（安徽專用）高考物理二輪 考前三個月 第一部分 專題一 受力分析 物體的平衡學(xué)案.doc

（安徽專用）2014年高考物理二輪 考前三個月 第一部分 專題一 受力分析 物體的平衡學(xué)案【考情分析】【考點預(yù)測】受力分析問題與物體的平衡問題是力學(xué)的基本問題，在近幾年的高考中頻頻出現(xiàn)，主要考查力的產(chǎn)生條件、力的大小方向的判斷、力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動態(tài)平衡問題的分析、連結(jié)體問題的分析，涉及的思想方法有：整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等預(yù)計2014年仍將對這些知識點進行考查，題型主要是選擇題，難度不大，但也要引起高度重視考題1對物體受力分析的考查例1如圖1所示，物體b的上表面水平，當(dāng)a、b相對靜止沿斜面勻速下滑時，斜面c保持靜止不動，則下列判斷正確的有()圖1a物體b的上表面一定是粗糙的b物體b、c都只受4個力作用c物體c受水平面的摩擦力方向一定水平向右d水平面對物體c的支持力小于三物體的重力大小之和審題突破a、b勻速下滑，c處于靜止，三物體均處于平衡狀態(tài)用假設(shè)法分析a、b之間是否存在摩擦力把物體a和b看成一個整體，分析c對b的摩擦力把三個物體看成一個整體，分析地面對c的摩擦力和支持力解析當(dāng)a、b相對靜止沿斜面勻速下滑時，斜面保持靜止不動，a、b、c均處于平衡態(tài)，a受重力、b的支持力作用，a、b間沒有摩擦力，物體b的上表面可以是粗糙的，也可以是光滑的，a錯；b受重力、c施加的垂直斜面的彈力和沿斜面向上的摩擦力以及a的壓力作用，取a、b、c為整體，由平衡條件知水平面對c無摩擦力作用，水平面對c的支持力大小等于三物體重力之和，c受重力、b的壓力和摩擦力、水平面的支持力作用，所以b對，c、d錯答案b規(guī)律總結(jié)受力分析應(yīng)掌握三個原則1建立受力分析思維模板對物體進行受力分析時，要養(yǎng)成按一定順序進行受力分析的習(xí)慣，其目的在于避免“丟力”一般按照“重力彈力摩擦力其他力”的順序進行受力分析2善于變換研究對象如果題目中給出的物體不止一個，在分析物體受力情況時，往往不能直接判斷它與其接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，這時可以采用隔離法(或整體法)，先分析其他物體(或整體)的受力情況，再分析被研究物體的受力情況3結(jié)合運動狀態(tài)及時修正由于彈力和摩擦力都是被動力，它們的方向和大小與物體的運動狀態(tài)有密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時，除了根據(jù)力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運動狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律及時進行修正突破練習(xí)1如圖2所示，一個質(zhì)量為m的滑塊靜止置于傾角為30的粗糙斜面上，一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的p點，另一端系在滑塊上，彈簧與豎直方向的夾角為30，則()圖2a滑塊一定受到四個力作用b彈簧一定處于壓縮狀態(tài)c斜面對滑塊一定有支持力d斜面對滑塊的摩擦力大小可能等于零答案c解析輕彈簧可能處于伸長狀態(tài)，也可能處于壓縮狀態(tài)，還可能處于原長，所以滑塊可能受三個力的作用，也可能受四個力的作用由于重力有沿斜面向下的分力，所以滑塊必定受沿斜面向上的摩擦力作用，因此也一定受斜面的支持力作用由此可知只有c正確2將某材料制成的長方體鋸成a、b兩塊放在水平面上，a、b緊靠在一起，物體a的角度如圖3所示，現(xiàn)用水平方向的力f推物體b，使物體a、b保持原來形狀、整體沿力f的方向勻速運動，則()圖3a物體a在水平方向受兩個力的作用，合力為零b物體a受的摩擦力只有一個c物體b對a的壓力小于桌面對物體a的摩擦力d物體b在水平方向受三個力的作用答案c解析如圖，分別對a、b水平方向進行受力分析，a受三個力，a、b項錯；木板b在水平方向受到a的彈力和摩擦力以及桌面的摩擦力、推力f四個力的作用，d項錯3如圖4所示，小球c置于光滑的半球形凹槽b內(nèi)，b放在長木板a上，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，在緩慢減小木板的傾角過程中，下列說法正確的是()圖4aa受到的壓力逐漸變大 ba受到的摩擦力逐漸變大cc對b的壓力逐漸變大 dc受到三個力的作用答案a解析選取b、c組成的系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)平衡知識可知fn(mbmc)gcos ，ff(mbmc)gsin ，隨著的減小，fn增大，ff減小，選項a正確，b錯誤c在光滑的凹槽內(nèi)受兩個力的作用：重力和支持力，且支持力始終等于重力mcg，選項c、d均錯考題2對平衡問題的考查例2如圖5所示，頂端裝有定滑輪的粗糙斜面體放在水平地面上，a、b兩物體跨過滑輪通過細(xì)繩連接，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)(不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)現(xiàn)用水平力作用于物體a上，緩緩拉開一小角度，斜面體與物體b一直保持靜止，對此過程，下列說 法錯誤的是()圖5a繩子對物體a的拉力一定變大b斜面對物體b的摩擦力一定變大c地面對斜面體的彈力不變d地面對斜面體的摩擦力變大審題突破選取物體a為研究對象，分析a的受力，由平衡條件分析拉力的變化選取物體b為研究對象，分析b的受力，由平衡條件分析b所受摩擦力的變化選取a、b以及斜面體組成的系統(tǒng)為研究對象，分析地面對斜面體的彈力和摩擦力解析物體a受力如圖，由平衡條件得fcos mag，所以f.隨著的增大，f增大，a正確物體b受重力、斜面的支持力fn、繩子的拉力f(等于f)和斜面的摩擦力ff(圖中未畫出)作用，當(dāng)mbgsin f時，摩擦力沿斜面向上且隨著f增大而減小當(dāng)mbgsin mgcos ，得滑塊m沿斜面加速下滑，對m受力分析，ff2cos fn2cos mgcos cos mgcos sin fn2sin ，知地面對m無摩擦力，所以m對地?zé)o摩擦力，選項b錯誤若在滑塊m上加一水平向右的力f3，則fn3mgcos f3sin ，mgsin (mgcos f3sin )，即滑塊m沿斜面減速下滑，對m受力分析，ff3cos fn3cos (mgcos f3sin )cos (mgcos f3sin )sin fn3sin ，知地面對m無摩擦力，m對地?zé)o摩擦力，選項c錯誤；同理分析，總有關(guān)系ffcos fncos fnsin 成立，可知選項d正確考題3對動態(tài)平衡問題的考查例3一個擋板固定于光滑水平地面上，截面為圓的柱狀物體甲放在水平面上，半徑與甲相等的光滑圓球乙被夾在甲與擋板之間，沒有與地面接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖9所示，現(xiàn)在對甲施加一個水平向左的力f，使甲沿地面極其緩慢地移動，直至甲與擋板接觸為止，設(shè)乙對擋板的壓力為f1，甲對地面的壓力為f2，在此過程中()圖9af1緩慢增大，f2緩慢增大bf1緩慢增大，f2不變cf1緩慢減小，f2不變df1緩慢減小，f2緩慢增大審題突破甲緩慢地向左移動時，甲與乙的接觸點會移動，甲對乙的作用力的方向發(fā)生變化分析乙對擋板的壓力f1時，應(yīng)先分析擋板對乙的彈力f1，此時選乙為研究對象，利用畫動態(tài)圖的方法分析分析甲對地面的壓力f2時，選甲、乙組成的系統(tǒng)為研究對象解析把甲、乙看做一個整體：豎直方向僅受重力和地面的支持力，在此過程中，兩物體重力不變，故支持力不變，由牛頓第三定律得，甲對地面的壓力f2不變選取乙為研究對象，乙物體受力如圖，甲對乙的作用力f3和擋板對乙的作用力f1的合力f合始終與乙的重力等大、反向，在將甲沿地面緩慢地向左移動時，甲對乙的作用力f3逐漸減小，擋板對乙的彈力f1逐漸減小，所以乙對擋板的壓力f1逐漸減小所以正確選項為c.答案c方法總結(jié)1當(dāng)受力物體的狀態(tài)發(fā)生“緩慢”變化時，物體所處的狀態(tài)仍為平衡狀態(tài)，分析此類問題的方法有解析法和圖解法(1)解析法：畫出研究對象的受力圖，根據(jù)動態(tài)變化的原因，一般是某一夾角在發(fā)生變化，利用三角函數(shù)表示出各個作用力與變化的夾角之間的關(guān)系，從而判斷各作用力的變化(2)圖解法：對研究對象在狀態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進行受力分析，畫出受力圖，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下的平衡受力圖(力的平行四邊形或矢量三角形)，再由某一參量的變化情況分析各邊的長度變化，從而確定力的大小及方向的變化情況2分析動態(tài)平衡問題時需注意以下兩個方面：(1)在動態(tài)平衡問題中，一定要抓住不變的量(大小或方向)，此題中不變的量是力f3和f1的合力的大小和方向，然后分析其他量的變化(2)當(dāng)物體受到一個大小和方向都不變、一個方向不變、一個大小和方向都變化的三個力作用，且題目只要求定性討論力的大小而不必進行定量計算時，首先考慮用圖解法突破練習(xí)7(2013天津5)如圖10所示，小球用細(xì)繩系住，繩的另一端固定于o點現(xiàn)用水平力f緩慢推動斜面體，小球在斜面上無摩擦地滑動，細(xì)繩始終處于直線狀態(tài)，當(dāng)小球升到接近斜面頂端時細(xì)繩接近水平，此過程中斜面對小球的支持力fn以及繩對小球的拉力ft的變化情況是()圖10afn保持不變，ft不斷增大bfn不斷增大，ft不斷減小cfn保持不變，ft先增大后減小dfn不斷增大，ft先減小后增大答案d解析對小球受力分析如圖(重力mg、支持力fn，繩的拉力ft)當(dāng)繩接近水平時，減小畫出一簇平行四邊形如圖所示，當(dāng)ft方向與斜面平行時，ft最小，所以ft先減小后增大，fn一直增大，只有選項d正確8如圖11所示的起重裝置，a為固定軸，ab為輕桿，b端系兩根輕繩，一根在下面拴一重物，另一根繞過無摩擦定滑輪，在繩端施加拉力，使桿從位置緩緩移到位置的過程中，繞過定滑輪的那根繩的張力f以及輕桿在b端受到作用力fn的變化情況是()圖11af減??；fn大小不變，方向由沿桿向外變?yōu)檠貤U向里bf減?。籪n大小不變，方向始終沿桿向里cf不變；fn先變小后變大，方向沿桿向里df不變；fn變小，方向沿桿向里答案b解析分析桿的端點b的受力，如圖根據(jù)三角形abo和由力組成的三角形bcd相似，由幾何關(guān)系知：l1不變，fn不變，l2減小，f減小，b正確9如圖12所示，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個圓柱體a、b靠在一起，表面光滑，重力均為g，其中b的下半部剛好固定在水平面mn的下方，上邊露出另一半，a靜止在平面上現(xiàn)過a的軸心施以水平作用力f，可緩慢的將a拉離平面一直滑到b的頂端，對該過程分析，則應(yīng)有()圖12a拉力f先增大后減小，最大值是gb開始時拉力f最大為g，以后逐漸減小為0ca、b間的壓力開始最大為2g，而后逐漸減小到0da、b間的壓力由0逐漸增大，最大為g答案b解析分析a受力：重力g、拉力f、球b的支持力fn，由平衡條件得：ffncos ，fnsin g.當(dāng)球a剛離開水平面時f最大，fmaxg/tan 30 g.然后當(dāng)逐漸增大到90時，f逐漸減小，直至減為零，選項a錯誤，b正確球a剛離開水平面時，fng/sin 302g，然后逐漸減小，最后等于g，選項c、d錯誤例4 (17分)如圖13所示，質(zhì)量為m的u型金屬框mmnn，靜放在傾角為的粗糙絕緣斜面上，與斜面間的動摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力；mm、nn邊相互平行，相距l(xiāng)，電阻不計且足夠長；底邊mn垂直于mm，電阻為r；光滑導(dǎo)體棒ab，電阻為r，橫放在框架上；整個裝置處于垂直斜面向上、磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中在沿斜面向上與ab垂直的拉力作用下，ab沿斜面向上運動若導(dǎo)體棒ab與mm、nn始終保持良好接觸，且重力不計則：圖13(1)當(dāng)導(dǎo)體棒ab速度為v0時，框架保持靜止，求此時底邊mn中所通過的電流i0，以及mn邊所受安培力的大小和方向(2)當(dāng)框架恰好要沿斜面向上運動時，通過底邊mn的電流i多大？此時導(dǎo)體棒ab的速度v是多少？解析(1)ab中的感應(yīng)電動勢e0blv0回路中電流i0聯(lián)立得i0此時底邊mn所受的安培力f安bi0l安培力方向沿斜面向上(2)當(dāng)框架恰好要沿斜面向上運動時，mn受到的安培力f安mgsin mgcos f安bil故img(sin cos )/bl又因ieblv解得v答案(1)方向沿斜面向上(2)評分細(xì)則1.第(1)問8分，其中式各2分，其余各式各1分沒有寫出式，而最后結(jié)果正確的，同樣給分沒有說明安培力的方向的，扣1分2第(2)問9分，式各2分，其余各式各1分3考生將合并為bilmgsin mgcos ，給3分將兩式合并為blvi(rr)，給2分4考生用其他方式解答，結(jié)果正確的，同樣給分5考生出現(xiàn)以下情況的，要酌情扣分：(1)把v0寫成v，把i0寫成i.(2)寫連等式且最后結(jié)果錯誤的知識專題練訓(xùn)練11弩又稱十字弓，是一種裝有臂的弓，主要由弩身、弩繩、弦槽和扳機組成，如圖1所示，設(shè)未加弩箭時，弩繩與弩身垂直且處于自然伸長狀態(tài)，其固定端之間的直線距離為l80 cm，弩繩的彈性系數(shù)為k20 n/cm，現(xiàn)將弩箭向后拉30 cm，則弩繩中的彈力與弩箭受到的彈力分別為(弩繩嚴(yán)格遵守胡克定律，忽略弓的形變，弩繩與弩箭之間有滑輪附加裝置，cos 530.6)()圖1a400 n480 n b400 n240 nc200 n480 n d200 n240 n答案a解析由幾何關(guān)系可知此時弩繩長度為100 cm，弩繩中的彈力f1kx400 n，弩繩對弩箭的作用力f22f1cos 53480 n.2如圖2所示，物塊a、b通過一根不可伸長的細(xì)線連接，a靜止在斜面上，細(xì)線繞過光滑的滑輪拉住b，a與滑輪之間的細(xì)線與斜面平行則物塊a受力的個數(shù)可能是()圖2a6個 b5個c4個 d2個答案c解析物塊a一定受到重力、斜面對a的支持力以及細(xì)線的拉力，如果細(xì)線對a的拉力恰好等于物塊a的重力沿斜面向下的分力，則斜面對a的靜摩擦力為零，那么a受力的個數(shù)為3個；如果細(xì)線對a的拉力大于a物塊的重力沿斜面向下的分力，則斜面對a的靜摩擦力沿斜面向下，那么a受力的個數(shù)為4個；如是細(xì)線對a的拉力小于a物塊的重力沿斜面向下的分力，則斜面對a的靜摩擦力沿斜面向上，那么a受力的個數(shù)也為4個因此，答案為c.3(2013廣東20改編)如圖3，物體p靜止于固定的斜面上，p的上表面水平，現(xiàn)把物體q輕輕地疊放在p上，則()圖3ap向下滑動bp靜止不動cp所受的合外力增大dp與斜面間的靜摩擦力不變答案b解析設(shè)斜面的傾角為，放上q，相當(dāng)于增加了p的質(zhì)量，對p受力分析并列平衡方程得mgsin fmgcos ，nmgcos .當(dāng)m增加時，不等式兩邊都增加，不等式仍然成立，p仍然靜止，故選b.4如圖4，勻強電場方向垂直于傾角為的絕緣粗糙斜面向上，一質(zhì)量為m的帶正電荷的滑塊靜止于斜面上，關(guān)于該滑塊的受力，下列分析正確的是(當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)()圖4a滑塊可能只受重力、電場力、摩擦力共三個力的作用b滑塊所受摩擦力大小一定為mgsin c滑塊所受電場力大小可能為mgcos d滑塊對斜面的壓力大小一定為mgcos 答案b解析滑塊在電場中受垂直于斜面方向的電場力作用，要使滑塊靜止，滑塊一定受斜面的摩擦力作用，因而一定受斜面的支持力作用，選項a、c均錯根據(jù)平衡條件知ffmgsin ，b正確fnqemgcos ，所以fnmgcos qe，即滑塊對斜面的壓力小于mgcos ，d錯5如圖5所示，在傾角為的斜面上，質(zhì)量均為m的物體a、b疊放在一起，輕繩通過定滑輪分別與a、b連接(繩與斜面平行)，a與b、b與斜面間的動摩擦因數(shù)均為，輕繩與滑輪間的摩擦不計，若要用沿斜面向下的力f將物體b勻速拉出，則f的大小為()圖5amgsin mgcos bmgsin 4mgcos c2mgcos d4mgcos 答案d解析選b為研究對象，b沿斜面方向受五個力：拉力f、a對b的摩擦力mgcos 、斜面對b的摩擦力2mgcos 、繩子對b的拉力f1mgcos mgsin 、b的重力沿斜面方向的分力所以，fmgsin mgcos 2mgcos f1，解得f4mgcos ，d正確6如圖6所示，一只半球形碗放在水平桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，球的半徑為r，質(zhì)量為m的螞蟻從碗底緩慢向上爬，爬升的最大高度不超過離桌面的高度r時，才能停在碗上，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，那么螞蟻與碗面間的動摩擦因數(shù)為()圖6a. b. c. d.答案c解析對螞蟻受力分析，其受豎直向下的重力，沿半徑指向球心的支持力以及垂直于半徑斜向上的最大靜摩擦力，三力平衡設(shè)重力與半徑所在方向的夾角是，將重力分解到支持力和摩擦力的方向上，由平衡條件可得：摩擦力ffmgsin mgcos ，由幾何關(guān)系可解得tan ，選項c正確7如圖7所示，用平行于斜面體a斜面的輕彈簧將物塊p拴接在擋板b上，在物塊p上施加沿斜面向上的推力f，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)下列說法正確的是()圖7a物塊p與斜面之間一定存在摩擦力b彈簧的彈力一定沿斜面向下c地面對斜面體a的摩擦力水平向左d若增大推力，則彈簧彈力一定減小答案c解析受力分析可知若推力f與彈簧彈力的合力平衡了物塊重力沿斜面向下的分力，則無摩擦力，a錯誤；受力分析可知彈簧處于拉伸或者壓縮狀態(tài)物塊p均可以保持靜止，b錯誤；由整體法可知地面對斜面體a水平向左的靜摩擦力平衡了推力f水平向右的分力，c正確；增大推力f，若物塊保持靜止，則彈簧的彈力不變，d錯誤8如圖8所示，水平面有一固定的粗糙程度處處相同的圓弧形框架abc，框架下面放置一塊厚度不計的金屬板，金屬板的中心o點是框架的圓心，框架上套有一個輕圓環(huán)，用輕彈簧把圓環(huán)與金屬板的o點固定連接，開始輕彈簧處于水平拉緊狀態(tài)用一個始終沿框架切線方向的拉力f拉動圓環(huán)從左側(cè)水平位置緩慢繞框架運動，直到輕彈簧達到豎直位置，金屬板始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則在整個過程中()圖8a水平面對金屬板的支持力逐漸減小b水平面對金屬板的摩擦力逐漸增大c沿框架切線方向?qū)A環(huán)的拉力逐漸減小d框架對圓環(huán)的摩擦力減小答案a解析對金屬板受力分析，其受重力、支持力、彈簧的拉力和靜摩擦力，水平方向靜摩擦力大小等于彈簧拉力的水平分量，豎直方向重力等于支持力和彈簧拉力的豎直分量之和，彈簧由水平到豎直的過程中，彈力大小不變，與水平方向的夾角變大， 導(dǎo)致水平分量減小，豎直分量增大，故水平面對金屬板的支持力逐漸減小，水平面對金屬板的摩擦力逐漸減小，選項a正確，b錯誤由于是輕圓環(huán)，故可忽略其重力的影響，拉力f等于滑動摩擦力，由于滑動摩擦力fff彈，f彈大小不變，故沿框架切線方向?qū)A環(huán)的拉力和框架對圓環(huán)的摩擦力大小均不變化，選項c、d錯誤9如圖9所示，固定在水平地面上的物體p，左側(cè)是光滑圓弧面，一根輕繩跨過物體p頂點上的小滑輪，一端系有質(zhì)量為m4 kg的小球，小球與圓心連線跟水平方向的夾角60，繩的另一端水平連接物塊3，三個物塊重均為50 n，作用在物塊2的水平力f20 n，整個系統(tǒng)平衡，g10 m/s2，則以下正確的是()圖9a1和2之間的摩擦力是20 nb2和3之間的摩擦力是20 nc3與桌面間摩擦力為20 nd物塊3受6個力作用答案b解析對小球分析可知，繩上的拉力等于小球重力沿圓弧面切線方向的分力，由幾何關(guān)系可知繩上的拉力等于20 n將三個物塊看成一個整體分析，可知水平方向整體受的拉力f和繩的拉力相等，故整體受力平衡，與桌面間沒有摩擦力，故3與桌面間摩擦力為0，c錯誤由于物塊1、2之間沒有相對運動的趨勢，故1和2之間沒有摩擦力的作用，a錯誤隔離物塊3分析，水平方向受力平衡可知2和3之間摩擦力的大小是20 n，b正確物塊3受重力、桌面的支持力、物塊2的壓力、物塊2的摩擦力、繩的拉力5個力作用，d錯誤10. 如圖10所示，在拉力f作用下，小球a沿光滑的斜面緩慢地向上移動，在此過程中，小球受到的拉力f和支持力fn的大小變化是()圖10af增大，fn減小 bf和fn均減小cf和fn均增大 df減小，fn不變答案a解析設(shè)斜面傾角為，拉力與斜面的夾角為，對小球，由平衡條件得mgsin fcos ，fsin fnmgc