【物理】2020屆高考二輪精品復(fù)習(xí)資源專題一力與物體的平衡

1、物理專題一力與物體的平衡心考向預(yù)測(cè)平衡問題是歷年高考的重點(diǎn)，特別是受力分析與平衡條件的應(yīng)用在近幾年高考中頻繁考查。本部分內(nèi)容 在高考命題中也有兩大趨勢(shì)：一是向著選擇題單獨(dú)考查的方向發(fā)展；二是選擇題單獨(dú)考查與電學(xué)綜合考查并 存。考查的角度主要包括：一、對(duì)各種性質(zhì)的力的理解；二、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。用到的思想方法有： 整體法和隔離法、假設(shè)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、分解思想等。知識(shí)與技巧的梳理1 處理平衡問題的基本思路確定平衡狀態(tài)（加速度為零）T巧選研究對(duì)象（整體法或隔離法）T受力分析T建立平衡方程T求解或作討論。2 常用的方法（1）在判斷彈力或摩擦力是否存在以

2、及確定它們的方向時(shí)常用假設(shè)法。（2）求解平衡問題時(shí)常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、圖解法等。3 帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場(chǎng)力一一電場(chǎng)力、安培力或洛倫茲力。4如果帶電粒子在重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)三者組成的復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，則一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)镕洛丄V。（45分鐘）限時(shí)訓(xùn)練Q經(jīng)典常規(guī)題1 如圖所示，豎直桿固定在木塊C上，兩者總重為20 N,放在水平地面上。輕細(xì)繩 a連接小球A和豎直a、b與豎直方向的夾角分別恒為30。和60,貝U下桿頂端，輕細(xì)繩b連接小球A和B,小球B重為10 No當(dāng)用與水平方向成 30角的恒力F作用在小球B上時(shí)， A、B、C

3、剛好保持相對(duì)靜止且一起水平向左做勻速運(yùn)動(dòng)，繩列判斷正確的是（）A .力F的大小為10 NB .地面對(duì) C的支持力大小為 40 NC .地面對(duì)C的摩擦力大小為10 ND A球重為10 N【解析】以B為研究對(duì)象受力分析，水平方向受力平衡，有: 向受力平衡，則有：Fsin 30 +bsin 30 = mBg，解得：F = mBg= 10 N,故A正確；以A為研究對(duì)象受力分析,豎直方向上有： TbSin 30 -PmAg = TaSin 60，水平方向：TaSin 30 =TbSin 60，聯(lián)立得：mA= mB,即卩A球重為10 N，故D正確；以A、B、C整體為研究對(duì)象受力分析，水平方向：f= Feo

4、s 30 = 5 3 N，豎直方向：N + Fsin30 = (M + mA+ mB)g，解得：N = 35 N，故 B、C 錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼D2 .用長(zhǎng)為1.4 m的輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線，拴一質(zhì)量為1.0 X 10 kg、電荷量為2.0 X 10 C的小球，細(xì)線的上現(xiàn)向左拉小球使細(xì)線端固定于O點(diǎn)?，F(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，平衡時(shí)細(xì)線與鉛垂線成37。角，如圖所示。水平且拉直，靜止釋放，則 (sin 37 =0.6，取g= 10 m/s2)()A .該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為3.75 X 1(N/CB .平衡時(shí)細(xì)線的拉力為0.17 NC .經(jīng)過0.5 s,小球的速度大小為 6.25 m/sD 小球第一次通過

5、 O點(diǎn)正下方時(shí)，速度大小為 7 m/s【解析】小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，受力分析如圖所示，則可知qE= mgtan 37，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 E=吋；37 = 3.75 X iN/C,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；細(xì)線的拉力F =。薦7=0.125 N，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在外力作用下，小球拉至細(xì)線水平時(shí)，由靜止釋放，如圖所示，小球在電場(chǎng)力和 重力的作用下，從 A點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，/ OAB = Z OBA= 53 , OA= OB = l = 1.4 m,在此過程中，細(xì)線處于松弛狀態(tài)，無拉力作用，小球運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線繃緊，勻加速直線運(yùn)動(dòng)結(jié)束。根據(jù)牛頓F 合 F 0 125第二定律可知小球勻加速直線

6、運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=m = m= _0q7 m/s2= 12.5 m/s2，假設(shè)經(jīng)過0.5 s后，小球仍1 1在沿AB方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則小球的速度 v= at= 6.25 m/s，經(jīng)過的距離 x= qat 2 X 12.5 X令而=1.5625 m, A、B間的距離 AB|= 2XX eos 53=1.68 m, xv|AB|,假設(shè)成立，故 0.5 s時(shí)，小球的速度大小為 6.25 m/s, 故選項(xiàng)C正確；小球運(yùn)動(dòng)至 B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線繃緊，小球沿細(xì)線方向的分速度減為零，動(dòng)能減小，假設(shè)細(xì)線繃緊 過程小球機(jī)械能損失AE,此后在電場(chǎng)力、重力和細(xì)線拉力作用下沿圓弧運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)正下方，根據(jù)能量守恒定1律，

7、可知(qE + mg) l- AE= mv2，可得vv 7 m/s，故選項(xiàng) D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾0高頻易錯(cuò)題1如圖，在水平晾衣桿(可視為光滑桿)上晾曬床單時(shí)，為了盡快使床單晾干，可在床單間支撐輕質(zhì)細(xì)桿。隨著細(xì)桿位置的不同，細(xì)桿上邊兩側(cè)床單間夾角0(般 v 150。將不同。設(shè)床單重力為 G,晾衣桿所受壓力大小為N，下列說法正確的是(A .當(dāng)0= 60。時(shí),N =亍B .當(dāng) 0= 90。時(shí),NC .只有當(dāng)0= 120時(shí)，才有N = GD .無論0取何值，都有N= G物理【解析】對(duì)床單受力分析，受豎直向下的重力和晾衣桿豎直向上的支持力，晾衣桿對(duì)床單的支持力始終等于G,則根據(jù)牛頓第三定律知，無論夾角B取

8、何值都有N = G,故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。【答案】D2質(zhì)量為M的斜面體放在光滑水平地面上，其傾角為30 斜面上放一質(zhì)量為 m的物塊，物塊通過繞過輕質(zhì)滑輪的輕繩與彈簧測(cè)力計(jì)相連，彈簧測(cè)力計(jì)的另一端與地面上的P點(diǎn)通過輕繩相連，如圖所示。用水平力F推著斜面體在水平面上緩慢向左移動(dòng)，則下列說法正確的是（）A 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不斷減小B .水平力F不斷減小C .地面對(duì)斜面體的支持力不斷減小D .斜面對(duì)物塊的摩擦力不斷增大【解析】 滑塊受重力、支持力、拉力和滑動(dòng)摩擦力，在斜面體向左運(yùn)動(dòng)的過程中，四個(gè)力的方向均不變，根據(jù)平衡條件，拉力 T = mgsin 30牛卩mgos 30保持不變，故 A錯(cuò)；設(shè)彈簧

9、測(cè)力計(jì)與水平方向的夾角為0,對(duì)斜面體和滑塊整體分析，受推力、重力、繩子的拉力、支持力，水平方向，有：F = Tcos 0,斜面體在水平面上緩慢向左移動(dòng)0變小，所以推力 F增大，故B錯(cuò)；豎直方向：N= （M + m） g+ Tsin 0,因?yàn)?減小，T不變， 故N減小，C對(duì)；物塊受到的是滑動(dòng)摩擦力，f=卩mgos 30 大小恒定不變，故 D錯(cuò)。【答案】C0精準(zhǔn)預(yù)測(cè)題1. A、C是兩個(gè)帶電小球， 質(zhì)量分別是 mA、me,電荷量大 小分別是Qa、Qc,用兩條等長(zhǎng)絕緣細(xì)線懸掛在同一點(diǎn)O,兩球靜止時(shí)如圖所示，此時(shí)細(xì)線對(duì)兩球的拉力分別為Fta、Ftc，兩球連線 AC與O所在豎直線的交點(diǎn)為 B,且ABQcB

10、. mA： me = Fta : FtcC . Fta= FtcD . mA： me = BC : AB【解析】設(shè)兩個(gè)小球之間的庫侖力為 F，利用相似三角形知識(shí)可得，A球所受三個(gè)力F、Fta、mAg構(gòu)成的三角形與三角形 OBA相似，器=AB= ATA ；C球所受三個(gè)力F、Ftc、mcg構(gòu)成的三角形與三角形 OBC相似,mOBg = cFb= co；因 0A= OC ,所以 mA : me = Fta : Ftc; mA : me = BC : AB,則選項(xiàng) B、D 正確，C 錯(cuò)誤；因 兩球之間的作用力是相互作用力，則無法判斷兩球帶電荷量的多少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽D2如圖所示，光滑的輕滑輪通

11、過支架固定在天花板上，一足夠長(zhǎng)的細(xì)繩跨過滑輪，一端懸掛小球b,另一端與套在水平細(xì)桿上的小球 a連接。在水平拉力 F作用下小球a從圖示虛線（最初是豎直的）位置開始緩慢 向右移動(dòng)（細(xì)繩中張力大小視為不變）。已知小球b的質(zhì)量是小球a的2倍，滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，小 球a與細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為w則下列說法正確的是（）A .當(dāng)細(xì)繩與細(xì)桿的夾角為30。時(shí)，桿對(duì)a球的支持力為零B .支架對(duì)輕滑輪的作用力大小逐漸增加C .支架對(duì)a球的摩擦力先減小后增加D .當(dāng)4時(shí)，拉力f先減小后增加【答案】AC【解析】設(shè)a的質(zhì)量為m,貝U b的質(zhì)量為2m,以b為研究對(duì)象，豎直方向受力平衡，可得繩子拉力始終等于 b的重力

12、,即T = 2mg,保持不變；以a為研究對(duì)象，受力如圖所示，設(shè)繩子與水平方向夾角為0,支持力Fn= 2mgsin 0 mg，向右緩慢拉動(dòng)的過程中，0角逐漸減小，當(dāng)Fn= 0時(shí)得sin程中，兩個(gè)繩子之間的夾角逐漸增大,0= 0.5，即0= 30 故A正確；向右緩慢拉動(dòng)的過繩子的拉力不變，所以繩子的合力減小，則繩子對(duì)滑輪的作用力逐漸減小,故B錯(cuò)誤；由圖可知，角度0從90變到0根據(jù)f=（iFn= p（2mgsin 0- mg）可知，當(dāng)角度0從90。變到30 時(shí)Fn 直減小到零，當(dāng)角度0從30變到0。時(shí)Fn反向增大，故摩擦力先減小后增大，故C正確；由受力分析圖，可知水平方向：F = f+ 2mgcos

13、 0= 2mg(cos 0+ pin 0)卩 mg 由于 cos sin J1 cos( )，而 tan片苗若 丁，則0= 30故拉力為F 2mg cos（）mg，角度0從90變到0的過程中，當(dāng)0=0= 30時(shí)cos（ ）1為最大，則拉力最大，當(dāng)角度繼續(xù)減小時(shí),cos（）開始減小，則拉力也開始減小,故拉力F先增大后減小，故 D錯(cuò)誤。3 .如圖所示，有一四分之一球體置于粗糙的水平面上，兩質(zhì)量均為m的小球A、B（均可看作質(zhì)點(diǎn)）通過柔軟光滑的輕繩連接，且與球體一起靜止在水平面上。B球與球心0的連線與水平方向成0= 37角（拉B球的輕繩與0B連線垂直）。已知重力加速度為g, sin 37 = 0.6,

14、 cos 37= 0.8。下列關(guān)于系統(tǒng)中各物體受力的說法正確的是（）A .四分之一球體一定受到水平面的摩擦力作用，方向水平向右B .小球A受到三個(gè)力的作用C .小球B受到四分之一球體摩擦力的大小為 fmg，方向沿曲面切線斜向下D .四分之一球體對(duì)小球 B作用力的大小為-mg【解析】以整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，因系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以在水平方向不受外力作用，即球體不受水平面的摩擦力作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由小球A處于靜止?fàn)顟B(tài)可知，它受重力和輕繩拉力兩個(gè)力作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；4 3將小球B的重力分解，沿切線方向Fi= mgcos 37丄&mg,垂直切線方向 F2= mgs in 37 =5mg,因小球B處于4

15、1靜止?fàn)顟B(tài)，所以小球 B受摩擦力的作用，其方向沿曲面切線斜向下，大小為fB= mg 5mg = mg,選項(xiàng)C正確；四分之一球體對(duì)小球 B的作用力Fb是球體對(duì)小球 B的支持力Fnb和摩擦力fB的合力，其中Fnb= mgs in 0 =5mg，貝U FB=mg，選項(xiàng) D 正確?！敬鸢浮緾D4 如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，絕緣細(xì)線下面懸掛一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為I的導(dǎo)線，導(dǎo)線中有垂直紙面向里的恒定電流I，靜止時(shí)細(xì)線偏離豎直方向 0角，現(xiàn)將磁場(chǎng)沿逆時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到水平向右，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，在此過程中下列說法正確的是（）A .導(dǎo)線受到的安培力逐漸變大B 絕緣細(xì)線受到的拉力逐漸變大C .絕緣

16、細(xì)線與豎直方向的夾角0先增大后減小D .導(dǎo)線受到的安培力與絕緣細(xì)線受到的拉力的合力大小不變，方向隨磁場(chǎng)的方向的改變而改變【解析】導(dǎo)線受到的安培力 F安=BII大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；磁場(chǎng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90 勺過程 中，F(xiàn)安方向逐漸由水平向左變?yōu)樨Q直向下，由于變化緩慢，所以F安與mg的合力F合與Ft大小相等，方向相反，由圖可知，F(xiàn)合大小逐漸增大，0逐漸減小，所以Ft大小逐漸增大，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；F安與Ft的合力總是與重力大小相等， 方向相反，即豎直向上，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽5如圖所示，ACD、EFG為兩根相距L的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌，它們被豎直固定在絕緣水平面上,CDGF面與水平面成 0角。兩導(dǎo)

17、軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩根質(zhì)量均為 m、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為仏兩金屬細(xì)桿的電阻均為R,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng) ab以速度V1沿導(dǎo)軌向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以速度V2向下勻速運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。以下說法正確的是（BLV2A 回路中的電流為2RB . ab桿所受摩擦力為 mgsin 0B2L2v1（mgsi n二;C. cd桿所受摩擦力為2Rmg cosD . 與V1大小的關(guān)系為mgsin2. 2B L V12R物理【解析】ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) EI EBLv1，回路中感應(yīng)電流2RBL

18、v12R ,故A錯(cuò)；ab桿勻速下滑，受力平衡條件，ab桿所受的安培力大小則由平衡條件得：ab所受的摩擦力2、2B L BIL1R ，方向沿軌道向上,f mgsi nF安 mgsin大2、2B L2R小,故B錯(cuò)；cd桿所受的安培力大小也等于 F安，方向垂直于導(dǎo)軌向下,2、2B L v1則cd桿所受摩擦力（mgsi nF安）（mgs in-）2R ，故C對(duì)；根據(jù)cd桿受力平衡得mgsi n(90)(mgsin艷）哼2R ，則得與vi大小的關(guān)系為mgsin B Lvi/2R，故D對(duì)?！敬鸢浮緾D6 如圖所示，在一豎直平面內(nèi)，豎直y軸左側(cè)有一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E1和一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, y軸右側(cè)有一豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E2, 一電荷量為q（電性未知）、質(zhì)量為m的微粒從x軸上A點(diǎn)以一定初速度與水平方向成0= 37角沿直線經(jīng)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到圖中C點(diǎn)，其中m、q、B均已知，sin 37 = 0.6, cos 37 = 0.8,重力加速度為 g，則（）A 微粒一定帶負(fù)電B .電場(chǎng)強(qiáng)度E2的