高考物理第二輪復(fù)習(xí)平衡問(wèn)題

1、高考物理第二輪復(fù)習(xí) 第一講 平衡問(wèn)題一、典型例題1、力學(xué)中的平衡：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未發(fā)生改變，即 a = 0。表現(xiàn)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) (1)在重力、彈力作用下的平衡例1 (05遼寧大綜合).兩光滑平板MO NO構(gòu)成一具有固定夾角 。=75的V形槽，一球置于槽內(nèi)，用 0表示NO板與水平面之間的夾角，如圖 1所示。若球?qū)Π錘O壓力的大小正好等于球所受重力的大小，則下列0值中哪個(gè)是正確的?A 15B 30C 45D 60(2)摩擦力在平衡問(wèn)題中的表現(xiàn)例2.如圖2所示，一木塊放在水平面上，在水平方向共受三個(gè)力作用， 木塊靜止，撤去 F1后，有下列判斷木塊不再靜止木塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài)圖Fi=10N E=2N,以

2、及摩擦？,木塊所受合力為10N,方向向左木塊所受合力為0A . B .其中判斷正確的是()C. D .(3)共點(diǎn)三個(gè)力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題例3. (04廣東物理卷)用三根輕繩將質(zhì)量為 m的物塊懸掛在空中3所示已知ac和bc與豎直方向的夾角分別為30和60,則ac繩和bc繩中的拉力分別為(A.立mg, mg221.3.-mg,mg22C.直mg,1 mg421,3.-mg,mg24若將繩子bc從e點(diǎn)移 到f點(diǎn)，保證繩子的 c點(diǎn)不動(dòng)，則兩繩的 拉力如何變化？(4)多個(gè)物體的平衡問(wèn)題例4 (02 江蘇大綜合)如圖4所示，物體a、分別作用在物體b、c上，a、b、c仍保持靜止，以 擦力的大小，則b、c疊放在水

3、平桌面上，水平力為f 1 f 2 f 3分別表示a與b、b與c、F b=5N, F c=10N, c與桌面間的靜摩A、f 1 =5N、f 2 =0、f 3=5NC、f 1 =0、f2 =5N、f 3=5N、f 1 =5N、f 2 =5N、f 3=0、f1 =0、f2=10N、f 3=5Na尤L cF/ /(5)動(dòng)中有靜，靜中有動(dòng)問(wèn)題例5如圖5所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上， 木箱中的立桿上著一個(gè)質(zhì)量 為m的小球，開(kāi)始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重F c / /圖4力加速度的二分之一，則在小球下滑的過(guò)程中，木箱對(duì)地面的壓力為多大?(解本題時(shí)采用整體還是隔離法，什么時(shí)候

4、用整體法，什么時(shí)候用隔離法2電磁學(xué)的平衡問(wèn)題MN如圖6所示。金屬例6 一金屬球，原來(lái)不帶電?，F(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為 Ea、aEb、Ec，三者相比，A、Ea 最大 B、Eb 最大 C、Ec 最大 D、Ea=Eb=Ec例7如圖7所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m帶電量為q的微粒以速度V與磁場(chǎng)垂直、與電場(chǎng)成 45擁射入復(fù)合場(chǎng)中，恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng), 求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。看鸥袕?qiáng)度 B的大??？圖7例8 （2005 年天津理綜卷）23. （ 16分）圖8中M用口 PQ為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌

5、，間距 l為0.40m,電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直。質(zhì)量 m為6.0 x 10-3kg、電阻為1.0 的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有 滑動(dòng)變阻器和阻值為3.0 的電阻Ro當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率v勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率 P為0.27W,重力加速度取10m/s2,試求速率v和滑動(dòng)變阻器接入 電路部分的阻值 R。（此題可聯(lián)系動(dòng)態(tài)收尾平衡問(wèn)題，比如說(shuō)雨滴的下落過(guò)程等）圖8 3、原子物理中的平衡問(wèn)題例9（03年廣東物理卷）4.鈾裂變的產(chǎn)物之一氟 90 （ 90Kr ）是不穩(wěn)定的，它36經(jīng)過(guò)一系列衰變最終成為穩(wěn)定的錯(cuò)90

6、（ 40Zr）,這些衰變是A. 1次溫變，6次口衰變B. 4次晾變C. 2次a衰變D. 2次值衰變，2次B衰變二、課后同步練習(xí)1、 （03全國(guó)理綜）如圖1 1所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為其球心，碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的。一根細(xì)線跨在碗口上， 線的兩端分別系有質(zhì)量為 m和m2的小球，當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí), 質(zhì)量為m的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為 a =60。兩小球的質(zhì)量比 m/m1為（ ）302c3c 2B.-C.-D.2、如圖1-2所示，固定在水平面上的光滑半球，球心 0的正上方固定一個(gè)小定滑輪，細(xì)線一端拴一小球，置于半球面上的A點(diǎn)，另一端繞過(guò)定滑輪，如圖，現(xiàn)緩慢的將小

7、球從 A點(diǎn)拉到B點(diǎn)，則此過(guò)程中，小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮n,細(xì)線的拉力大小Ft的變化情況是：A、Fn變大，F(xiàn)t不變B、Fn變小，F(xiàn)t變大E_ _-圖1-2C、Fn不變，F(xiàn)t變小D Fn變大，F(xiàn)t變小3、（05年天津理）如圖1-3所示，表面粗糙的固定斜面頂端安有滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過(guò)滑輪（不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦），P懸于空中,P、Q仍靜止不動(dòng)，則A Q受到的摩擦力一定變小B Q受到的摩擦力一定變大C輕繩上拉力一定變小D輕繩上拉力一定不變Q放在斜面上，均處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)用水平向左的恒力推圖1-3Q時(shí),（02全國(guó)理綜）有三根長(zhǎng)度皆為l =1.00 m的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在

8、天花板上的O點(diǎn)，另一端分別掛有質(zhì)量皆為m= 1.00 x 10 2 kg的帶電小球 A和B,它們的電量分別為一 q和+q, q= 1.00 X 10 7Q A B之間 用第三根線連接起來(lái)。空間中存在大小為E= 1.00 X 106N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí)A、B球的位置如圖14所示?，F(xiàn)將。B之間的線燒斷， 由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。求最后兩球的機(jī)械能與電 勢(shì)能的總和與燒斷前相比改變了多少。（不計(jì)兩帶電小球間相互作用的靜電力） 5、（98上海物理）有一個(gè)直角支架 AOB AO水平放置，表面粗糙，OBS直向下，表面光滑。AO上套有小環(huán)P, O盼有小環(huán) Q兩環(huán)

9、質(zhì)量均為 m兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖15所示。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將P環(huán)移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO刊P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上拉力 T的變化情況是（）A. N不變，T變大 B . N不變，T變小C. N變大，T變大 D . N變大，T變小6、（00上海物理）（風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生水平方向的，大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力?，F(xiàn)將一套B有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，如圖1 6。小球孔徑略大于細(xì)桿直徑。（1）當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上作勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因

10、數(shù)。（2）保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為370并固定,則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離S所需時(shí)間為多少？(sin37 0=0.6, cos370=0.8 )（2001全國(guó)物理）如圖17所示，質(zhì)量為 n橫截面為直角三角形的物塊 ABC / ABC = a,AB邊靠在豎直墻面上，F(xiàn)是垂直于斜面 BC的推力，現(xiàn)物塊靜止不動(dòng)，則摩擦力的大小 為。（2003江蘇物理）當(dāng)物體從高空下落時(shí)，空氣阻力隨速度的增大而增大，因此經(jīng)過(guò)一 段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為此物體下落的終極速度。已知球形物體速度不大時(shí)所受的空氣阻力正比于速度v且正比于球半徑r,即阻力f=krv, k是比例系數(shù)。對(duì)于常溫下圖

11、1-7的空氣，比例系數(shù) k=3.4 x 10-4Ns/m2。已知水的密度p =1.0 x 103kg/m3,取重力加速度 g=10m/s2。試求半徑r=0.10mm的球形雨滴在無(wú)風(fēng)情況下的終極速度Vr。（結(jié)果取兩位數(shù)字）（03遼寧大綜合）如圖19所示，一質(zhì)量為M的楔形木塊放在水平桌面上，它的頂角為90 ,兩底角為a和3 ; a、b為兩個(gè)位于斜面上質(zhì)量均為m的小木塊。已知所有接觸面都是光滑的?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿If斜面下滑，而楔形木塊靜止不動(dòng)，這時(shí)楔形木塊對(duì)水平桌面的壓力等于(Mg+mg C . Mg+mg(sin + +sin 3 )Mg+2mg D. Mg+mg(cosa +cos 3 ) 10

12、、如圖所示a、b、c為三個(gè)物塊，M N為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧,R為跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩，它們連接如圖1-10并處于平衡狀態(tài).(1)有可能N處于拉伸狀態(tài)而 M處于壓縮狀態(tài)(2)有可能N處于壓縮狀態(tài)而 M處于拉伸狀態(tài)(3)有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而 M處于拉伸狀態(tài)(4)有可能N處于拉伸狀態(tài)而 M處于不伸不縮狀態(tài)圖1-9圖 1-10A. (1) (2) B . (2) (3) C . (3) (4) D . (l) (4) 11、兩塊金屬a. b平行放置，板間存在與勻強(qiáng)電場(chǎng)正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，假設(shè)電場(chǎng).磁場(chǎng)只存在于兩板間的空間區(qū)域。一束電子以一定的初速度V0從兩極板中間，沿垂直于電場(chǎng).磁場(chǎng)的方向射入場(chǎng)中，無(wú)偏轉(zhuǎn)

13、地通過(guò)場(chǎng)區(qū)，如圖1-11所示。已知板長(zhǎng)l =10cm,兩板間距d=3. 0cm,兩板間電勢(shì)差 U=150V, v0=2. 0X107m/s。 求：(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大??；(2)若撤去磁場(chǎng)，求電子穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)偏離入射方向的距離，以及電子通過(guò)場(chǎng)區(qū)后動(dòng)能增加多少？(電子所帶電荷量的大小與其質(zhì)量之比C =1.76M1011C/kg ,電子電荷量的大小 e=1. 60X1晨9C)圖 1-11平衡問(wèn)題答案、典型例題 例1. B 例2. D 例3. A 例4.C例5.如圖所示，質(zhì)量為 M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，開(kāi)始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力

14、加速度的二分之一，則在小球下滑的過(guò)程中，木1 箱對(duì)地面的壓力為 Mg +-mg o因?yàn)榍蚣铀傧禄瑫r(shí)，桿受向上的摩擦力 f根據(jù)第二定律有 mg - f = ma , TOC o 1-5 h z 一一_ _1所以f = mg。對(duì)木箱進(jìn)行受力分析有：重力Mg、地面支持力N及球?qū)U向下的摩擦力f = -mg。21由平衡條件有 N = f +mg = Mg + mg。2例6.D 例7.解析 由于帶電粒子所受洛侖茲力與 V垂直，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線平行，知粒子必須還受重力才能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。假設(shè)粒子帶負(fù)電受電場(chǎng)力水平向左，則它受洛侖茲力f就應(yīng)斜向右下與 V垂直，這樣粒子不能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子應(yīng)帶正電，

15、畫(huà)出受力分析圖根據(jù)合外力為零可 得，mg=qvBsin 45 n （1） qE=qvBcos45 口（2）由（1）式得 B = 2mg，由（1） , （ 2）得 E = mg/ qqv例8.由能量守恒定律得：mgv=P代入數(shù)據(jù)得：v=4. 5m/s又E= BLv設(shè)電阻Ra與Rb的并聯(lián)電阻為 R外，ab棒的電阻為r,有11.1 EP=IE十I =0RaRb& r代入數(shù)據(jù)得：R2 =6, QQ例9. B二、課后同步練習(xí)1. A 2. C 3. D4.右圖中虛線表示 A B球原來(lái)的平衡位置，實(shí)線表示燒斷后重新達(dá)到平衡的位置，其中 a、3分別表示 細(xì)線OA AB與豎直方向的夾角。A球受力如右圖所示：重

16、力 mg,豎直向下；電場(chǎng)力 qE,水平向左；細(xì)線 OAM A的拉力方向如圖；細(xì)線AB對(duì)A的拉力T2,方向如圖。由平衡條件 TOC o 1-5 h z T1sin a +T2sin 3 =qET2cos a = mg+ T2 cos 3：少看 F：B球受力如右圖所示：重力 mg,豎直向下；電場(chǎng)力qE,水_/、一 _丁 平 向右；細(xì)線AB對(duì)B的拉力T2,方向如圖。由平衡條件二飛卜了I 曲Tzsin 3 =qET2cos 3 = mg聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)，得a = Q3 =45由此可知，A、B球重新達(dá)到平衡的位置如右圖所示。與原來(lái)位置相比，A球的重力勢(shì)能減少了Ea= mgl (1 sin60 )B

17、球的重力勢(shì)能減少了Eb= mgl (1 sin60 + cos45 )A球的電勢(shì)能增加了W= qElcos60 B球的電勢(shì)能減少了W= qEl (sin45 - sin30 )兩種勢(shì)能總和減少了W= W W + Ea+ Eb代入數(shù)據(jù)解得W= 6.8 X 10 2JB 解法一： 設(shè)PQ與OA的夾角為。,則對(duì)P有：mg+Fsin = Fn,對(duì)Q有：Fsin = mg,所以Fn= 2mg F=mg/ sin a。正確選項(xiàng)為 B。解法二：將P、Q兩環(huán)看作一個(gè)整體，在豎直方向上兩環(huán)只受重力和OA桿對(duì)P環(huán)的支持力Fn,所以Fn= 2mg即Fn不變。以Q環(huán)為研究對(duì)象，繩的拉力的豎直分力等于Q環(huán)的重力，即Fs

18、ina=mg,所以F越來(lái)越小。說(shuō)明：在解決物體之間的相互作用時(shí)，常常采用隔離法和整體法。若不涉及物體之間的作用可用整體 法，若要求物體之間的相互作用需再用隔離法。(1)設(shè)小球所受的風(fēng)力為F,小球質(zhì)量為 m TOC o 1-5 h z F =，gF = F / mg = 0.5mg / mg = 0.52)(2)設(shè)桿對(duì)小球的支持力為N,摩擦力為f沿桿方向 F cos日+mgnin日-f =ma 垂直于桿方向 N F sin - ng cos - 0(4)f - N可解_.一_ 2_F cos ng sin - f / F3 .a =(g )sm 二一g mmg 42_SatQt =2S= 8S3g/4, 3g.如圖所示，物塊 ABC受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個(gè)力而平衡, 豎直方向上 mg+ Fsin a =f.故摩擦力大小為 m時(shí)Fsin a .雨滴下