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2013届高考物理第二轮复习专题复习受力分析物体的平衡专题思维导图受力分析物体的平衡种类场力重力电场力磁场力接触力弹力摩擦力判断关键:正确判断接触力的有无及方向判断有无接触力的方法接触、形变、相对运动趋势物体运动状态确定平衡受力特点运动特点计算平行四边形定则正交分解法图1A热点题型例析题型1整体法和隔离法在受力分析中的应用例1、如图1所示,质量为mB=24kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=22kg的木箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5.现用水平方向大小为200N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin37°≈0.6,cos37°≈0.8,g=10m/s2),则木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为()A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6审题突破“木板B从木箱A下面匀速抽出”,说明B所受合力为零,受力平衡.解析对A物体受力分析如图甲所示,由题意得Tcosθ=f1①N1+Tsinθ=mAg②f1=μ1N1③由①②③得T=100N对A、B物体整体受力分析如图乙所示由题意得Tcosθ+f2=F④N2+Tsinθ=(mA+mB)g⑤f2=μ2N2⑥由④⑤⑥得μ2=0.3故A答案正确.答案A一题多变(1)若木板B从木箱A下面匀加速抽出,还能取AB整体为研究对象受力分析吗?为什么?(2)若木板B从木箱A下面匀加速抽出时,A、B所受摩擦力与匀速时是否相同?以题说法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”.图3题型2共点力作用下的静态平衡问题例2(2011·广东卷·16)如图3所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止,下列判断正确的是()A.F1>F2>F3B.F3>F1>F2C.F2>F3>F1D.F3>F2>F1B解析由连接点P在三个力作用下静止知,三个力的合力为零,即F1、F2二力的合力F3′与F3等大反向,三力构成的平行四边形如图所示,由数学知识可知,F3>F1>F2,B正确.答案B图5题型3共点力作用下的动态平衡问题例3、如图5所示,质量分别为mA和mB的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮,A静止在倾角为45°的斜面上,B悬挂着.已知mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°,系统仍保持静止.下列说法正确的是()A.绳子对A的拉力将增大B.物体A对斜面的压力将增大C.物体A受到的静摩擦力增大D.物体A受到的静摩擦力减小解析设A与斜面间无摩擦力时斜面倾角为θ,mAgsinθ=T=mBg,sinθ=12,θ=30°,由于A开始保持静止,可知其受沿斜面向上的摩擦力.当由45°角变为50°时,静摩擦力一直增大,C对,D错;设斜面的倾角为α,A对斜面的压力为N=mgcosα,α增大时,N减小,B错;绳拉力T=mBg不变,A错.答案C以题说法1.本题尽管斜面的倾角在变,但是系统始终保持静止,属动态平衡问题,因此应利用“平衡条件”来分析.2.本题在分析A受摩擦力时应注意A、B的质量关系,若mA=mB,则A受摩擦力将会一直减小.图7AC题型4带电体在场内的平衡问题例4、如图7所示,水平粗糙绝缘杆从物体A中心的孔穿过,A的质量为M,用绝缘细线将另一质量为m的小球B与A连接,整个装置所在空间存在水平向右的匀强电场E,A不带电,B带正电且电荷量大小为Q,A、B均处于静止状态,细线与竖直方向成θ角.则()A.细线中张力大小为mg/cosθB.细线中张力大小为QE/cosθC.杆对A的摩擦力大小为QED.杆对A的支持力大小为Mg解析对B进行受力分析如图(1),由图知T=mgcosθ=QEsinθ,A对,B错;对AB整体进行受力分析如图(2),可知C对,D错.情景建模本题仍属于“平衡模型”问题,与前面三个例题相比较,只不过增加了一个力,即电场力,其分析问题的方法与前面的例题是相同的.以题说法1.静电力的方向与电性和场强的方向有关,匀强电场中静电力为恒力.2.电场和重力场内的平衡问题,仍然是力学问题.力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中.针对训练1、(2011年天津卷)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力()•A.方向向左,大小不变•B.方向向左,逐渐减小•C.方向向右,大小不变•D.方向向右,逐渐减小A针对训练2(2009年天津卷)1.物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上。B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是()DB针对训练3、如图所示,质量为m的物体在三根细绳悬吊下处于平衡状态,现用手持绳OB的B端,使B端缓慢向上转动,且始终保持结点O的位置不动,则AO绳拉力F1,BO绳拉力F2的变化情况是()A、F1变小,F2变小B、F1变小,F2先变小后变大C、F1变大,F2变小D、F1变大,F2先变大后变小针对训练4如图所示,匀强电场方向向右,匀强磁场方向垂直于纸面向里,一质量为m带电量为q的微粒以速度v与磁场垂直、与电场成45°角射入复合场中,恰能做匀速直线运动,求电场强度E的大小,磁感强度B的大小.针对训练5(2012年天津卷)2.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流.平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ。如里仅改变下列某一个条件,θ的相应变化情况是()•A.棒中的电流变大,θ角变大•B.两悬线等长变短,θ角变小•C.金属棒质量变大,θ角变大•D.磁感应强度变大,θ角变小A针对训练6(2011年天津卷)如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处于垂直与导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2,问(1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何?(2)棒ab受到的力F多大?(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?解:(1)棒cd受到的安培力为:Fcd=BIL①棒cd在共点力作用下平衡,则:Fcd=mgsin30°②由①②式,代入数据解得:I=1A③根据楞次定律可知,棒cd中的电流方向由d至c④(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等,即:Fab=Fcd对棒ab,由共点力平衡知:F=mgsin30°+BIL⑤代入数据解得:F=0.2N⑥(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量,由焦耳定律知:Q=I2Rt⑦设棒ab匀速运动的速度大小为v,其产生的感应电动势为:E=Blv⑧由闭合电路欧姆定律知:⑨由运动学公式知在时间t内,棒ab沿导轨的位移为:x=vt⑩力F做的功为:W=Fx综合上述各式,代入数据解得:W=0.4J
本文标题:专题一_力与物体的平衡_受力分析
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