（广东版）2013届高三物理第二轮专题复习（专家概述+解题思路与方法+专题测试）专题一 各种性质的力和物体的平衡

1 专题一专题一 各种性质的力和物体的平衡各种性质的力和物体的平衡 专家概述专家概述 一 本专题的重点和难点内容一 本专题的重点和难点内容 现阶段各种性质的力涉及到重力 本质是万有引力 弹力 摩擦力 分子力 电场力 磁场力 安培力 洛仑兹力 核力 重点有 重力 本质是万有引力 弹力 摩擦力 电 场力 安培力 洛仑兹力 1 重力 本质是万有引力 在地面上的物体都有重力 在对物体进行受力分析时最 容易忽略的力 重力的计算公式 重力的方向是竖直向下 在地球的南北极和mg 2 R Mm G 赤道上指向地心 在其它纬度指向地心附近 这是因为物体随地球做圆周运动 需要向心力 此时万有引力为合力 重力和向心力为分力 万有引力指向心力 重力指向地心附近 2 弹力 物体发生弹性形变而产生的力 方向与形变方向相反 通常垂直接触面 弹 簧的弹力 kxF 3 摩擦力 分为静摩擦力和滑动摩擦力 不论是静摩擦力还是滑动摩擦力 摩擦力的 方向与物体的相对运动方向相反 即可以与物体的运动方向相同 也可以与物体的运动方向 相反 还可以与物体的运动方向垂直 静摩擦力没有计算公式 可用平衡或牛顿第二定律等 方法列方程求出 静摩擦力满足 0 f fm 滑动摩擦力有计算公式 摩擦因数由接触面的性质决定 摩擦力的方向与接NF 触面平行 4 电场力 带电物体在电场中一定受到电场力 有计算公式 电场强度 E 由电qEF 场本身决定 与其它因素无关 带正电物体所受电场力方向与电场强度 E 的方向相同 5 磁场力 通电导体放在磁场中可以受安培力 电流方向与磁场方向不平行 即有夹 角 也可以不受安培力 电流方向与磁场方向平行 即夹角为零 计算公式 安IBLF 培力的方向与电流方向和磁场方向所决定的平面 F安 B F安 I 符合左手定则 带电物体在磁场中运动时可以受洛仑兹力 带电物体运动方向与磁场方向不平行 即有 夹角 也可以不受洛仑兹力 带电物体运动方向与磁场方向平行 即夹角为零 计算公式 洛仑兹力的方向与带电物体运动方向和磁场方向所决定的平面 f洛 B f洛qBvf v 符合左手定则 6 物体的平衡是物体一直处于静止状态或者匀速直线运动状态 而不是瞬间静止 物 体的平衡条件是合外力等于零 二 本专题的解题思路与方法二 本专题的解题思路与方法 1 基本思路与常用解题方法 首先认真审题 确定研究对象及运动状态 列出已知条件 所求问题 其次对研究对象 进行受力分析 建立直角坐标系 将各力沿坐标轴分解 用平衡条件建立方程 解方程组得 出结果 最后对结果作出合理判断 确定研究对象及运动状态 作好受力分析图是解题的关键 确定研究对象通常用整体法或隔离法 处理各力之间的关系时通常用力的三角形法 力 的合成法 力的分解法 正交分解法 二力平衡 正弦定理 余弦定理 勾股定理等等 2 临界 极值问题 处理临界或极值问题时通常有两种方法解析法和图象法 所谓解析法就是找出物理变量 2 之间的数学函数关系 然后用数学手段求出函数极值 如二次函数极值 分式极值 三角函 数极值 所谓图象法就是画出各力之间的关系 将变化的力作出大中小三种可能的图象 从 图象中找出极值 经典例说经典例说 例例 1 1 海南高考 如图所示 墙上有两个钉子 a 和 b 它们的连线与水平方向的夹角 为 45 两者的高度差为 一条不可伸长的轻质细绳一端固定于 a 点 另一端跨过光滑钉l 子 b 悬挂一质量为 m1的重物 在绳子距 a 端的 c 点有一固定绳圈 若绳圈上悬挂质量为 m2 2 l 的钩码 平衡后绳的 ac 段正好水平 则重物和钩码的质量比为 1 2 m m A B 2 C D 5 5 2 2 分析 由题 意可知 挂上钩码后 钩码与重物会达到新的平衡 如图所示 解 如图所示 研究质量为 m2的钩码 物理关系 几何关系gmgm 21 sin 所以 选项 C 正确 选项 ABD 错误 5 2 2 sin 22 l l l 2 5 2 1 m m 答案 C 小结 画出新的力平衡图至关重要 变式训练 MainMain DocumentDocument Only Only 广州二模 如图所示 力 F 垂直作用在倾角为 的三角滑块上 滑块没被推动 则滑块受到地面的静摩擦力大小为 A 0 B Fcos C Fsin F a 3 A B D Ftan 1 海南高考 如图所示 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上一物块正在沿斜面以速度 v0匀速下滑 斜劈保持静止 则地面对斜劈的摩擦力 A 等于零 B 不为零 方向向右 C 不为零 方向向左 D 不为零 v0较大时方向向左 v0较小时方向向右 例例 2 2 福建高考 如图所示 一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后 两端分别悬挂质量 为和的物体和 若滑轮有一定大小 质量为且分布均匀 滑轮转动时与绳之间 1 m 2 mABm 无相对滑动 不计滑轮与轴之间的摩擦 设细绳对和的拉力大小分别为和 已知AB 1 T 2 T 下列四个关于的表达式中有一个是正确的 请你根据所学的物理知识 通过一定的分析判 1 T 断正确的表达式是 A 21 1 12 2 2 mm m g T mmm B 12 1 12 2 4 mm m g T mmm C 21 1 12 4 2 mm m g T mmm D 12 1 12 4 4 mm m g T mmm 答案 C 分析 若 系统将处于静止状态 由已有物理知识可知 m1g 1 m 2 m 1 T 解 将 代入四个表达式中 满足 m1g 的即为正确的 据此可判断选项 C 正确 1 m 2 m 1 T 选项 ABD 错误 小结 此题提示我们考虑问题应该先从简单情况入手 这也符合物理科学研究的规律 此题考查意图非常明显 深刻体现新课标对物理教学的要求 如果按常规方法解此题 则会 深陷繁杂的计算中 稍不慎就出错 甚至一开始就会出现列式错误 如 误认为和相等 1 T 2 T 其实他们不等 变式训练 MainMain DocumentDocument Only Only 潮州二模 如图所示 物体 A 和 B 的重力分别为 9N 和 4N 不计弹 4 簧秤和细线的重力和一切摩擦 以下说法正确的是 A 弹簧秤的读数为 9N B 弹簧秤的读数为 4N C A 与地面的弹力为 0N D 绳对 A 的拉力及 A 受的重力是一对平衡力 2 广州调研 如图所示 水平地面上质量为 m 的物体 与地面的动摩擦因数为 在劲 度系数为 k 的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动 弹簧没有超出弹性限度 则 A 弹簧的伸长量为 k mg B 弹簧的伸长量为 k mg C 物体受到的支持力与对地面的压力是一对平衡力 D 弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力与反作用力 例例 3 3 江苏高考 如图所示 石拱桥的正中央有一质量为 m 的对称楔形石块 侧面与 竖直方向的夹角为 重力加速度为 g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹 力的大小为 A 2sin mg B 2s mg co C 1 tan 2 mg D 1 t 2 mgco 答案 A 分析 只要准确画出石块所受三力 把其归入力三角形 或者用正交分解法 结果易得 解 如图所示 向上的两个力的分力与重力一定等大反 向 选项 A 正确 选项 BCD 错误 mgT sin2 小结 三个力的平衡问题 通常使用二力平衡思想等 大 反向 四个力及以上的平衡问题 通常使用正交分解法 本 题考查物体平衡知识 出错考生可能是题目读不懂 弄不清怎么回事 当然无法解题 变式训练 MainMain DocumentDocument Only Only 惠州三调 如图所示 物块在力 F 作用下向右沿水平方向匀速运动 则物块受的摩擦力 Ff与拉力 F 的合力方向应该是 A 水平向右 B 竖直向上 C 向右偏上 D 向左偏上 3 广东高考 如图所示 水平面上 橡皮绳一端固定 另一端连接两根弹簧 连接点 P 在 F1 F2和 F3三力作用下保持静止 下列判断正确的是 A F1 F2 F3 B F3 F1 F2 C F2 F1 F3 D F3 F2 F1 F 5 例例 4 4 福建高考 如图所示 绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行 初速度大小为 1 v 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的 A 处滑上传送带 若从小物块滑上传送带开 2 v 始计时 小物块在传送带上运动的 图像 以地面为参考系 如图所示乙所示 已知vt 则 2 v 1 v A t2时刻 小物块离 A 处的距离达到最大 B t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D 0 t3时间内 小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 答案 B 分析 当小物块速度为零时 小物块离 A 处的距离达到最大 为 t1时刻 选项 A 错误 t2时刻 小物块与传送带速度相等了 相对传送带滑动的距离达到最大 选项 B 正确 0 t2 时间内 小物块的斜率没变 加速度没变 合外力没变 受到的摩擦力方向没变 一直向右 选项 C 错误 0 t2时间内 小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用 t2 t3时间内 由于 小物块与传送带速度相同 二者相对静止 小物块不受摩擦力作用 选项 D 错误 解 选项 B 正确 选项 ACD 错误 小结 选项 A B 中的问题 关键在选择参照物 当物体与参照物的速度相等时 距离 最远 选项 C D 中的问题 摩擦力的方向永远与相对运动方向相反 关键也是参照物 此 题考查传送带 摩擦力 牛顿运动定律 速度图象等知识点 变式训练 4 惠州一调 人站在自动扶梯的水平踏板上 随扶梯斜向上匀速运动 如图所示 下列 说法中正确的是 A 人受到重力和支持力的作用 B 人受到重力 支持力和摩擦力的作用 C 人受到的合外力不为零 6 F D 人受到的合外力方向与速度方向相同 5 揭阳一模 如图所示 放在水平面上的物体受到一个水平向右的拉力 F 作用而处于静 止状态 下列说法中正确的是 A 物体对水平面的压力就是物体的重力 B 拉力 F 和水平面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力 C 物体受到四对平衡力的作用 D 物体受到的合外力为零 例例 5 5 安徽高考 一质量为 m 的物块恰好静止在倾角为 的斜面上 现对物块施加一个 竖直向下的恒力 F 如图所示 则物块 A 仍处于静止状态 B 沿斜面加速下滑 C 受到的摩擦力不变 D 受到的合外力增大 答案 A 分析 由 于质量为 m 的物块恰好静止在倾角为 的斜面上 说明斜面对物块的作用力与 物块的重力平衡 斜面与物块的动摩擦因数 tan 对物块施加一个竖直向下的恒力 F 相当于物块的重力变大了 斜面对物块的作用力也相应变大 使得合力仍然为零 故物块仍 处于静止状态 选项 A 正确 选项 B D 错误 摩擦力由 mgsin 增大到 F mg sin 选项 C 错误 解 选项 A 正确 选项 BCD 错误 小结 如果轻的物体在