优化方案高三物理二轮复习 第一部分 专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡学案.doc

专题一 力与运动 第1讲 力与物体的平衡2016高考导航适用于全国卷热点聚焦备考对策1.力与物体平衡部分：考查物体受力分析和平衡条件，一般以选择题形式命题，注意与静摩擦力有关的临界极值问题.2.力与直线运动部分：考查牛顿运动定律与直线运动规律的综合应用，以选择题形式命题为主，注意与运动图象的结合.3.力与曲线运动部分：考查抛体运动、圆周运动、直线运动组合情景下的运动问题、受力问题及功能综合问题，命题形式既有选择题，也有计算题.4.力与天体运动部分：结合圆周运动规律考查万有引力定律在天体运动与航天中的应用，命题形式一般为选择题.1.理解各种性质的力的产生、方向特点和平衡条件，能正确对物体进行受力分析，掌握解决平衡问题的常用方法.2.理解运动学公式及适用条件，熟练运用整体法和隔离法解决连接体问题，灵活运用牛顿运动定律和运动学规律处理运动图象及其他综合问题.3.运用运动的合成和分解、动力学规律和功能关系解决直线运动、平抛运动和圆周运动的组合性问题，分析衔接点的速度是解决问题的关键.4.运用两个模型、两条思路是解决天体运动与航天问题的基础，重点关注我国航天工程的最新成就.第1讲力与物体的平衡热点一物体的受力分析命题规律该热点为每年高考的重点，分析近几年高考，考查方向主要有以下几点：(1)考查对力的有无和方向的判断(2)受力分析结合平衡知识进行考查(3)整体法、隔离法和牛顿运动定律的应用1如图所示，物体a恰能在斜面体b上沿斜面匀速下滑，若沿斜面方向用力向下推物体，使物体加速下滑，则关于斜面体受地面的摩擦力，下列判断正确的是()a大小为零b大小不为零，方向水平向右c大小不为零，方向水平向左d无法判断其大小和方向突破点拨(1)“物体a恰能沿斜面体匀速下滑”，则b对a的作用力方向为_，b受到a的作用力方向为_b是否有运动趋势？(2)沿斜面体向下推物体a，b受到a的作用力是否变化？解析物体a沿斜面匀速下滑时，物体a和斜面体组成的系统受重力和地面的支持力而处于平衡状态，地面对斜面体的摩擦力为零对物体a施加沿斜面方向的推力时，物体a所受斜面的支持力和摩擦力没有发生变化，因此斜面体受力情况没有发生变化，不受地面的摩擦力作用，故选项a正确答案a(1)在上述题1中，若物体a未受推力时沿斜面加速下滑，试分析斜面体b受地面摩擦力的情况解析：物体a沿斜面加速下滑，说明物体a所受合力沿斜面向下，可知b对a的作用力斜向左上方，因而a对b的作用力应斜向右下方，因而b有水平向右滑动的趋势，地面对b的摩擦力水平向左答案：见解析(2)在上述题1中，若沿斜面推a使之匀速上滑，试分析斜面体b受地面摩擦力的情况解析：a、b整体受到右偏上的推力，b有向右运动趋势，则b受地面的摩擦力向左答案：见解析2.(2015河北冀州调研)如图所示，物块a放在直角三角形斜面体b上面，b放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁，初始时a、b静止，现用力f沿斜面向上推a，但a、b仍未动则施力f后，下列说法正确的是()aa、b之间的摩擦力一定变大bb与墙面间的弹力可能不变cb与墙之间可能没有摩擦力d弹簧弹力一定不变解析最初a所受的静摩擦力沿斜面向上，施力f后，摩擦力可能变小，a错；由于弹簧的形变没有变化，所以弹簧的弹力一定不变；将a、b作为一整体分析，力f有水平向左的分力，所以b与墙面间的弹力一定发生变化，而力f有竖直向上的分力，所以b与墙之间有静摩擦力，故b、c错，d对答案d3(多选)(2015福州模拟)将某均匀的长方体锯成如图所示的a、b两块后，放在水平桌面上并排放在一起，现用水平力f垂直于b的左边推b物体，使a、b整体仍保持矩形沿f方向匀速运动，则()a物体a在水平方向上受三个力的作用，且合力为零b物体a在水平方向上受两个力的作用，且合力为零cb对a的作用力方向与f方向相同db对a的弹力等于桌面对a的摩擦力解析对物体a进行受力分析，水平方向上受到b物体产生的弹力、静摩擦力和水平桌面产生的滑动摩擦力，如图所示，由于a、b整体仍保持矩形沿f方向匀速运动，则物体a所受合力为零，a正确，b错误；b对a的弹力方向垂直于接触面，d错误；b对a的作用力与桌面对a的摩擦力等大反向，即b对a的作用力方向与f方向相同，c正确答案ac方法技巧(1)在分析两个或两个以上的物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析(2)采用整体法进行受力分析时，要注意各个物体的状态应该相同(3)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，此法叫“转换研究对象法”热点二静态平衡问题命题规律静态平衡问题在近几年高考中多以选择题的形式出现，考查方向主要有：(1)受力分析及力的合成和分解(2)平衡条件的应用(3)整体法与隔离法的应用1.(2015高考山东卷)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 bc d突破点拨(1)b恰好不下滑，则b受到的摩擦力与b受到的重力关系为_a恰好不滑动，则推力与a受地面的摩擦力关系为_(2)a对地面的压力为_解析滑块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正确答案b在上述题1中，若a与地面间光滑，水平作用力至少多大可使b不下滑(已知a、b质量分别为ma、mb)?解析：设b恰好不下滑时，a、b间的弹力为fn，则1fnmbg由牛顿第二定律得：fnmaa对a、b应用牛顿第二定律：f(mamb)a解得f(mamb).答案：2.(多选)(2015高考广东卷)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同下列说法正确的有()a三条绳中的张力都相等b杆对地面的压力大于自身重力c绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零d绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力解析杆静止在水平地面上，则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力根据平衡条件，则三条绳的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，选项b、c正确由于三条绳长度不同，即三条绳与竖直方向的夹角不同，所以三条绳上的张力不相等，选项a错误绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，选项d错误答案bc3(2015山西模拟)如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，轻绳一端固定在圆环的最高点a，另一端与小球相连小球静止时位于环上的b点，此时轻绳与竖直方向的夹角为60，则轻绳对小球的拉力大小为()a2mg bmgcmg dmg解析对b点处的小球受力分析，如图所示，则有ftsin 60fnsin 60ftcos 60fncos 60mg解得ftfnmg，则a、b、d错误，c正确答案c总结提升(1)在处理连接体问题中，分析外界对系统的作用力时用整体法，分析系统内物体间的作用力时用隔离法(2)在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析在多个力作用下物体的平衡问题中，常用正交分解法分析热点三动态平衡问题命题规律该热点是高考的重点内容，分析近几年的高考题，命题方向有以下几点：(1)考查解析法、图解法的灵活运用(2)带电体在电场中的受力分析往往也会涉及动态平衡问题，尤其是涉及库仑定律的考查1三段细绳oa、ob、oc结于o点，另一端分别系于竖直墙壁、水平顶壁和悬挂小球，稳定后oa呈水平状态现保持o点位置不变，缓慢上移a点至d点的过程中，关于oa绳上的拉力变化情况的判断正确的是()a一直增大 b一直减小c先增大后减小 d先减小后增大突破点拨(1)o点位置不变，则ob绳的方向_(2)oa由a点向d点移动的过程中，oa与ob的夹角由大于90变到小于90，当等于90时，oa上的拉力可能出现极值解析动态图解法由图可知，当oa与ob垂直时，oa上的拉力最小，故d正确答案d在上述题1中，若仍保持o点位置不变，ob绳的b端逐渐向左移动，oa、ob绳上的拉力大小各如何变化？解析：由力的矢量图可知：oa、ob上的拉力大小均逐渐增大答案：见解析2(2015长沙模拟)如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力f和环对小球的弹力fn的大小变化情况是()af减小，fn不变bf不变，fn减小cf不变，fn增大df增大，fn减小解析对小球受力分析，其所受的三个力组成一个闭合三角形，如图所示，力三角形与圆内的三角形相似，由几何关系可知，小球缓慢上移时mg不变，r不变，l减小，f减小，fn不变，a正确答案a3(2015河北衡水中学二模)如图，小球c置于内侧面光滑的半球形凹槽b内，b放在长木板a上，整个装置处于静止状态在缓慢减小木板的倾角过程中，下列说法正确的是()aa受到的压力逐渐减小ba受到的摩擦力逐渐减小cc对b的压力逐渐变大dc受到三个力的作用解析缓慢减小，则a、b、c始终处于平衡状态把b、c看成一整体，设质量为m，则mgsin ffab，mgcos fnab，由牛顿第三定律得ffbaffabmgsin ，fnbafnabmgcos ，减小，sin 变小，cos 变大，所以ffba变小，fnba变大，a错误，b正确对c受力分析可知，其受重力、支持力两个力的作用，大小相等，所以支持力不变，c对b的压力不变，c、d错误答案b方法技巧求解三力动态平衡的三个常用方法(1)解析法：一般把力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关系，然后判断各力的变化趋势(2)图解法：如果其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，求解第三个力的变化时可用图解法(3)相似三角形法：如果其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法求解电磁学中的平衡问题命题规律高考对电磁学中的平衡问题的考查，题型既有选择题，也有计算题，命题角度主要在下列两个方面：(1)导体棒在安培力作用下的平衡问题(2)带电体(带电粒子)在电场力、洛伦兹力作用下的平衡问题范例(多选)(2015山东枣庄二模)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘空心斜面abc放置在水平面上，cab30，斜面内部o点(与斜面无任何连接)固定一个正点电荷，一带负电可视为质点的小物体可以分别静止在m、p、n点，p为mn的中点，omon，omab，则下列判断正确的是()a小物体在m、p、n点静止时一定都是受4个力b小物体静止在p点时受到的摩擦力最大c小物体静止在p点时受到的支持力最大d小物体静止在m、n点时受到的支持力相等解析对小物体分别在三处静止时进行受力分析，如图：结合平衡条件小物体在p、n两点时一定受四个力的作用，而在m处不一定，故a错误；小物体静止在p点时，摩擦力ffmgsin 30，设小物体静止在m、n点时，库仑力为f，则小物体静止在n点时fmgsin 30fcos 30，小物体静止在m点时fmgsin 30fcos 30，可见小物体静止在n点时所受摩擦力最大，故b错误；小物体静止在p点时，设库仑力为f，受到的支持力fnmgcos 30f，小物体静止在m、n点时：fmgcos 30fsin 30，由库仑定律知ff，故fnf，即小物体静止在p点时受到的支持力最大，静止在m、n点时受到的支持力相等，故c、d正确答案cd总结提升此题为力电综合问题，考查了力学知识的平衡问题和库仑力知识，两问题的连接点是库仑力，库仑力及其他力的共同作用使物体处于平衡状态，由平衡条件正确列出平衡方程是解题的关键最新预测1(2015合肥一模)如图所示，三根长为l的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里电流大小均为i，其中a、b电流在c处产生的磁感应强度的大小均为b0，导线c位于水平面处并处于静止状态，则导线c受到静摩擦力是()ab0il，水平向左 bb0il，水平向右cb0il，水平向左 db0il，水平向右解析：选b根据安培定则，a电流在c处产生的磁场方向垂直于ac，b电流在c处产生的磁场方向垂直于bc，如图所示根据平行四边形定则及几何知识可知，合磁场的方向竖直向下，与ab边平行，合磁感应强度b的大小为b2b0cos 30b0，由公式fbil得，导线c所受安培力大小为fb0il，根据左手定则，导线c所受安培力方向水平向左，因导线c位于水平面处并处于静止状态，由平衡条件知，导线c受到的静摩擦力方向为水平向右，故b正确，a、c、d错误2.如图所示，粗糙绝缘斜面上放有一带电滑块，斜面倾角为，滑块与斜面间的动摩擦因数为，且tan .现给该区域加上垂直纸面向里的匀强磁场b，当给滑块一沿斜面向下的初速度v0时，滑块匀速下滑下列判断正确的是()a滑块带正电b若初速度vv0，滑块仍将匀速下滑d若初速度vv0，滑块将加速下滑解析：选d因为tan ，即fffnmgsin .滑块以v0匀速下滑，说明ff变小，fn变小，故洛伦兹力垂直斜面向上，滑块带负电，a错误且满足(mgcos qv0b)mgsin ，当vmgsin ，滑块减速下滑，b错误，当vv0时，ffmgsin ，滑块加速下滑，故c错误，d正确失分防范解决物体的平衡问题时极易从以下几点失分：选取研究对象错误(整体？哪个单体？)；受力分析错误(错判力的有无及方向，造成多力、漏力或错力)；平衡方程错误(不能灵活应用各种处理力的方法)；在动态平衡问题中混淆恒力与变力应从以下几点进行防范：正确理解各力的性质及其产生的效果；严格按照受力分析的顺序逐一对各力确认并画出草图；灵活运用整体法和隔离法、正交分解法、假设法、等效法、图象法等；列出正确的平衡方程或确定力的变化情况一、选择题1(2015湖北重点中学高三第二次联考)如图所示，静止在水平地面上的斜面体质量为m，一质量为m的物块恰能沿斜面匀速下滑，若对物块施以水平向右的拉力f，物块m仍能沿斜面运动则以下判断正确的是()a物块m仍将沿斜面匀速下滑b物块m将沿斜面加速下滑c地面对斜面m有向左的摩擦力d地面对斜面的支持力等于(mm)g解析：选b物块m恰能匀速下滑，则物块m受到的支持力和摩擦力的合力竖直向上，大小等于mg，且tan (为斜面体倾角)，施加水平外力f后，物块m受到的支持力和摩擦力的合力仍竖直向上，但合力小于mg，对物块m受力分析易知，物块m做加速运动，选项a错误，b正确；对斜面体m，物块m对它的压力和摩擦力的合力竖直向下，合力小于mg，对斜面体m受力分析易知，地面对斜面体m的摩擦力为0，支持力小于(mm)g，选项c、d错误2.(2015济南一模)如图所示，在粗糙水平面上放置a、b、c、d四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，bad120，整个系统保持静止状态已知a物块所受的摩擦力大小为ff，则d物块所受的摩擦力大小为()aff bffcff d2ff解析：选c由对称性可知，四根轻弹簧的弹力大小相等，均为f，对a有：2fcos 60ff，对d有：2fcos 30ffd，故ffdff.3(2015河南八市质检)如图所示，质量均为1 kg的小球a、b在轻弹簧a、b及外力f的作用下处于平衡状态，其中a、b两个弹簧的劲度系数均为5 n/cm，b弹簧上端与天花板固定连接，轴线与竖直方向的夹角为60，a弹簧竖直，g取10 m/s2，则以下说法正确的是()aa弹簧的伸长量为3 cmb外力f10 ncb弹簧的伸长量为4 cmd突然撤去外力f瞬间，b球加速度为0解析：选da、b两球处于平衡状态，所受合力均为零，a弹簧的伸长量为xa2 cm，故a错误对a、b球及a弹簧整体受力分析得：外力f2mgtan 6020 n，b弹簧弹力大小为fb40 n，则b弹簧的伸长量xb8 cm，故b、c错误撤去力f瞬间，a、b弹簧的弹力不变，则b球所受合力仍为零，加速度为0，故d正确4.(2015河北保定4月模拟)如图所示，将三个完全相同的光滑球用不可伸长的细线悬挂于o点并处于静止状态已知球半径为r，重为g，线长均为r.则每条细线上的张力大小为()a2g bgcg dg解析：选b本题中o点与各球心的连线及各球心连线，构成一个边长为2r的正四面体，如图甲所示(a、b、c为各球球心)，o为abc的中心，设oao，由几何关系知oar，由勾股定理得oor，对a处球受力分析有：fsin g，又sin ，解得fg，故只有b项正确5(2015东北三校二联)如图所示，有一倾角30的斜面体b，质量为m.质量为m的物体a静止在b上现用水平力f推物体a，在f由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中，a和b始终保持静止对此过程下列说法正确的是()a地面对b的支持力大于(mm)gba对b的压力的最小值为mg，最大值为mgca所受摩擦力的最小值为0，最大值为da所受摩擦力的最小值为mg，最大值为mg解析：选b因为a、b始终保持静止，对a、b整体受力分析可知，地面对b的支持力一直等于(mm)g，a错误当f0时，a对b的压力最小，为mgcos 30mg；当fmg时，a对b的压力最大，为mgcos 30fsin 30mg，b正确当fcos 30mgsin 30时，即fmg时，a所受摩擦力为0，当f0时，a所受摩擦力大小为mg，方向沿斜面向上，当fmg时，a所受摩擦力大小为mg，方向沿斜面向下，选项c、d错误6.(2015湖北宜昌市第一次调研)如图所示，晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的a、b两点，绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计，衣服处于静止状态如果保持绳子a端、b端在杆上位置不变，将右侧杆平移到虚线位置，稳定后衣服仍处于静止状态则()a绳子的弹力变大b绳子的弹力不变c绳对挂钩弹力的合力变小d绳对挂钩弹力的合力不变解析：选d对挂钩受力分析，如图所示，根据平衡条件，有2ftcos g，绳子右端的b点在杆上位置不动，将右杆移动到虚线位置时，变小，故绳子拉力ft变小，a、b错误；绳中的拉力左右相等，根据三力平衡条件可知，两绳子的拉力ft的合力f始终与g等值反向，保持不变，故c错误，d正确7(2015陕西高三质量检测)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于o点，如图所示用力f拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线oa与竖直方向的夹角保持30，则f达到最小值时oa线上的拉力为()amg bmgcmg dmg解析：选a以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出f在三个方向时整体的受力图，根据平衡条件得知：f与ft的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反的，由力的合成图可知，当f与绳子oa垂直时，f有最小值，即图中2位置，根据平衡条件得：f2mgsin 30mg，ft2mgcos 30mg，a正确8(2015江西南昌调研)水平面上有u形导轨nmpq，它们之间的宽度为l，m和p之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为i，现加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为，如图所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为()abilsin bbilcos c(mgbilsin ) d(mgbilcos )解析：选b金属棒处于静止状态，其合力为零，对其进行受力分析，如图所示，在水平方向有bilcos ff0，ffbilcos ，选项b正确，选项a、c、d错误9(多选)(2014高考浙江卷)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为.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，细线与斜面平行小球a的质量为m、电量为q.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、间距为d.静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷小球a静止在斜面上，则()a小球a与b之间库仑力的大小为b当 时，细线上的拉力为0c当 时，细线上的拉力为0d当 时，斜面对小球a的支持力为0解析：选ac根据库仑定律，a、b球间的库仑力f库k，选项a正确小球a受竖直向下的重力mg，水平向左的库仑力f库，由平衡条件知，当斜面对小球的支持力fn的大小等于重力与库仑力的合力大小时，细线上的拉力等于零，如图所示，则tan ，所以 ，选项c正确，选项b错误；斜面对小球的支持力fn始终不会等于零，选项d错误10(2015新余模拟)如图所示，质量为m、半径为r的半球形物体a放在水平地面上，通过最高点处的钉子用水平轻质细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球b，a、b均静止则()ab对a的压力大小为mgb细线对小球的拉力大小为mgca对地面的压力大小为(mm)gd地面对a的摩擦力大小为mg解析：选c由于a、b处于静止状态，故其所受合外力为零，整体受力分析，如图甲所示，根据平衡条件，可得：fn(mm)g0，根据牛顿第三定律可知a对地面的压力大小为(mm)g，选项c正确，选项d错误隔离b受力分析，如图乙所示，根据平衡条件，由图中几何