2018届高三二轮专题一 力与物体的平衡

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课标卷高考命题分析

1.弹力

(1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F=kx计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解.

(2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向.2.摩擦力

(1)大小:滑动摩擦力F f=μF N,与接触面的面积无关;静摩擦力的增大有一个限度,具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求.

(2)方向:沿接触面的切线方向,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反.

3.电场力

(1)大小:F =qE .若为匀强电场,电场力则为恒力;若为非匀强电场,电场力则与电荷所处的位置有关.点电荷间的库仑力F =k q 1q 2

r

2.

(2)方向:正电荷所受电场力方向与场强方向一致,负电荷所受电场力方向与场强方向相反. 4.安培力

(1)大小:F =BIL ,此式只适用于B ⊥I 的情况,且L 是导线的有效长度,当B ∥I 时F =0. (2)方向:用左手定则判断,安培力垂直于B 、I 决定的平面. 5.洛伦兹力

(1)大小:F =q v B ,此式只适用于B ⊥v 的情况.当B ∥v 时F =0.

(2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B 、v 决定的平面,洛伦兹力不做功. 6.共点力的平衡

(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动. (2)平衡条件:F 合=0或F x =0,F y =0. (3)常用推论

①若物体受n 个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n -1)个力的合力大小相等、方向相反.

②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形.

1.处理共点力平衡问题的基本思路:确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论. 2.常用的方法

(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法.

(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等. 3.带电体的平衡问题仍然满足平衡条件,只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力.

4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动,因为F 洛⊥v .

高考题型1 受力分析 整体法与隔离法的应用

例1 (2017·贵州凯里市模拟)如图1所示,形状相同的物块A 、B ,其截面为直角三角形,相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体C 架在两物块的斜面上,系统处于静止状态.已知物块A 、B 的质量都为M ,θ=60°,光滑球C 的质量为m ,则下列说法正确的是( )

图1

A .地面对物块A 的摩擦力大小为零

B .地面对物块A 的摩擦力大小为1

2mg

C .物块A 对物体C 的弹力大小为

32

mg D .物块A 对地面的压力大小为Mg +1

2mg

答案 D

解析 以球体C 为研究对象,其受到斜向上的两个弹力作用,把两个弹力合成,合力竖直向上,大小等于光滑球体的重力,受力分析如图所示.

由三角函数可知,弹力大小为mg ,故C 错误.再以A 为研究对象,C 对A 的正压力大小为mg ,其在水平方向上的分力等于地面对物块A 的静摩擦力大小,由此可知静摩擦力大小为

3

2

mg ,故A 、B 错误.以A 、B 、C 整体为研究对象,所受重力为2Mg +mg ,由对称性可知A 所受地面支持力为Mg +mg

2

,由牛顿第三定律知D 正确.

1.在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析. 2.采用整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体的状态应该相同.

3.当直接分析一个物体的受力不方便时,可转移研究对象,先分析另一个物体的受力,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力,此法叫“转移研究对象法”.

1.(2017·全国卷Ⅱ·16)如图2,一物块在水平拉力F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F 的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为( )

图2

A .2- 3 B.36 C.33

D.32

答案 C

解析 当F 水平时,根据平衡条件得F =μmg ;当保持F 的大小不变,而方向与水平面成60°角时,由平衡条件得F cos60°=μ(mg -F sin60°),联立解得μ=

3

3

,故选项C 正确. 2.(2017·山东模拟)如图3所示,物体A 、B 用细绳与弹簧连接后跨过滑轮.已知质量m A =2m B ,现将斜面倾角缓慢由45°减小到30°,过程中A 与斜面保持相对静止,不计滑轮摩擦,下列说法中正确的是( )

图3

A .弹簧的形变量将减小

B .物体A 对斜面的压力将减小

C .物体A 受到的静摩擦力将减小到零

D .弹簧的弹力及A 受到的静摩擦力都不变 答案 C

解析 将斜面倾角由45°减小到30°,弹簧的弹力等于B 的重力,不变,A 项错误;倾角减小,物体A 对斜面的压力将增大,B 项错误;斜面倾角为45°时,物体A 重力沿斜面方向的分力为2m B g sin45°,由平衡条件可知物体A 受到的静摩擦力为2m B g sin45°-m B g ;斜面倾角由45°减小到30°,物体A 受到的静摩擦力为2m B g sin30°-m B g =0;所以物体A 受到的静摩擦力将减小到零,C 项正确,D 项错误.

3.(2017·云南省一统)如图4所示,一轻质细绳一端固定于竖直墙壁上的O 点,另一端跨过大小可忽略、不计摩擦的定滑轮P 悬挂物块B ,OP 段的绳子水平,长度为L .现将一带挂钩的物块A 挂到OP 段的绳子上,A 、B 物块最终静止.已知A (包括挂钩)、B 的质量比为m A m B =85,

则此过程中物块B 上升的高度为( )