MN之間的夾角為 現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起 并保持夾角 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 AD 解析 由題意可知 重物在運動過程中受重力 MN繩拉力TMN OM繩拉力TOM TMN與TOM夾角保持不變 在某一時刻所受三個力示意圖如圖 甲 所示 將此三個力平移為矢量三角形如圖 乙 所示 因為mg大小 方向不變 TMN與TOM的夾角不變 故可將三個力平移入圓中 如圖 丙 所示 mg為一條固定的弦 固定的弦所對應(yīng)的圓周角為定值 在OM由豎直拉到水平的過程中 可得TMN從0逐漸變大 OM水平時TMN最大 TOM先變大后變小 故A D對 內(nèi)容排查 力的動態(tài)平衡 幾何關(guān)系的應(yīng)用 共點力的合成 心得筆記 2 2017 全國 卷 16 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動 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動 物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為 C 解析 物塊在水平力F作用下做勻速直線運動 其受力如圖 甲 所示由平衡條件 F f FN mg而f FN mg 即F mg當F的方向與水平面成60 角時 其受力如圖 乙 所示由平衡條件 Fcos60 f1f1 FN1 mg Fsin60 聯(lián)立解得 選項C正確 內(nèi)容排查 物體的平衡條件 滑動摩擦力計算 力的正交分解法 心得筆記 3 2017 全國 卷 17 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的兩點上 彈性繩的原長也為80cm 將一鉤碼掛在彈性繩的中點 平衡時彈性繩的總長度為100cm 再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點 則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi) A 86cmB 92cmC 98cmD 104cm B 解析 設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)為k 掛上鉤碼后彈性繩伸長 L 20cm 由幾何關(guān)系可知 鉤碼兩側(cè)彈性繩與豎直方向夾角為53 如圖所示 由共點力的平衡條件可知 鉤碼的重力為G 2k Lcos53 將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點時 鉤碼的重力為G 2k L 解得 L L 12cm 彈性繩的總長度變?yōu)長0 L 92cm 選項B正確 內(nèi)容排查 物體的平衡條件 彈性繩彈力的計算 共點力的合成 心得筆記 4 2018 天津卷 7 多選 明朝謝肇淛的 五雜組 中記載 明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè) 議欲正之 非萬緡不可 一游僧見之曰 無煩也 我能正之 游僧每天將木楔從塔身傾斜一側(cè)的磚縫間敲進去 經(jīng)月余扶正了塔身 假設(shè)所用的木楔為等腰三角形 木楔的頂角為 現(xiàn)在木楔背上加一力F 方向如圖所示 木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN 則 BC A 若F一定 大時FN大B 若F一定 小時FN大C 若 一定 F大時FN大D 若 一定 F小時FN大 內(nèi)容排查 物體的受力分析 力的效果分解 力的平行四邊形定則應(yīng)用 心得筆記 5 2016 全國 卷 19 如圖 一光滑的輕滑輪用細繩OO 懸掛于O點 另一細繩跨過滑輪 其一端懸掛物塊a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b 外力F向右上方拉b 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 若F方向不變 大小在一定范圍內(nèi)變化 物塊b仍始終保持靜止 則 A 繩OO 的張力也在一定范圍內(nèi)變化B 物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C 連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D 物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 BD 解析 由于力F改變時物塊b始終保持靜止 而連接a b的繩的張力不變 大小等于物塊a的重力 滑輪兩側(cè)繩的夾角不變 則繩OO 的張力不變 F方向不變 大小變化時 力F在豎直和水平兩方向的分力改變 由平衡條件可知 桌面對物塊b的支持力和摩擦力在一定范圍內(nèi)變化 選項B D正確 內(nèi)容排查 同一根繩各處張力相等 共點力的合成 力的正交分解法 心得筆記 真題剖析析真題得技法 考向一物體的靜態(tài)平衡 典例1 2018 安徽淮南二模 如圖所示 傾角為 的斜面體C置于水平地面上 一條細線一端與斜面上的物體B相連 另一端繞過質(zhì)量不計的定滑輪與物體A相連 定滑輪用另一條細線懸掛在天花板上的O點 細線與豎直方向成 角 A B C始終處于靜止狀態(tài) 下列說法正確的是 A 若僅增大A的質(zhì)量 B對C的摩擦力一定減小B 若僅增大A的質(zhì)量 地面對C的摩擦力一定增大C 若僅增大B的質(zhì)量 懸掛定滑輪的細線的拉力可能等于A的重力D 若僅將C向左緩慢移動一點 角將增大 B 解析 B處于靜止狀態(tài) 開始時所受摩擦力的方向可能沿斜面向下 當A的質(zhì)量增加 則拉力增加 C對B的摩擦力增大 故A錯誤 對B C整體分析 沿水平方向有Tcos f 增大A的質(zhì)量 拉力T增大 則地面對C的摩擦力一定增大 故B正確 因為系統(tǒng)處于靜止 增大B的質(zhì)量 不改變拉著A的細線的拉力 則 角不變 根據(jù)平行四邊形定則知 懸掛定滑輪的細線拉力不可能等于A的重力 故C錯誤 因為細線對A B的拉力大小相等 可知懸掛定滑輪的細線的拉力方向沿連接A B的細線間夾角的平分線 C向左移動一點 則線線間的夾角減小 所以 角減小 故D錯誤 1 解答平衡問題的基本思路 規(guī)律總結(jié) 2 解決平衡問題的四種常用方法 3 在三個力作用下物體的平衡問題中 常用合成法分析 在多個力作用下物體的平衡問題中 常用正交分解法分析 預(yù)測練1 2018 湖南衡陽三模 如圖所示 a b兩個質(zhì)量相同的球用線連接 a球用線掛在天花板上 b球放在光滑斜面上 系統(tǒng)保持靜止 以下圖示正確的是 解析 b球受重力 斜面對其垂直向上的支持力和a b間細線的拉力 由于三力平衡時三個力中任意兩個力的合力與第三個力等值 反向 共線 故細線拉力向右上方 故A錯誤 對a b兩個球整體 受總重力 斜面垂直向上的支持力和上面細線的拉力 由平衡條件判斷可知上面細線的拉力方向斜向右上方 故B正確 C D錯誤 B 預(yù)測練2 2018 海南模擬 如圖所示 三個粗細均勻完全相同的圓木A B C堆放在水平地面上 處于靜止狀態(tài) 每個圓木的質(zhì)量為m 截面的半徑為R 三個截面圓心連線構(gòu)成的等腰三角形的頂角 O1 120 若在地面上的兩個圓木剛好要滑動 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 不考慮圓木之間的摩擦 重力加速度為g 則 B 預(yù)測練3 2018 四川樂山模擬 如圖所示 質(zhì)量均為M的A B兩滑塊放在粗糙水平面上 兩輕桿等長 桿與滑塊 桿與桿間均用光滑鉸鏈連接 在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C 整個裝置處于靜止狀態(tài) 設(shè)桿與水平面間的夾角為 下列說法正確的是 A 當m一定時 越大 輕桿受力越小B 當m一定時 越小 滑塊對地面的壓力越大C 當 一定時 M越大 滑塊與地面間的摩擦力越大D 當 一定時 M越小 可懸掛重物C的質(zhì)量m越大 A 考向二物體的動態(tài)平衡 典例2 2018 河南模擬 在房屋裝修過程中工人經(jīng)常用如圖所示的簡易方式運送建筑材料 圖中C為光滑定滑輪 為了保證材料不碰觸窗臺A B 需要一人在樓下用一根繩子拽拉 保證材料豎直向上緩慢上升 假定人的位置不變 則在運送過程中 A OC繩的拉力逐漸增大 OD繩的拉力逐漸減小B OC繩的拉力逐漸減小 OD繩的拉力逐漸增大C OC繩和OD繩的拉力逐漸減小D OC繩和OD繩的拉力逐漸增大 D 審題突破 解析 在建筑材料緩慢提起的過程中 其合力保持為零 兩繩拉力的合力與材料的重力大小相等 方向相反 保持不變 結(jié)點與豎直墻壁保持一定的距離 在建筑材料被緩慢提起的過程中OC繩拉力方向逆時針旋轉(zhuǎn) 其與豎直方向夾角變大 OD繩拉力方向順時針旋轉(zhuǎn) 與豎直方向夾角減小 作出OC繩 OD繩拉力與其合力在變化過程中的平行四邊形 如圖所示 由圖知 兩根繩子上的拉力F1和F2均增大 故D正確 規(guī)律總結(jié) 分析動態(tài)平衡問題的常用方法 預(yù)測練4 2018 廣西模擬 如圖所示 a b c三根輕細繩懸掛兩個質(zhì)量相同的小球A B保持靜止 細繩a是水平的 現(xiàn)對B球施加一個水平向右的力F 將B緩緩拉到圖中虛線位置 A球保持不動 這時三根細繩張力Fa Fb Fc的變化情況是 A 都變大B 都不變C Fb不變 Fa Fc變大D Fa Fb不變 Fc變大 C 解析 以B為研究對象受力分析 將重力分解 如圖1所示 由圖可以看出 當將B緩緩拉到圖中虛線位置過程中 細繩c與豎直方向夾角變大 細繩c的張力Fc逐漸變大 F逐漸變大 再以AB整體為研究對象 受力如圖2所示 設(shè)b繩與水平方向夾角為 則豎直方向有Fbsin 2mg 得Fb 不變 水平方向Fa Fbcos F Fbcos 不變 而F逐漸變大 故Fa逐漸變大 選項C正確 預(yù)測練5 2018 天津二模 如圖所示 不計重力的輕桿OP能以O(shè)為軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動 P端懸掛一重物 另用一根輕繩通過定滑輪系在P端 當OP和豎直方向的夾角 緩慢增大時 0 OP桿的彈力N和繩子的張力F的大小變化是 A N不變 F變大B N不變 F先變大后變小C N先變小后變大 F變大D N先變大后變小 F不變 A 預(yù)測練6 2018 江西模擬 如圖所示 輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M N上的a b兩點 懸掛衣服的衣架鉤是光滑的 掛于繩上處于靜止狀態(tài) 如果只人為改變一個條件 當衣架重新靜止時 下列說法正確的是 A 若將繩的右端向上移到b 則繩子拉力變大B 若將桿N向右移動一些 則繩子拉力不變C 若換掛質(zhì)量更大的衣服 則衣架鉤懸掛點不變D 繩的兩端高度差越小 繩子拉力越小 C 解析 如圖所示 相對于過掛鉤的豎直線 兩側(cè)繩子是對稱的 與豎直方向夾角相等 假設(shè)繩子的長度為x 則xcos L 繩子一端在上下移動的時候 繩子的長度不變 兩桿之間的距離不變 則 不變 兩個繩子的合力向上 大小等于衣服的重力 由于夾角不變 所以繩子的拉力不變 選項A D錯誤 當桿N向右移動 L變大 繩長x不變 所以 角度減小 繩子與豎直方向的夾角變大 繩子的拉力變大 選項B錯誤 繩長和兩桿距離不變的情況下 不變 掛的衣服質(zhì)量變化 不會影響懸掛點的移動 選項C正確 考向三電磁場中的平衡問題 典例3 2018 揚州模擬 如圖所示 兩根平行金屬導軌置于水平面內(nèi) 導軌之間接有電阻R 金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸 整個裝置放在勻強磁場中 磁場方向垂直于導軌平面向下 現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小 ab始終保持靜止 下列說法正確的是 A ab中的感應(yīng)電流方向由b到aB ab中的感應(yīng)電流逐漸減小C ab所受的安培力為零D ab所受的靜摩擦力逐漸減小 D 拓展變式 在 典例3 中 若兩平行金屬導軌之間連接的電阻R換為電容器C 仍然使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小 ab仍始終保持靜止 不考慮電容器瞬間充電過程 則正確的選項是 解析 導體棒ab 電容器C 導軌構(gòu)成閉合回路 磁感應(yīng)強度均勻減小 k為一定值 則閉合回路中的磁通量減小 根據(jù)楞次定律 可知回路中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電動勢 ab中有瞬間a到b的充電電流 電容器充電結(jié)束 回路不再有電流 故A B錯誤 ab中 電流I為零 則安培力為零 故C正確 導體棒處于靜止狀態(tài) 所受合力為零 因安培力為零 則靜摩擦力為零 故D錯誤 C 解決電磁場中平衡問題的兩條主線 1 遵循平衡條件 與純力學問題的分析方法相同 只是在分析受力時增加了電場力或磁場力 2 遵循電磁學規(guī)律 受力分析時 要注意準確判斷電場力 安培力和洛倫茲力的方向 規(guī)律總結(jié) B 預(yù)測練8 2018 陜西寶雞模擬 如圖所示 勻強電場的電場強度方向與水平方向夾角為30 且斜向右上方 勻強磁場的方向垂直于紙面 圖中未畫出 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶電小球 可視為質(zhì)點 以與水平方向成30 角斜向左上方的速度v做勻速直線運動 重力加速度為g 則 C 預(yù)測練9 2018 福州模擬 多選 如圖所示 質(zhì)量為m 長為L的直導線用兩絕緣細線懸掛于O O OO 連線水平 并處于勻強磁場中 當導線中通以沿x軸正方向的電流I 且導線保持靜止時 懸線與豎直方向夾角為 則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為 CD 考向四平衡中的臨界與極值問題 典例4 2018 湖北襄陽模擬 質(zhì)量為M的木楔傾角為 在水平面上保持靜止 質(zhì)量為m的木塊剛好可以在木楔上表面勻速下滑 現(xiàn)在用與木楔上表面成 角的力F拉著木塊勻速上滑 如圖所示 求 1 當 為多大時 拉力F有最小值 求此最小值 2 拉力F最小時 木楔對水平面的摩擦力 審題突破 答案 1 mgsin2 2 mgsin4 解決臨界極值問題的三種方法 1 解析法 根據(jù)物體的平衡條件列出平衡方程 在解方程時采用數(shù)學方法求極值 通常用到的數(shù)學知識有二次函數(shù)求極值 討論分式求極值 三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等 2 圖解法 此種方法通常適用于物體只在三個力作用下的平衡問題 首先根據(jù)平衡條件作出力的矢量三角形 然后根據(jù)矢量三角形進行動態(tài)分析 確定其最大值或最小值 3 極限法 極限法是一種處理極值問題的有效方法 它是指通過恰當選取某個變化的物理量將問題推向極端 如 極大 極小 等 從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象暴露出來 快速求解 規(guī)律總結(jié) 預(yù)測練10 2018 吉林松原模擬 傾角為 37 的斜面在水平面保持靜止 斜面上有一重為G的物體A 物體A與斜面間的動摩擦因數(shù) 0 5 現(xiàn)給A施以一水平力F 如圖所示 設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等 sin37 0 6 cos37 0 8 如果物體A能在斜面上靜止 水平力F與G的比值不可能是 A 3B 2C 1D 0 5 A 預(yù)測練11 2018 廣東佛山二模 如圖所示 兩個小球a b質(zhì)量均為m 用細線相連并懸掛于O點 現(xiàn)用一輕質(zhì)彈簧給小球a施加一個拉力F 使整個裝置處于靜止狀態(tài) 且Oa與豎直方向夾角為 45 已知彈簧的勁度系數(shù)為k 則彈簧形變量最小值是 A 備考跨越構(gòu)網(wǎng)絡(luò)練培優(yōu) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 培優(yōu)精練 培優(yōu)練1 2018 漢中一模 如圖 甲 筆記本電腦底座一般設(shè)置有四個卡位用來調(diào)節(jié)角度 某同學將電腦放在散熱底座上 為了獲得更好的舒適度 由原卡位1調(diào)至卡位4 如圖 乙 電腦始終處于靜止狀態(tài) 則 A 電腦受到的支持力變小B 電腦受到的摩擦力變大C 散熱底座對電腦的作用力不變D 電腦受到的支持力與摩擦力兩力大小之和等于其重力 C 解析 筆記本電腦受重力 支持力和靜摩擦力 如圖所示 根據(jù)平衡條件 有N mgcos f mgsin 由原卡位1調(diào)至卡位4 角度 減小 則支持力N增大 靜摩擦力減小 故A B錯誤 散熱底座對電腦的作用力是支持力和靜摩擦力的合力 與重力平衡 始終是不變的 故C正確 電腦受到的支持力與摩擦力兩力的矢量和與重力平衡 但大小之和隨 的變化而變化 故D錯誤 培優(yōu)練2 2018 廣東二模 如圖 上表面為光滑圓弧形曲面的物體靜置于水平地面上 一小木塊受水平力作用緩慢地從曲面底端沿曲面向上滑動一小段的過程中 物體始終靜止不動 則物體對地面摩擦力f和壓力N大小變化是 A f增大 N不變B f變小 N增大C f增大 N減小D f不變 N不變 解析 木塊受重力 水平力與曲面的支持力 木塊緩慢上滑過程中 由平衡條件知水平力增大 對物體與木塊整體 豎直方向與水平方向均處于平衡 因此地面對圓弧形曲面物體的支持力N大小等于總重力 保持不變 而地面對圓弧形曲面物體的摩擦力f F 隨著水平力的增大而增大 故A正確 B C D錯誤 A 培優(yōu)練3 2018 咸陽二模 如圖所示 a b兩個小球穿在一根光滑的固定桿上 并且通過一條細繩跨過定滑輪連接 已知b球質(zhì)量為m 桿與水平面成角 不計所有摩擦 重力加速度為g 當兩球靜止時 Oa繩與桿的夾角也為 Ob繩沿豎直方向 則下列說法正確的是 A a可能受到2個力的作用B b可能受到3個力的作用C 繩子對a的拉力等于mgD a的重力為mgtan C