（新课标）2020高考物理二轮复习 专题1 力与物体的平衡课件

专题一力与物体的平衡高考命题方向近三年高考考点分布考点鸟瞰2017年2018年2019年考点一：受力分析、一般平衡全国Ⅱ卷16无命题全国Ⅲ卷16全国Ⅱ卷16考点二：电磁学中的平衡全国Ⅰ卷16无命题全国Ⅰ卷15考点五：动态平衡全国Ⅰ卷21无命题全国Ⅰ卷19考点六：平衡中临界、极值无命题无命题全国Ⅱ卷16高考分类调研考点过关筛查表说明：(熟练掌握“√”；需要拓展“…”；没掌握“×”)核心素养考点鸟瞰考点热度考点掌握自查考点一：受力分析、一般平衡★★★★物理观念考点二：电磁学中的平衡★★★★提炼方法考点三：整体法、隔离法★★★★★考点四：“绳打结”与“绳绕滑轮”★★★考点五：动态平衡★★★★★模型建构考点六：平衡中的临界、极值★★★★核心素养之物理观念高考热点一：受力分析、一般平衡1．受力分析基本思路2．解平衡问题常用的三种方法方法适用条件解题步骤正交分解法三力或多力平衡(1)确定研究对象受力分析(2)建轴(建轴时尽量让更多的力在坐标轴上)(3)将不在轴上的力进行正交分解(4)据平衡条件∑F＝0，正交分解得∑Fx＝0，∑Fy＝0矢量三角形法三力平衡(1)对研究对象进行受力分析(2)将力平移至一个三角形中，将已知的角度平移至该力的三角形中(3)三角形可能是直角三角形、等腰三角形和一般三角形，直角三角形可以直接利用边角关系，等腰三角形可做底边的垂线，使问题简化，一般三角形可直接采用正弦定理、余弦定理相似三角形法三力平衡(1)确定研究对象受力分析(2)将力平移至一个三角形，将已知的角度平移进该力的三角形(3)构建的力的三角形与图中几何三角形相似(4)利用对应边成比例列方程求解1．(2019·课标全国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＝12mg答案D解析对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知，F′1＝mgcos30°，F′2＝mgsin30°.解得F′1＝32mg，F′2＝12mg，由牛顿第三定律知F1＝32mg，F2＝12mg，故D项正确．2.如图所示，物块A、B置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ＝33，物体A、B用跨过光滑动滑轮的细绳相连，在竖直平面内用逐渐增大的力斜向上提动滑轮，某时刻拉A物体的绳子与水平面成60°角，拉B物体的绳子与水平面成30°角，A、B两个物体仍处于平衡状态，此时若继续增大斜向上的力，A、B两个物体将同时开始在水平面内运动，则A、B两个物体的质量之比为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A.3∶2B．2∶3C.2∶3D.3∶2答案A解析对A、B分别受力分析，如图所示：对A：Tcos60°＝μ(mAg－Tsin60°)，得：mA＝0.5T＋32μTμg.对B：Tcos30°＝μ(mBg－Tsin30°)，得：mB＝32T＋0.5μTμg.联立解得：mAmB＝32，故A项正确，B、C、D三项错误．故选A项．高考热点二：电磁学中的平衡1．电磁学中常见的力2．处理电学平衡问题的一般思路3．带电粒子在复合场中平衡的隐含条件由于洛伦兹力的方向始终与B和v垂直，因此带电粒子在复合场内做直线运动时一定是匀速直线运动，因为一旦速度变就会造成洛伦兹力变，就会打破原有的平衡．这种平衡一般是重力、电场力、洛伦兹力的合力为零，常作为综合性问题的隐含条件．4．通电导体棒或线框的平衡通电导线(或导体棒)切割磁感线时的平衡问题，一般要综合应用受力分析、法拉第电磁感应定律，左、右手定则和电路的知识．在这类问题中，感应电流的产生和磁场对电流的作用这两种现象总是相互联系的，而磁场力又将电和力这两方面问题联系起来．1.(多选)如图，在水平面上A、B、C三点固定着三个电荷量为3Q的正点电荷，将另一质量为m的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O点，OABC恰构成一棱长为L的正四面体．已知静电力常量为k，重力加速度为g，为使小球能静止在O点，则关于小球所受库仑力的合力方向和所带的电荷量，下列说法中正确的是()A．所受库仑力的合力方向竖直向上B．所受库仑力的合力方向竖直向下C．电荷量为6mgL29kQD．电荷量为6mgL218kQ答案AD解析对小球受力分析可知，重力与库仑力平衡，所以小球受到三个库仑力的合力的方向与重力方向相反，A项正确，B项错误；将A、B、C处正点电荷对小球施加的库仑力正交分解到水平方向和竖直方向，设α是A、B、C处正点电荷对小球施加的库仑力方向与竖直方向的夹角，根据平衡条件在竖直方向上得3Fcosα＝mg，又由库仑定律得F＝k×3Q×qL2，再由图可知，∠CAO′＝30°，则AO′＝3L3，OO′＝63L，所以得cosα＝63，联立以上各式解得q＝6mgL218kQ，C项错误，D项正确．2.如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为l，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里．线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态．令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡．则在此过程中线框位移的大小Δx及方向是()A．Δx＝2nIlBk，方向向上B．Δx＝2nIlBk，方向向下C．Δx＝nIlBk，方向向上D．Δx＝nIlBk，方向向下答案B解析线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡，安培力为F＝nBIl，且开始的方向向上，然后方向向下，大小不变．设在电流反向之前弹簧的伸长量为x，则反向之后弹簧的伸长量为(x＋Δx)，则有kx＋nBIl－G＝0，k(x＋Δx)－nBIl－G＝0，解之可得Δx＝2nIlBk，且线框向下移动．故选B项．3.如图所示，坐标系Oxy位于竖直平面内，在该区域有场强E＝12N/C，方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B＝2T，沿水平方向且垂直于Oxy平面指向纸里的匀强磁场．一个质量m＝4×10－5kg，电荷量q＝2.5×10－5C的带正电微粒，在Oxy平面内做匀速直线运动，运动到原点O时，撤去磁场，经一段时间后，带电微粒运动到了x轴上的P点(g＝10m/s2)，求：(1)P点到原点O的距离；(2)带电微粒由原点O运动到P点的时间．答案(1)15m(2)1.2s解析匀速直线运动时：受力平衡，F洛2＝G2＋F电2①G＝mg，F电＝Eq，F洛＝Bqv②得：v＝10m/s，与x轴正方向成37°角斜向右上③撤去磁场后受2个力，结合速度方向可知微粒做类平抛运动沿v方向：OPcos37°＝vt④垂直于v方向：OPsin37°＝12F电2＋G2mt2⑤联立②④⑤得：OP＝15m，t＝1.2s.核心素养之提炼方法高考热点三：整体法、隔离法整体法、隔离法对比分析运用隔离法选择研究对象分析物体受力时，应按照由易到难的原则．整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．1.如图所示，将某均匀长方体锯成A、B两块后，在水平桌面上并对放在一起，现用水平力F推B，使A、B整体保持沿F的方向匀速运动，则()A．A在水平方向受到三个力的作用，且合力为零B．A在水平方向受到五个力的作用，且合力为零C．A对B的作用力方向与A、B接触面垂直D．B对A的弹力大于桌面对A的摩擦力答案A解析对A受力分析，在水平方向上受B对A的弹力，桌面的滑动摩擦力，B对A的静摩擦力，在三个力的作用下处于平衡，受力如图，故A项正确，B项错误；B对A的弹力和静摩擦力的合力与桌面的滑动摩擦力等值反向，与F的方向相同，根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力方向与F的方向相反，不是与A、B接触面垂直，故C项错误；因为B对A的弹力与B对A的摩擦力垂直，二者的合力大小等于桌面对A的摩擦力大小，所以B对A的弹力小于桌面对A的摩擦力，故D项错误．故选A项．2．如图所示，a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的()答案B解析对b球受力分析，受重力、斜面对其垂直向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故细线拉力向右上方，故A图错误；再对a、b两个球整体受力分析，受总重力、斜面垂直向上的支持力和上面细线的拉力，再次根据共点力平衡条件判断上面的细线的拉力方向为斜向右上方，故C、D两图均错误．故选B项．3．如图所示，在粗糙水平地面上静止放置一个截面为三角形的斜劈，其质量为M，两侧面的倾角分别为α、β，两个质量分别为m1和m2的小物块恰好能沿斜劈的两侧面匀速下滑．若现在对两物块同时分别施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1和F2，且F1F2，重力加速度为g，则在两个小物块沿斜劈侧面下滑的过程中，下列说法中正确的是()A．斜劈可能向左运动B．斜劈受到地面向右的摩擦力作用C．斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m2)gD．斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m2)g＋F1sinα＋F2sinβ答案C解析在施加恒力之前，三个物体都处于平衡状态，对三个物体组成的整体受力分析，其受重力和支持力，故支持力为(M＋m1＋m2)g，没有摩擦力；施加恒力之后，两个物块对斜劈的压力和摩擦力不变，故斜劈的受力情况不变，斜劈仍保持静止，斜劈对地面的压力大小等于(M＋m1＋m1)g，与地面间没有摩擦力，C项正确．核心素养之模型建构高考热点四：“绳打结”与“绳绕滑轮”“绳打结”与“绳绕滑轮”比较分析项目绳打结绳绕滑轮两者区别“绳打结”可理解为绳子分为两段，结点不能沿绳移动“绳绕滑轮”或绳上挂一光滑挂钩，因为只是绕过，因此是一根绳两段绳上的力结点两侧的绳因结点变为两根独立的绳因此由结点分开的两段绳上的弹力不一定相同“绳绕滑轮”两端绳上拉力的大小相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线1．(2017·天津)(多选)如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果人为只改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是()A．绳的右端上移到b′，绳子拉力不变B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D．若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移答案AB解析如图所示，两段绳子是对称的，与竖直方向夹角是相等的．假设绳子的长度为x，则xcosθ＝L，绳子一端在上下移动的时候，绳子的长度不变，两杆之间的距离不变，则θ角度不变；两段绳子拉力的合力向上，大小等于衣服的重力，由于夹角不变，所以绳子的拉力不变，故A项正确，C项错误；当杆向右移动后，根据xcosθ＝L，即L变大，绳长不变，所以θ角度减小，绳子与竖直方向的夹角变大，绳子的拉力变大，故B项正确；绳长和两杆距离不变的情况下，θ不变，所以挂的衣服质量变化不会影响悬挂点的移动，故D项错误．故选A、B两项．2．将一光滑轻杆固定在地面上，杆与地面间的夹角为θ，一光滑轻环套在杆上．一个大小和质量都不计的滑轮用轻绳OP悬挂在天花板上，用另一轻绳通过滑轮系在轻环上，用手拉住轻绳另一端并使OP恰好在竖直方向，如图所示．现水平向右拉绳，当轻环重新静止不动时，OP绳与天花板之间的夹角为()A．90°B．45°C．θD．45°＋θ2答案D解析对轻环Q进行受力分析如图甲，只有绳子的拉力垂直于杆时，绳子的拉力在沿杆的方向没有分力，轻环重新静止不动，由几何关系可知，PQ绳与竖直方向之间的夹角为θ.对滑轮进行受力分析如图乙，由于滑轮的质量不计，则OP对滑轮的拉力与滑轮两边细绳拉力的合力等大反向，由于滑轮两边细绳拉力大小相等，故OP沿两绳夹角的角平分线，OP与水平天花板之间的夹角β为两绳间夹角的一半，即β＝12(θ＋90°)＝45°＋θ2，故D项正确．高考热点五：动态平衡