高考物理二轮复习第一篇专题通关攻略1.1力与物体的平衡课件

复习课件高考物理二轮复习第一篇专题通关攻略1.1力与物体的平衡课件第1讲　力与物体的平衡考向一　物体受力分析(根底保分)【建模型】通规律【模型】1连接体模型1.模型图解:分类图例情景+结论推拉型木块A、B紧挨着放在粗糙的水平地面上,在水平推力F作用下做匀加速运动,A受到5个力作用,B受到4个力作用甲、乙、丙三个物体叠放在水平面上,用水平力F拉物体乙,它们仍保持静止状态,则物体乙受力的个数为5个物体b在水平推力F作用下,将物体a挤压在竖直墙壁上,a、b处于静止状态,其中a受到5个力作用,b共受到4个力的作用分类图例情景+结论滑轮型绳和滑轮的质量、摩擦均不计。A物体与斜面均粗糙,当物体B由静止释放后,A受4个力作用,B受2个力作用2.应用规律:受力分析的常用方法假设法对于弹力、摩擦力,若不能确定是否存在,或者不能确定力的方向、特点,可先作出假设(如该力存在、沿某一个方向、摩擦力是静摩擦力),然后根据该假设对运动状态的影响判断假设是否成立整体法与隔离法若系统内各个物体的运动状态相同,优先采用整体法;如果需要求解系统内部的相互作用,可再用隔离法。如果系统内部各部分运动状态不同,一般用隔离法。整体法与隔离法一般交叉综合运用转换对象法当直接分析一个物体的受力不方便时,可转换研究对象,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动力学分析法根据物体的运动状态用平衡条件或牛顿运动定律确定其受力情况【模型】2斜面体模型1.模型图解:分类图例情景+分析斜面上的滑块一个静止斜面的上面叠放着处于静止状态的两个物块A、B。对物块A施加一个斜向上的力F,A、B两个物块仍处于静止状态。则物块B的受力个数可能是4个或5个斜面上运动的电荷质量为m,带电荷量为+q的滑块,在处于匀强磁场B中的绝缘粗糙足够长的斜面上由静止开始下滑,在滑块离开斜面前受到4个力的作用分类图例情景+分析斜面上的通电导线粗糙斜面上一水平放置的通电直导线处于静止状态,其切面图如图所示。则通电导线受到3个或4个力作用斜面上的磁铁磁铁的N极附近固定一根通有如图所示电流的长直导线,但磁铁始终在粗糙的斜面上静止,则磁铁受到4个力作用2.应用提醒:(1)只分析研究对象受的力,而不分析研究对象给其他物体的力。(2)先分析主动力,如重力、电场力、磁场力(洛伦兹力和安培力)等,再分析被动力。(3)在难以确定物体的某些受力情况时,可先确定物体的运动状态,再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力。【练类题】重拓展1.(连接体模型)如图固定在地面上的水平光滑桌面上,有三个相同的物体a、b、c叠放在一起,a的左端通过一根轻绳与质量为m的小球相连,绳与水平方向的夹角为θ,小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的力F作用在b上,三个物体保持静止状态。以下说法正确的选项是(　　)A.小球受到2个力作用　　　　B.物体c受3个力作用C.物体b受5个力作用D.物体a受6个力作用【解析】选C。小球受重力、绳子的拉力、器皿对小球的支持力3个力的作用,选项A错误;c保持静止状态,只受重力和b对c的支持力作用,选项B错误;b受拉力、重力、c对b的压力、a对b的支持力及a对b的摩擦力,共5个力作用,选项C正确;a受重力、b对a的压力、桌面对a的支持力及b对a的摩擦力、绳子的拉力,共5个力作用,选项D错误。2.(推理型)(多项选择)(2021·济南三模)如下图，两楔形木块A、B两局部靠在一起，A、B之间的接触面光滑，木块B放置在地面上，木块A上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，A、B两木块均保持静止，那么(　　)A.绳子的拉力等于木块A的重力B.地面受的压力大于木块B的重力C.木块B与地面间不存在摩擦力D.木块B受到地面的摩擦力水平向左【解析】选A、C。绳子处于竖直伸直状态，对A进行受力分析可知A受到重力和绳子的拉力，A、B接触面光滑，A、B间没有摩擦力，B对A没有支持力，否那么重力、拉力支持力三个力不可能平衡，因此重力和拉力二力平衡，绳子的拉力等于木块A的重力，A正确；对B进行受力分析，B受到重力和地面支持力的作用且二力平衡，根据牛顿第三定律可知地面受的压力等于木块B的重力，B错误；对B进行受力分析可知B只受到重力和地面支持力两个力的作用，木块B与地面间不存在摩擦力，C正确、D错误。3.(斜面体模型)(多项选择)如下图,水平地面上固定一个粗糙绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同,两带电小球可视为点电荷。细线张紧且与斜面平行,小球A静止在斜面上,那么小球A受力的个数可能为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.3个B.4个C.5个D.6个【解析】选B、C。小球A受重力、斜面的支持力、细线的拉力、B对A的库仑斥力,或小球A受重力、斜面的支持力、细线的拉力、B对A的库仑斥力、斜面对球A的摩擦力,选项B、C正确,A、D错误。【加固训练】1.(摩擦力大小的计算)如下图,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50N,作用在物块2的水平力F=20N,整个系统处于平衡状态,取g=10m/s2,那么以下说法正确的选项是(　　)A.1和2之间的摩擦力是20NB.2和3之间的摩擦力是20NC.3与桌面间的摩擦力为20ND.物块3受6个力作用【解析】选B。对小球受力分析可知,绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力,由几何关系可知绳的拉力等于20N。将三个物块看成一个整体受力分析,可知水平方向整体受到拉力F和绳的拉力的作用,由于F等于绳的拉力,故整体受力平衡,与桌面间没有摩擦力,故物块3与桌面间的摩擦力为0,C错误;由于物块1、2之间没有相对运动的趋势,故物块1和2之间没有摩擦力的作用,A错误;隔离物块3受力分析,水平方向受力平衡可知物块2和3之间摩擦力的大小是20N,B正确;物块3受重力、桌面的支持力、物块2的压力、物块2的摩擦力、绳的拉力5个力作用,D错误。2.如下图,在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直平面内垂直磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α。一质量为m、带电荷量为+q的圆环A套在OO′棒上,圆环A沿棒匀速下滑,那么圆环在下滑过程中的受力个数可能为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　A.3个B.4个C.5个D.6个【解析】选B。圆环A受重力、洛伦兹力、摩擦力和支持力作用,选项B正确,A、C、D错误。考向二共点力作用下的静态平衡(综合提能)【建模型】研典题【模型】1绳、弹簧、杆模型2.应用提醒:(1)平衡状态:物体静止或匀速直线运动。(2)平衡条件:F合=0或Fx=0,Fy=0。(3)平衡关系:物体受到的任一个力都和其余力的合力等大反向。(4)杆受力不一定沿杆的方向,绳、弹簧受力一定沿绳或弹簧轴线。【典例1】(综合性)(2021·芜湖三模)如下图是一竖直固定的光滑圆环,中央有孔的小球P和Q套在环上,由伸直的细绳连接,它们恰好能保持静止状态。Q的质量为m,OQ连线水平,PQ细绳连线与水平线夹角为30°。那么()A.细绳对Q球的拉力大小为mgB.环对Q球的支持力大小为mgC.P球的质量为2mD.环对P球的支持力大小为mg【解析】选C。对Q球,受力分析如下图。分解拉力T,可知竖直方向有Tsin30°=mg,水平方向有Tcos30°=NQ,解得细绳对Q球的拉力大小为T=2mg,选项A错误;环对Q球的支持力大小为NQ=mg,选项B错误;对P球,受力分析如图所示。在水平方向Tcos30°=NPsin30°,在竖直方向NPcos30°=mPg+Tsin30°,解得mP=2m,NP=2mg,选项C正确,D错误。【名师点睛】解答静态平衡问题的思路【母题变式】【变式1】(多项选择)如下图,把【典例1】中的P、Q小球套在由三根光滑的杆构成的三角形框架上,两球静止时,细线与AB杆成α角。∠A=90°,∠B=30°,那么以下说法中正确的选项是()A.30°<α<60°B.细线受到的拉力大小为mgC.P、Q两小球对杆的压力大小之比为2∶D.细线受到的拉力大小为mg【解析】选A、D。根据平衡条件,对P球有N1=Tsinα+2mgcos30°,①Tcosα=2mgsin30°②对Q球有N2=Tcosα+mgcos60°,③Tsinα=mgsin60°,④由②④得tanα=,即tan30°μ时,物块开始滑动        木块与固定斜面间动摩擦因数为μ=tanθ,用与斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,当α=θ时,F有最小值,为Fmin=mgsin2θ2.应用规律:【角度1】绳索类【典例4】(创新性)(2021·青岛一模)图甲中滑索巧妙地利用了景区的自然落差,为滑行提供了原动力。游客借助绳套保护,在高空领略祖国大好河山的壮美。其装置简化如图乙所示,倾角为30°的轨道上套一个质量为m的滑轮P,质量为3m的绳套和滑轮之间用不可伸长的轻绳相连。某次检修时,工人对绳套施加一个拉力F,使绳套从滑轮正下方的A点缓慢移动,运动过程中F与轻绳的夹角始终保持120°,直到轻绳水平,绳套到达B点。整个过程滑轮保持静止,重力加速度为g,求:(1)绳套到达B点时,轨道对滑轮的摩擦力大小和弹力大小;(2)绳套从A缓慢移动到B的过程中,轻绳上拉力的最大值。【解析】(1)绳套到达B点时,对质量为3m的绳套,有F1=3mgtan30°=mg对滑轮P:FN-F1sin30°-mgcos30°=0f+mgsin30°-F1cos30°=0解得FN=mg,f=mg(2)在绳套的动态平衡过程中,当F与mg垂直时轻绳中的弹力最大,那么有答案:(1)(2)2mg【名师点睛】【角度2】相对滑动类【典例5】(多项选择)(2021·赣州一模)如下图,物体A和B的质量分别为4kg和1kg,用跨过定滑轮的细线相连,叠放在倾角为θ=30°的光滑斜面上,A与B间的动摩擦因数为0.2,现有一平行于斜面向下的力F作用在物体B上,物体A、B保持静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10m/s2)。那么拉力F的值可能为()A.10NB.20NC.30ND.40N【解析】选A、B。拉力最大时,对A:T=mAgsinθ+μmAgcosθ,对B:Fm+mBgsinθ=T+μmAgcosθ,解得Fm=28.9N。拉力最小时,对A:T+μmAgcosθ=mAgsinθ,对B:Fmin+μmAgcosθ+mBgsinθ=T,解得Fmin=1.1N,拉力F取值范围为1.1N≤F≤28.9N,选项A、B正确,C、D错误。【练类题】重拓展1.(“缓慢〞移动模型)(2021·浙江7月选考)如图是“中国天眼〞500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氦气球对其有大小为mg、方向竖直向上的拉力作用,使其有“人类在月球上行走〞的感觉,假设将人视为质点,此时工作人员()A.受到的重力大小为mgB.受到的合力大小为mgC.对球面的压力大小为mgD.对球面的作用力大小为mg【解析】选D。人受到的重力大小仍为mg,选项A错误。因人在球面上缓慢移动,所以合外力应该为零。根据题意,人的受力分析如图:人对球面的压力应该小于,选项C错误。根据共点力的平衡,人对球面的作用力(支持力、静摩擦力的合外力)应该等于,选项D正确。2.(临界极值模型)如下图,一人用钳碗夹夹住圆柱形茶杯,在手竖直向上的力F作用下,夹子和茶杯相对静止,并一起向上运动。夹子和茶杯的质量分别为m、M,假设夹子与茶杯两侧间的静摩擦力在竖直方向上,夹子与茶杯两侧间的弹力在水平方向上,最大静摩擦力均为f,那么以下说法正确的选项是()A.人加大夹紧钳碗夹的力,使茶杯向上匀速运动,那么夹子与茶杯间的摩擦力增大B.当夹紧茶杯的夹子往下稍微移动一段距离,使夹子的顶角张大,但仍使茶杯匀速上升,人的作用力F将变小C.当人加速向上提茶杯时,作用力F可以到达的最大值是D.无论人提着茶杯向上向下做怎样的运动,假设茶杯与夹子间不移动,那么人的作用力F=(M+m)g【解析】选C。无论人手夹紧还是夹子下移使夹子顶角变化,茶杯向上匀速运动时,茶杯处于平衡状态,合力为零。故F=(M+m)g,2f静=Mg,摩擦力不变,选项A、B错误;当向上加速时,茶杯所受的摩擦力到达最大静摩擦力时,力F的值最大,那么有2f-Mg=Ma,F-(M+m)g=(M+m)a,联立解得F=,选项C正确;当茶杯的运动状态改变,如向上匀加速运动时,F大于(M+m)g,选项D错误。专题能力提升练专题能力提升练(一)　力与物体的平衡(45分钟　100分)一、选择题(此题共8小题,每题6分,共48分。其中1～5题为单项选择,6～8题为多项选择)1.(2021·日照一模)如下图,在水平桌面上叠放着物体a、b、c,三个物体均处于静止状态。以下说法正确的选项是(　　)A.c一定受到水平桌面施加的摩擦力B.b对a的作用力一定竖直向上C.c对b的摩擦力可能水平向右D.b对a的支持力与a受到的重力是一对作用力和反作用力【解析】选B。对a、b、c整体分析,受重力和支持力,二力平衡,c不受地面的摩擦力,选项A错误;对物体a受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,根据平衡条件,b对a的作用力一定竖直向上,和a的重力平衡,选项B正确;以a和b整体为研究对象,受到重力、支持力和静摩擦力,根据平衡条件,c对b的静摩擦力平行接触面向上,选项C错误;b对a的支持力与a对b的压力是一对作用力和反作用力,两力的施力物体不同,受力物体不同,且两力的大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。而a受到的重力,受力物体还是a,且该力与b对a的支持力不在同一直线上,选项D错误。【总结提升】受力分析的四个步骤【加固训练】　　如下图,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。b球质量为m,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,重力加速度为g。当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为θ,Ob段绳沿竖直方向,那么以下说法正确的选项是(　　)A.a可能受到2个力的作用B.b可能受到3个力的作用C.绳子对a的拉力等于mgD.a的重力为mgtanθ【解析】选C。对a、b受力分析可知,a一定受3个力,b一定受2个力作用,选项A、B错误;对b受力分析可知,b受绳子拉力等于mg,因此绳子对a的拉力等于mg,选项C正确;对a受力分析,Gasinθ=mgcosθ,可得Ga=,选项D错误。2.(2021·山东等级考)如下图,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,那么μ的值为(　　)A.　　　B.　　　C.　　　D.【解析】选C。当木板与水平面的夹角为45°时,两物块刚好滑动,对A物块受力分析如图甲,沿斜面方向,A、B之间的滑动摩擦力f1=μN=μmgcos45°,根据平衡条件可知T=mgsin45°+μmgcos45°①;对B物块受力分析如图乙,沿斜面方向,B与斜面之间的滑动摩擦力f2=μN″=μ·3mgcos45°,根据平衡条件可知2mgsin45°=T+μmgcos45°+μ·3mgcos45°②,①②两式联立,可得2mgsin45°=mgsin45°+μmgcos45°+μmgcos45°+μ·3mgcos45°,解得μ=,A、B、D错误,C正确。应选C。3.(2021·海淀区三模)某同学用如下图的实验装置验证“力的平行四边形定那么〞。将弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，在弹簧测力计B的挂钩处系一细线，把细线的另一端系在弹簧测力计A下端细线上的O点处，手持弹簧测力计B水平向左拉，使O点缓慢地向左移动，且总保持弹簧测力计B的拉力方向不变，不计弹簧测力计所受的重力，两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程，那么弹簧测力计A、B的示数FA、FB的变化情况是(　　)A.FA变大、FB变小　　B.FA变小、FB变大C.FA变大、FB变大D.FA变小、FB变小【解析】选C。以O点为研究对象，其受力变化如下图，由图可知开始时弹簧A处于竖直状态，其拉力大小等于Mg，B弹簧拉力为零；当O点向左移动时，弹簧A与竖直方向的夹角在增大，由受力图可知FA变大、FB变大，A、B、D均错误，C正确。【加固训练】如下图,小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间,薄板在F作用下逆时针缓慢转动,在墙与薄板之间的夹角θ缓慢地从90°逐渐减小的过程中(　　)A.小球对薄板的压力可能小于小球的重力B.小球对薄板的正压力一直增大C.小球对墙的压力先减小,后增大D.小球对墙的正压力不可能大于小球的重力【解析】选B。以小球为研究对象,小球处于平衡状态。当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地从90°逐渐减小的过程中,薄板给球的支持力F1逐渐增大,薄板受到的压力增大,小球对薄板的压力不可能小于小球的重力,选项A错误,B正确;当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地从90°逐渐减小的过程中,墙壁给球的压力F2逐渐增大,根据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力增大,小球对墙的正压力可能大于小球的重力,选项C、D错误。4.(2021·滨海新区三模)如下图，固定在水平地面上的物体A，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面。一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m1、m2的小球B、C，假设绳与物体A的外表平行，当两球静止时，小球B与圆弧圆心之间的连线和水平面的夹角也为θ，不计一切摩擦，那么m1、m2之间的关系是(　　)A.m1=m2　　　　B.m1=m2tanθC.m1=D.m1=m2cosθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【解析】选B。两小球通过光滑的滑轮相连，滑轮左右两侧绳的拉力大小相等，两小球都处于平衡状态，由受力分析可得：对m1有FT=m1gcosθ，对m2有FT=m2gsinθ，联立两式可得m1gcosθ=m2gsinθ，即m1=m2tanθ，B正确，A、C、D均错误。5.如下图,内壁光滑粗细均匀的玻璃管竖直固定,在玻璃管内有大小和质量均相等的A、B、C三只小球,A、B小球之间用轻质绝缘弹簧连接,C小球置于玻璃管底部。当A、B、C小球均处于静止时,A、B小球之间的距离与B、C小球之间的距离相等,A、B两只小球带电荷量均为q(q>0),C小球带电荷量为Q(Q>0),小球直径略小于玻璃管内径,它们之间的距离远大于小球直径,那么(　　)A.假设Q=3q,弹簧对小球A为向上的弹力B.假设Q=2q,弹簧对小球A为向上的弹力C.假设Q=3q,弹簧对小球B为向上的弹力D.假设Q=2q,弹簧对小球B为向下的弹力【解析】选A。设A、B的质量为m,A、B与B、C之间的距离均为L,假设当弹簧处于压缩状态时,A球受到向上的弹力,根据平衡条件对A列出平衡方程,对A、B两球整体分析假设假设成立那么F≥0,联立可以得到Q≥q。假设Q=3q>q,此时弹簧对小球A的弹力方向向上,对小球B的弹力方向向下,选项A正确,C错误;假设Q=2qfmax所以会滑下来。(2)以为研究对象,受力分析如下图沿斜面和垂直斜面分解后可得N′=mgcosθ+Ff′=mgsinθ解得N′=7.2Nf′=1.6N根据f′max=μN′可得f′max=2.16Nf′