高考物理二轮复习 第一板块 力学选择题 锁定9大命题区间 第1讲 明“因”熟“力”破解平衡问题讲义.doc

第1讲 平衡问题是历年高考的重点，特别是受力分析与平衡条件的应用在近几年高考中频繁考查。高考既可能在选择题中单独考查平衡问题，也可能在计算题中综合考查平衡问题。本讲主要解决的是选择题中的受力分析和共点力平衡问题，考查的角度主要包括：对各种性质的力的理解；共点力平衡条件的应用。用到的思想方法有：整体法和隔离法 假设法合成法 正交分解法矢量三角形法 相似三角形法等效思想 分解思想一、明“因”熟“力”，正确进行受力分析基础保分类考点1多选如图甲、乙所示，倾角为的斜面上放置一滑块m，在滑块m上放置一个质量为m的物块，m和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()a图甲中物块m受到摩擦力b图乙中物块m受到摩擦力c图甲中物块m受到水平向左的摩擦力d图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力解析：选bd对题图甲：设物块m受到摩擦力，则物块m受到重力、支持力、摩擦力，而重力、支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，a、c错误。对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于物块m匀速下滑，物块m必受力平衡，若物块m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：物块m受到与斜面平行向上的摩擦力，b、d正确。2.(2017淄博实验中学一诊)如图所示，一质量均匀的实心圆球被直径ab所在的平面一分为二，先后以ab沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上，处于静止状态，两半球间的作用力分别为f和f，已知支架间的距离为ab长度的一半，则等于()a. b.c. d.解析：选a设两半球的总质量为m，当球以ab沿水平方向放置，可知fmg；当球以ab沿竖直方向放置，以两半球为整体，隔离右半球受力分析如图所示，可得：ftan ，根据支架间的距离为ab的一半，可得：30，则，则a正确。3.(2017全国卷)如图，一物块在水平拉力f的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持f的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为()a2 b.c. d.解析：选c当拉力水平时，物块做匀速运动，则fmg，当拉力方向与水平方向的夹角为60时，物块也刚好做匀速运动，则fcos 60(mgfsin 60)，联立解得，a、b、d项错误，c项正确。4(2017周口模拟)如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为的平板上，当从0缓慢增大到90的过程中，半球体所受摩擦力ff与的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则()aoq段图像可能是直线 bq段图像可能是直线cq dp解析：选d半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是：mgsin mgcos ，故有：tan ，解得：，即q，故c错误；在0之间时，ff是静摩擦力，大小为mgsin ；在之间时，ff是滑动摩擦力，大小为mgcos ；综合以上分析得ff与关系如图中实线所示，故a、b错误；当时，ffmgsin，即p，故d正确。受力分析是整个高中阶段物理知识的基础，能否正确进行受力分析是解答力学问题的关键。1熟悉各种力的特点，会判断弹力的方向，会判断和计算摩擦力。(1)弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直，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)利用公式求解滑动摩擦力时，一定要注意接触面间压力的分析，不能简单地代入重力。2受力分析的一般步骤二、灵活应用“整体、隔离法”，巧选研究对象基础保分类考点1.多选(2017长沙月考)如图所示，物体a、b、c叠放在水平桌面上，水平力f作用于c物体，使a、b、c以相同的速度向右匀速运动，那么关于它们的受力下列说法正确的是()a由于b向右运动，所以b受到向左的摩擦力bc受到的摩擦力方向水平向左ca受到两个摩擦力作用d由于不知a与水平桌面之间是否光滑，所以无法判断a与水平桌面间是否存在摩擦力解析：选bc由于b向右匀速运动，所以b不受摩擦力作用，选项a错误；物体c受到向右的拉力和向左的摩擦力作用，选项b正确；a受到c对a的向右的摩擦力作用，同时受到地面向左的摩擦力作用，选项c正确，d错误。2.(2018届高三山东省实验中学调研)如图所示，质量为m的斜面体a放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球b置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦，斜面体与墙不接触，整个系统处于静止状态。则()a水平面对斜面体没有摩擦力作用b水平面对斜面体有向左的摩擦力作用c斜面体对水平面的压力等于(mm)gd斜面体对水平面的压力小于(mm)g解析：选d以斜面体和小球整体为研究对象受力分析，水平方向：ftcos ，方向水平向右，故a、b错误；竖直方向：n(mm)gtsin ，可见n(mm)g，根据牛顿第三定律：斜面体对水平面的压力nnk1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为ft2，弹簧的弹力为f2，则下列关于ft1与ft2、f1与f2大小之间的关系，正确的是()aft1ft2 bft1ft2cf1f2 df1f2解析：选bc小球b受重力mg、绳子拉力ft和弹簧弹力f三个力而平衡，平移ft、f构成矢量三角形如图所示，由图可以看出，力的矢量三角形总是与几何三角形oab相似，因此有，其中oa、l保持不变，因此绳子的拉力ft大小保持不变，a错误、b正确；当弹簧的劲度系数k增大时，弹簧的压缩量减小，a、b间距离增大，因此对应的力f增大，c正确、d错误。11.多选如图所示，用一段绳子把轻质滑轮吊装在a点，一根轻绳跨过滑轮，绳的一端拴在井中的水桶上，人用力拉绳的另一端，滑轮中心为o点，人所拉绳子与oa的夹角为，拉水桶的绳子与oa的夹角为。人拉绳沿水平面向左运动，把井中质量为m的水桶匀速提上来，人的质量为m，重力加速度为g，在此过程中，以下说法正确的是()a始终等于b吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大c地面对人的摩擦力逐渐变大d地面对人的支持力逐渐变大解析：选acd水桶匀速上升，拉水桶的轻绳中的拉力t始终等于mg，对滑轮受力分析如图甲所示，垂直于oa方向有tsin tsin ，所以，沿oa方向有 ftcos tcos 2tcos ，人向左运动的过程中变大，所以和均变大，吊装滑轮的绳子上的拉力f变小，选项a正确，b错误；对人受力分析如图乙所示，逐渐变大，水平方向有ftsin ，地面对人的摩擦力逐渐变大，竖直方向有fntcos mg，地面对人的支持力fnmgtcos 逐渐变大，选项c、d正确。12.(2016全国卷)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()a.b.mcm d2m解析：选c如图所示，由于不计摩擦，线上张力处处相等，且轻环受细线的作用力的合力方向指向圆心。由于a、b间距等于圆弧半径，则aob60，进一步分析知，细线与ao、bo间的夹角皆为30。取悬挂的小物块研究，悬挂小物块的细线张角为120，由平衡条件知，小物块的质量与小球的质量相等，即为m。故选项c正确。13.(2017保定一模)在机场货物托运处，常用传送带运送行李和货物，如图所示。靠在一起的两个材料相同、质量和大小均不同的行李箱随传送带一起上行，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()a匀速上行时b受3个力作用b匀加速上行时b受4个力作用c在上行过程中传送带因故突然停止后，b受4个力作用d在上行过程中传送带因故突然停止后，b受的摩擦力一定比原来大解析：选a匀速上行时，对行李箱a、b受力分析，分别受重力、支持力和静摩擦力作用，a、b间没有挤压，故不会有弹力，a正确；同理，匀加速上行时，a、b间也没有挤压，故不会有弹力，b错误；在上行过程中传送带因故突然停止时，a、b由于惯性继续上滑，根据牛顿第二定律，有mgsin mgcos ma，解得ag(sin cos )，由于a、b的材料相同，动摩擦因数相同，故加速度相同，没有相互挤压，a、b受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力三个力作用，c错误；在上行过程中传送带因故突然停止后，a、b由于惯性继续上滑，所受摩擦力为滑动摩擦力，而a、b沿传送带匀速运动时所受摩擦力不大于最大静摩擦力，故b受到的摩擦力不一定变大，d错误。14多选(2017天津高考)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，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，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，则衣架悬挂点右移解析：选ab设两段绳子间的夹角为2，由平衡条件可知，2fcos mg，所以f，设绳子总长为l，两杆间距离为s，由几何关系l1sin l2sin s，得sin ，绳子右端上移，l、s都不变，不变，绳子张力f也不变，a正确；杆n向右移动一些，s变大，变大，cos 变小，f变大，b正确；绳子两端高度差变化，不影响s和l，所以f不变，c错误；衣服质量增加，绳子上的拉力增加，由于不会变化，悬挂点不会右移，d错误。教师备选题1.如图在倾斜的直杆上套一个质量为m的圆环，圆环通过轻绳拉着一个质量为m的物体，在圆环沿杆向下滑动的过程中，悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向，则()a圆环只受三个力作用b圆环一定受四个力作用c物体做匀加速运动d轻绳对物体的拉力小于物体的重力解析：选b悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向，则圆环和物体均做匀速直线运动，c、d错；对圆环受力分析，圆环要保持平衡状态必受到重力、绳的拉力、杆的支持力、杆对圆环的摩擦力四个力作用，a错，b对。2如图所示，质量分布均匀的光滑小球o，放在倾角均为的斜面体上，斜面体置于同一水平面上，且处于平衡，则下列说法中正确的是()a甲图中斜面对球o弹力最大b丙图中斜面对球o弹力最小c乙图中挡板mn对球o弹力最小d丙图中挡板mn对球o弹力最大解析：选a画出甲、乙、丙、丁四种情况小球的受力图，如图所示，由平衡条件得知，丁图中斜面对小球的弹力为零，挡板对小球的弹力等于其重力g；斜面对小球的弹力和挡板对小球的弹力的合力与重力大小相等、方向相反，即得到甲、乙、丙三种情况下此合力相等，由平行四边形定则知，丙图中挡板mn对小球的弹力最小，甲图中斜面对小球的弹力最大，故a正确。3.兴趣课堂上，某同学将完全相同的甲、乙两个条形磁铁水平放在粗糙的水平木板上(n极正对)，如图所示，并缓慢抬高木板的右端至倾角为，这一过程中两磁铁均保持静止状态。请对该同学提出的说法进行分析，其中正确的是()a甲受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化b乙受到的摩擦力相对木板的方向可能发生变化c继续增大倾角，甲、乙将会同时发生滑动d若减小甲、乙间距，重复上述过程，增大倾角时乙会先发生向上滑动解析：选b因两条形磁铁n极正对，相互排斥，在较小时，乙有沿斜面向上运动的趋势，且随的增大，乙所受的摩擦力沿斜面向下逐渐减小，可能出现反向增大的情况；而甲一定具有沿斜面向下运动的趋势，且随的增大，甲所受摩擦力增大，不可能出现摩擦力方向变化的情况，故a错误，b正确；增大倾角或减小甲、乙间距时，最易发生相对滑动的为甲，故c、d均错误。4.(2015山东高考)如图，滑块a置于水平地面上，滑块b在一水平力作用下紧靠滑块a(a、b接触面竖直)，此时a恰好不滑动，b刚好不下滑。已知a与b间的动摩擦因数为1，a与地面间的动摩擦因数为2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。a与b的质量之比为()a.b.c. d.解析：选b滑块b刚好不下滑，根据平衡条件得mbg1f；滑块a恰好不滑动，则滑块a与地面之间的摩擦力等于最大静摩擦力，把a、b看成一个整体，根据平衡条件得f2(mamb)g，解得。选项b正确。5.多选(2016全国卷)如图，一光滑的轻滑轮用细绳oo悬挂于o点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端