（通用版）2020版高考物理大二复习 专题一 第2讲 物体的平衡课件

123451.(2019全国卷Ⅱ)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为()33A.150kgB.1003kgC.200kgD.2003kg解析:本题考查物体的平衡及临界问题。因为物块在拉力作用下沿斜面向上做匀速运动,所以F-mgsinθ-μmgcosθ=0,而F≤1500N。因此≤150kg,即A正确,B、C、D错误。答案:Am=𝐹𝑔sin𝜃+𝜇𝑔cos𝜃123452.(2019全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则()A.F1=33mg,F2=32mgB.F1=32mg,F2=33mgC.F1=12mg,F2=32mgD.F1=32mg,F2=12mg12345解析:圆筒做匀速直线运动,所受的合外力为零。对圆筒受力分析,圆筒受两个斜面的支持力与重力,有FN1sin30°=FN2sin60°,FN1cos30°+FN2cos60°=mg,联立求得FN1=32mg,FN2=12mg。根据牛顿第三定律得,F1=FN1=32mg,F2=FN2=12mg,故A、B、C错误,D正确。答案:D123453.(2017全国卷Ⅲ)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm12345解析:设开始时两段弹性绳的夹角为α,弹性绳的拉力为FT,根据平衡条件可得2FTcos𝛼2=mg,cos𝛼2=(12)2-(0.82)212=0.6,得FT=56mg;弹性绳的两端移到同一点时,设弹性绳的拉力为FT',则2FT'=mg,得FT'=12mg;设弹性绳第一次伸长量x,第二次伸长量x',根据胡克定律,有56mg=kx,12mg=kx',x=0.2m,联立解得x'=0.12m,所以弹性绳的总长l=80cm+12cm=92cm,B正确。答案:B123454.(多选)(2017全国卷Ⅰ)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中()A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小ααπ212345解析:方法一:受力分析如图。设OM与竖直方向夹角为θ,M点绕O点做圆周运动,沿切线方向:FMNcos(α-90°)=mgsinθ,沿半径方向:FOM=FMNsin(α-90°)+mgcosθ,故FMN=𝑚𝑔sin𝜃cos(𝛼-90°),随θ增大而增大,A正确。FOM=𝑚𝑔sin𝜃cos(𝛼-90°)·sin(α-90°)+mgcosθ=𝑚𝑔sin𝜃sin(𝛼-90°)+𝑚𝑔cos𝜃·cos(𝛼-90°)cos(𝛼-90°)=𝑚𝑔cos(𝛼-90°)·cos(α-90°-θ),当θ=α-90°时存在极大值,故FOM先增大再减小,D项正确。12345方法二:利用矢量圆,如图重力保持不变,是矢量圆的一条弦,FOM与FMN夹角即圆周角保持不变,由图知FMN一直增大到最大,FOM先增大再减小,当OM与竖直夹角为θ=α-90°时FOM最大。答案:AD123455.(多选)(2019全国卷Ⅰ)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中()A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加12345解析:对物块N进行受力分析,如图所示。F=mgtanβ,随着β的增大,F增大,A错误。,随着β的增大,FT增大,B正确。由于物块M和N的质量关系、斜面倾角的大小均未知,不能确定物块M所受斜面摩擦力的方向;当物块M开始时所受斜面摩擦力的方向沿斜面向上时,随FT增大,物块M所受斜面摩擦力可能先减小后增加,C错误,D正确。答案:BDFT=𝑚𝑔cos𝛽考点1考点2考点3物体的受力分析例1(多选)(2019河北衡水高三月考)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面体B上,现用大小不相等、方向相反的水平力F1、F2分别推A和B,它们均静止不动,且F1F2,重力加速度为g,则()A.A受到四个力的作用B.B对A的摩擦力方向一定沿斜面向下C.地面对B的摩擦力方向水平向右,大小为F2-F1D.地面对B的支持力大小一定等于(M+m)g考点1考点2考点3解析:以A为研究对象进行受力分析,如图所示,沿斜面方向,F1的分力和A所受重力的分力大小关系不确定,所以不确定B和A之间有无摩擦力,A的受力个数不确定,选项A、B错误;以整体为研究对象,水平方向:Ff=F2-F1,方向向右,竖直方向:FN'=(M+m)g,选项C、D正确。答案:CD考点1考点2考点3方法归纳1.受力分析的两个技巧(1)除了根据力的性质和特点进行判断,假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法。(2)善用转换研究对象法,尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形,可以分析与研究对象相接触的物体的受力,再应用牛顿第三定律判定。2.受力分析的四点注意(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。(2)每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。(3)合力和分力不能重复考虑。(4)对整体进行受力分析时,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不能在受力分析图中出现;当把某一物体隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。考点1考点2考点3对应训练1.(2019宁夏银川六中月考)如图所示,A、B、C三物块叠放并处于静止状态,水平地面光滑,其他接触面粗糙,以下受力分析正确的是()A.A与墙面间存在压力B.A与墙面间存在静摩擦力C.A物块共受3个力作用D.B物块共受5个力作用考点1考点2考点3解析:以三个物体组成的整体为研究对象,由于地面光滑,对C没有摩擦力,根据平衡条件得知,墙对A没有压力,因而也没有摩擦力,选项A、B错误;物体A受到重力、B的支持力和摩擦力三个力作用,选项C正确;先对A、B整体研究,水平方向上,墙对A没有压力,则由平衡条件分析可知,C对B没有摩擦力,再对B分析,受到重力、A的压力和摩擦力、C的支持力,共四个力作用,选项D错误。答案:C考点1考点2考点3物体的静态平衡例2如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是()A.F=𝑚𝑔tan𝜃B.F=mgtanθC.FN=𝑚𝑔tan𝜃D.FN=mgtanθ考点1考点2考点3审题读取题干获取信息光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心①滑块不受摩擦力②球形容器对滑块的弹力指向O点一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点①滑块所受重力为mg②滑块处于平衡状态,受力平衡③外力F水平OP与水平方向的夹角为θ可确定弹力和重力的夹角、弹力和外力的夹角考点1考点2考点3解析:解法一:合成法。滑块受力如图甲,由平衡条件知:𝑚𝑔𝐹=tanθ,得F=𝑚𝑔tan𝜃,FN=𝑚𝑔sin𝜃。考点1考点2考点3解法二:效果分解法。将重力按产生的效果分解,如图乙所示,F=G2=𝑚𝑔tan𝜃,FN=G1=𝑚𝑔sin𝜃。解法三:正交分解法。将滑块受的力水平、竖直分解,如图丙所示,mg=FNsinθ,F=FNcosθ,联立解得:F=𝑚𝑔tan𝜃,FN=𝑚𝑔sin𝜃。解法四:三角形法。如图丁所示,滑块受的三个力组成封闭三角形,解直角三角形得:F=𝑚𝑔tan𝜃,FN=𝑚𝑔sin𝜃。答案:A考点1考点2考点3方法归纳解答平衡问题的常用方法适用条件注意事项优点合成法物体受三个力作用而平衡(1)表示三个力大小的线段长度不可随意画(2)其中两个力的合力与第三个力等大反向对于物体所受的三个力,有两个力相互垂直或两个力大小相等的平衡问题求解较简单分解法物体受三个力作用而平衡合力为物体所受的力,而两个分力分别与物体受到的另两个力等大反向考点1考点2考点3适用条件注意事项优点正交分解法物体受三个或三个以上的力作用而平衡选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴重合对于物体受三个以上的力处于平衡状态的问题求解较方便三角形法物体受三个力作用而平衡将三个力的矢量图平移,构成一个依次首尾相连接的矢量三角形常用于求解一般矢量三角形中未知力的大小和方向考点1考点2考点3对应训练2.[2019河南名校联盟调研考试(三)]两个质量均为m的小球A、B用轻杆连接,A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触,B球放在倾角为θ的斜面上,A、B均处于静止状态,B球没有滑动趋势,则A球对挡板的压力大小为()A.mgtanθB.2mgtanθC.𝑚𝑔tan𝜃D.2𝑚𝑔tan𝜃考点1考点2考点3解析:由于B球没有滑动趋势,因此B球不受斜面的摩擦力,对A、B整体研究,受力分析如图。根据平衡条件可得挡板对A球的弹力大小为F=2mgtanθ,根据牛顿第三定律可知,A球对挡板的压力大小也为2mgtanθ,选项B正确,选项ACD错误。答案:B考点1考点2考点33.(2019山西太原第五中学月考)如图所示,斜面上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是()A.a、b两物体的受力个数一定相同B.a、b两物体对斜面的压力不一定相同C.a、b两物体受到的摩擦力大小可能不相等D.当逐渐增大拉力F时,物体b先开始滑动考点1考点2考点3解析:对a、b进行受力分析,如图所示。b物体处于静止状态,当绳子沿斜面向上的分力与重力沿斜面向下的分力相等时,摩擦力为零,所以b可能只受3个力作用,而a物体必定受到摩擦力作用,肯定受4个力作用,选项A错误;a、b两个物体,垂直于斜面方向受力都平衡,则有:FN+FTsinθ=mgcosθ,解得:FN=mgcosθ-FTsinθ,则a、b两物体对斜面的压力相同,选项B错误;根据A的分析可知,b的摩擦力可以为零,而a的摩擦力一定不为零,故C正确;对a沿斜面方向有:FTcosθ+mgsinθ=Ffa,对b沿斜面方向有:FTcosθ-mgsinθ=Ffb,正压力相等,所以最大静摩擦力相等,则a先达到最大静摩擦力,先滑动,选项D错误。答案:C考点1考点2考点3物体的动态平衡例3(2019江西抚州七校联考)如图所示,在竖直平面内,一根不可伸长的轻质软绳两端打结系于“V”形杆上的A、B两点,OM边竖直,O点到A点的距离等于O点到B点的距离。软绳绕过光滑的滑轮,一重物悬挂于滑轮下,开始时整个系统处于静止状态,θ小于90°。若在纸面内绕O点顺时针方向缓慢转动“V”形杆,直到ON边竖直,绳结没有在杆上滑动。则A处绳与杆间的摩擦力Ff()A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大考点2考点3在纸面内绕O点按顺时针方向缓慢转动杆,直到ON边竖直,绳子与竖直方向的夹角α,先变大后变小,OA杆与竖直方向的夹角β一直增大,当绳子与竖直方向的夹角α变大时,摩擦力减小,当绳子与竖直方向的夹角α变小时,α+β还是在增大,所以摩