（江苏专用）2020版高考物理二轮复习 专题一 第一讲 力与物体平衡课件

专题一力与运动第一讲力与物体平衡考点一受力分析本考点是对重力、弹力、摩擦力及受力分析等知识的考查，常结合物体的平衡条件、力的合成与分解等相关知识简单交汇命题，题型一般为选择题。(一)理清知识体系(二)谨记三个“嘱托”1．弹力的方向一定垂直于接触面，或接触点的切面，且指向受力物体。2．两物体接触处有无静摩擦力，要根据物体间有无相对运动趋势或根据平衡条件进行判断。3．物体间恰好不相对滑动时，物体间的静摩擦力恰好等于最大静摩擦力。[典例]如图所示，三个形状不规则的石块a、b、c在水平桌面上成功地叠放在一起。下列说法正确的是()A．石块b对a的支持力一定竖直向上B．石块b对a的支持力一定等于a受到的重力C．石块c受到水平桌面向左的摩擦力D．石块c对b的作用力一定竖直向上[解析]由题图可知，a与b的接触面不是水平面，可知石块b对a的支持力与其对a的静摩擦力的合力，跟a受到的重力是一对平衡力，故A、B错误；以三个石块作为整体研究，整体受到的重力与支持力是一对平衡力，则石块c不会受到水平桌面的摩擦力，故C错误；选取a、b作为整体研究，根据平衡条件，石块c对b的作用力与其重力平衡，则石块c对b的作用力一定竖直向上，故D正确。[答案]D[对点训练]1.[多选](2019·武汉调研)如图所示，顶角为θ的光滑圆锥体固定在水平面上，一质量为m的匀质圆环套在圆锥体上处于静止状态，重力加速度大小为g，下列判断正确的是()A．圆锥体对圆环的作用力方向垂直于圆锥的侧面B．圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上C．圆环的张力不为零D．圆环的张力方向指向圆环的圆心解析：由题意知圆环受重力和圆锥体对圆环的作用力处于平衡状态，则圆锥体对圆环的作用力与圆环所受的重力等大反向，即圆锥体对圆环的作用力方向竖直向上，故A错误，B正确；质量为m的匀质圆环套在圆锥体上，圆环有被撑开的趋势，所以圆环的张力不为零，故C正确；圆环的张力方向沿圆环的切线方向，故D错误。答案：BC2.(2019·泰州模拟)把一重为G的物体，用一个水平的推力F＝kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上(如图所示)，从t＝0开始物体所受的摩擦力Ff随t的关系是下图中的哪一个()解析：开始时由于推力F为零，物体和墙面间没有挤压，则摩擦力为零。物体在重力作用下开始沿竖直墙面下滑，所以开始时为滑动摩擦力。由Ff＝μFN，又FN＝F＝kt，所以Ff＝μkt，即Ff随时间t成正比增加，当Ff增大到等于G时，物体具有一定速度，由于惯性仍然滑行，随着滑行的继续，Ff已大于物体重力G，最后物体静止于墙上，变为静摩擦力，竖直方向上根据二力平衡，则有Ff＝G，所以B正确。答案：B考点二整体法与隔离法的应用本考点既是重点，更是难点，“难”表现在两个方面：一是研究对象复杂，往往涉及多个物体；二是试题情景新颖，常与生活实际相联系或是实际情景的抽象。对于该类问题，关键是在明确研究对象的前提下，灵活地选用两大方法。(一)两大思维方法对比(二)解答平衡问题的基本思路(三)应用整体法与隔离法的两个关键点1．准确选取研究对象：实际问题中常常需要交叉应用整体法与隔离法准确选取研究对象，才能方便解题。2．注意区分内力与外力：若求物体间的相互作用力时，应隔离其中一个物体(一般选取受力个数较少的物体)，若将几个物体看作一个整体，则物体间的相互作用力为内力，不能呈现在受力图上。[典例][多选](2019·江苏省天一中学考前热身)如图是一辆静止在水平地面上的自卸车，当车厢缓慢倾斜到一定程度时，货物会自动沿车厢底部向车尾滑动。在上述过程中，关于地面对车的摩擦力，下列说法正确的是()A．货物匀速滑动时，无摩擦力B．货物匀速滑动时，摩擦力方向向后C．货物加速滑动时，摩擦力方向向前D．货物加速滑动时，摩擦力方向向后[解析]货物匀速滑动时，车对货物的摩擦力和支持力的合力方向竖直向上，故货物对车的摩擦力与压力的合力方向竖直向下，则地面对车无摩擦力，选项A正确，B错误；货物加速滑动时，则对货物和车的整体而言，受的合外力沿车厢斜面向下，故整体受地面的摩擦力方向向后，故选项C错误，D正确。[答案]AD[对点训练][多选](2019·海安高级中学模拟)如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起，用水平外力F缓慢向左推动B，使A缓慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中()A．推力F大小不变B．A和B均受三个力作用而平衡C．B对桌面的压力大小不变D．A对B的压力越来越小解析：A受到重力、挡板的弹力和B的支持力三个力，B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力，故B错误。当B向左移动时，B对A的支持力和挡板对A的弹力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力大小保持不变，则A对B的压力也保持不变。对整体分析受力如图所示，由平衡条件得知，F＝N1，挡板对A的弹力N1不变，则推力F不变；桌面对整体的支持力N＝G总，保持不变，则B对桌面的压力不变。故A、C正确，D错误。答案：AC考点三动态平衡问题动态平衡问题是高考的重点。物体在缓慢移动过程中均处于平衡状态，但物体所受的某些力的大小和方向均发生变化，使结果出现一些不确定性，这是此类问题常失分的主要原因。针对此类问题，只要按照以下思维流程，准确分析各力特点，合理选取解题方法，问题便可迎刃而解。破解动态平衡问题[典例][多选]如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。现给小滑块施加一竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有()A．轻绳对小球的拉力逐渐增大B．小球对斜劈的压力先减小后增大C．竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大[解析]对小球受力分析，受重力、支持力和轻绳的拉力，如图甲所示：根据平衡条件可知，轻绳的拉力FT逐渐增大，支持力FN逐渐减小，根据牛顿第三定律，小球对斜劈的压力也逐渐减小，A正确，B错误；对小球和滑块整体分析，受重力、斜面的支持力FN、杆的支持力FN′、拉力F，如图乙所示，根据平衡条件，水平方向有：FN′＝FNsinθ，竖直方向有：F＋FNcosθ＝G总，由于FN减小，故FN′减小，F增大，C错误，D正确。[答案]AD[对点训练](2019·丹阳期中)如图所示，三根轻绳汇交于结点B，其中水平绳和倾斜绳的另一端固定于墙上，竖直绳的另一端系着重物P。现用水平向右的力缓缓拉起重物P的过程中，绳AB所受拉力()A．变大B．不变C．变小D．先变小再变大解析：P受重力、绳子的拉力和水平向右的力，因为是缓慢拉起重物，可以看成是平衡状态，物体在运动的过程中，绳子在竖直方向上的分力等于物体P的重力。对结点分析，受三根绳子的拉力，BA、BC绳的拉力方向不变，BA绳在竖直方向上的分力始终等于BP绳在竖直方向上的分力，而BP绳在竖直方向上的分力等于重物的重力且保持不变，所以BA绳的拉力不变。故B项正确，A、C、D项错误。答案：B考点四电磁场中的平衡问题电磁场中的平衡问题，分析方法与纯力学问题相同。解决此类问题，应注意以下三点：①库仑力的方向和大小的确定；②运用左手定则确定洛伦兹力或安培力的方向；③综合应用物体的平衡条件和力的合成与分解知识解题。需要考生学会迁移应用。理清知识体系[典例][多选](2019·淮安联考)地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里。一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN匀速运动，如图所示。由此可以判断()A．如果油滴带正电，它是从M点运动到N点B．如果油滴带正电，它是从N点运动到M点C．如果水平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点D．如果水平电场方向向右，油滴是从N点运动到M点[解析]根据做直线运动的条件和受力情况可知，如果油滴带正电，水平电场的方向只能向左，如图所示，由左手定则判断可知，油滴的速度方向从M点到N点，故A项正确，B项错误；如果水平电场方向向右，油滴只能带负电，电场力水平向左，由左手定则判断可知，油滴的速度方向从N点到M点，故C项错误，D项正确。[答案]AD[对点训练](2019·镇江模拟)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀增加，ab始终保持静止，下列说法正确的是()A．ab中感应电流方向由b→aB．ab中的感应电流逐渐增加C．ab所受的安培力保持不变D．ab受到水平向右的摩擦力解析：磁感应强度均匀增加，磁通量增加，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a→b，故A错误。由于磁感应强度均匀增加，根据法拉第电磁感应定律E＝SΔBΔt得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误。根据安培力公式F＝BIL知，电流不变，B均匀增大，则安培力增大，故C错误。导体棒水平方向受安培力和静摩擦力处于平衡，ab受到的安培力方向向左，则所受的静摩擦力方向向右，故D正确。答案：D1．(2019·江苏高考)如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为()A.TsinαB.TcosαC．TsinαD．Tcosα解析：对气球，受力分析如图所示，将绳的拉力T分解，在水平方向：风对气球的作用力大小F＝Tsinα，选项C正确。答案：C2．(2016·江苏高考)一轻质弹簧原长为8cm，在4N的拉力作用下伸长了2cm，弹簧未超出弹性限度。则该弹簧的劲度系数为()A．40m/NB．40N/mC．200m/ND．200N/m解析：由F＝kx知，弹簧的劲度系数k＝Fx＝40.02N/m＝200N/m，选项D正确。答案：D3．(2019·江苏七校阶段测试)如图所示，墙壁清洁机器人在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀速“爬行”到右上方B点。对机器人在竖直平面内受力分析正确的是()解析：机器人匀速爬行，受向下的重力和竖直向上的作用力而处于平衡状态，故选项B正确。答案：B4.如图所示，在竖直平面内，用甲、乙两个弹簧秤通过细线拉着一个钩码，使之处于静止状态。若保持甲弹簧秤拉力的方向不变，缓慢地调节乙弹簧秤，使两细线之间的夹角增大一些，则()A．两拉力的合力可能增大B．甲弹簧秤的示数一定增大C．甲弹簧秤的示数可能减小D．乙弹簧秤的示数一定增大解析：由平衡条件得知，甲、乙两个弹簧秤的拉力F1和F2的合力与重力G大小相等、方向相反，保持不变，作出甲、乙两个弹簧秤在三个不同位置时力的合成图，如图所示。在甲、乙从3→2→1三个位置变化的过程中，可以看出，当甲、乙两个方向相互垂直时，F2最小，可见，F1逐渐增大，F2先逐渐减小后逐渐增大，甲的拉力逐渐增大，乙的拉力先减小后增大，故B正确，A、C、D错误。答案：B5.[多选](2019·镇江模拟)套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球A通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球B固定在绝缘支架上，A球处于平衡状态，如图所示。现将B球稍向右移动，当A小球再次平衡(该过程A、B两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位置，下列说法正确的是()A．细线对带电小球A的拉力变大B．细线对细环的拉力保持不变C．细环所受的摩擦力变大D．粗糙杆对细环的支持力变大解析：小球A和细环整体分析受力如图甲所示，整体受重力、杆的支持力、静摩擦力和水平向右的库仑斥力，由平衡可知N＝mAg＋mBg，F＝f，则粗糙杆对细环的支持力不变，再对A球受力分析，如图乙所示，当B球稍向右移动时，由库仑定律知，F增大，A球的重力不变，它们的合力与绳的拉力等大反向，故由力的合成知当F增大时绳的拉力也增大，综合以上分析知，A、C选项正确。答案：AC