高考物理二輪復(fù)習(xí)專題講義專題04 共點(diǎn)力平衡 (含解析)

本卷由系統(tǒng)自動(dòng)生成，請(qǐng)仔細(xì)校對(duì)后使用，答案僅供參考。答案第=page11頁(yè)，總=sectionpages22頁(yè)專題04共點(diǎn)力平衡（講義）核心知識(shí)+方法1．合力與分力(1)定義：如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，原來(lái)的幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力．(2)關(guān)系：合力和分力是等效替代的關(guān)系．2．力的合成(1)定義：求幾個(gè)力的合力的過(guò)程．(2)運(yùn)算法則①平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向．②三角形定則：把兩個(gè)矢量首尾相接，從而求出合矢量的方法．3．力的分解(1)定義：求一個(gè)已知力的分力的過(guò)程．(2)遵循原則：平行四邊形定則或三角形定則．(3)分解方法：①按力產(chǎn)生的效果分解；②正交分解．4．受力分析的一般順序(1)首先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)．(2)其次分析接觸力(彈力、摩擦力)．5.隔離法與整體法(1)整體法：以幾個(gè)物體構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行求解。在許多問(wèn)題中用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。(2)隔離法：從系統(tǒng)中選取一部分（其中的一個(gè)物體或兩個(gè)物體組成的整體，少于系統(tǒng)內(nèi)物體的總個(gè)數(shù)）進(jìn)行分析。隔離法的原則是選取受力個(gè)數(shù)最少部分的來(lái)分析。(3)通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí)，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí)，用隔離法。有時(shí)在解答一個(gè)問(wèn)題時(shí)要多次選取研究對(duì)象，需要整體法與隔離法交叉使用。6．共點(diǎn)力的平衡(1)共點(diǎn)力物體同時(shí)受幾個(gè)力的作用，如果這幾個(gè)力都作用于物體的同一點(diǎn)或者它們的作用線交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力。能簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)的物體受到的力可視為共點(diǎn)力。(2)平衡狀態(tài)物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（或有固定轉(zhuǎn)軸的物體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)）。(3)平衡條件：為使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的力必須滿足的條件，叫做兩種平衡狀態(tài)：靜態(tài)平衡v＝0；a＝0；動(dòng)態(tài)平衡v≠0；a＝0；①瞬時(shí)速度為0時(shí)，不一定處于平衡狀態(tài)。如：豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn)。只有能保持靜止?fàn)顟B(tài)而加速度也為零才能認(rèn)為平衡狀態(tài)。②物理學(xué)中的“緩慢移動(dòng)”一般可理解為動(dòng)態(tài)平衡。(4)三力匯交原理：當(dāng)物體受到三個(gè)非平行的共點(diǎn)力作用而平衡時(shí)，這三個(gè)力必交于一點(diǎn)；說(shuō)明：①物體受到N個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，取出其中的一個(gè)力，則這個(gè)力必與剩下的（N﹣1）個(gè)力的合力等大反向。②若采用正交分解法求平衡問(wèn)題，則其平衡條件為：FX合＝0，F(xiàn)Y合＝0；7．共點(diǎn)力的合力范圍(1)兩個(gè)力大小不變時(shí)，其合力隨夾角的增大而減小，當(dāng)兩力反向時(shí)，合力最小，當(dāng)兩力同向時(shí)，合力最大，其合力范圍為|F1－F2|≤F≤F1＋F2.(2)三種特殊情況的共點(diǎn)力合成類型作圖合力的計(jì)算互相垂直F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))tanθ＝eq\f(F1,F2)兩力等大，夾角為θF＝2F1coseq\f(θ,2)F與F1夾角為eq\f(θ,2)兩力等大，夾角為120°合力與分力等大(3)三個(gè)力共線且同向時(shí)，其合力最大，為F1＋F2＋F3.(4)三個(gè)力不共線時(shí)，任取兩個(gè)力，求出其合力的范圍，如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi)，則三個(gè)力的合力最小值為零；如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi)，則合力最小值等于最大的力與另外兩個(gè)力的數(shù)值之和的差．(5)重要結(jié)論①兩個(gè)分力一定時(shí)，夾角θ越大，合力越?。诤狭σ欢〞r(shí)，兩個(gè)等大分力的夾角越大，兩個(gè)分力越大．③合力可以大于分力、等于分力，也可以小于分力．8．正交分解法(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法．(2)建立坐標(biāo)軸的原則：一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，在靜力學(xué)中，以少分解力和容易分解力為原則(即在坐標(biāo)軸上有盡量多的力)；在動(dòng)力學(xué)中，習(xí)慣以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系．(3)方法：物體受到多個(gè)力作用F1、F2、F3…求合力F時(shí)，可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解．x軸上的合力：Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋…y軸上的合力：Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋…合力大?。篎＝eq\r(F\o\al(2,x)＋F\o\al(2,y))合力方向：與x軸夾角設(shè)為θ，則tanθ＝eq\f(Fy,Fx).9．平衡的臨界問(wèn)題由某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或由某種物理狀態(tài)變化為另一種物理狀態(tài)時(shí)，發(fā)生轉(zhuǎn)折的狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)可以理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”某種現(xiàn)象的狀態(tài)。平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)。往往利用“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。10．平衡的極值問(wèn)題極值是指研究平衡問(wèn)題中某物理量變化情況時(shí)出遭到的最大值或最小值?？煞譃楹?jiǎn)單極值問(wèn)題和條件極值問(wèn)題。二、重點(diǎn)題型分類例析題型1：合力與分力【例題1】（2020·湖北高一期中）關(guān)于共點(diǎn)力的合成，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩個(gè)分力的合力一定比每個(gè)分力都大B．兩個(gè)分力大小一定，夾角越小，合力越大C．兩個(gè)力合成，其中一個(gè)力增大，另外一個(gè)力不變，合力一定增大D．現(xiàn)有三個(gè)力，大小分別為4N、6N、9N，這三個(gè)力的合力最小值為1N題型2：平行四邊形定則【例題2】（2020·成都七中實(shí)驗(yàn)學(xué)校高三開(kāi)學(xué)考試）（多選）如圖所示，兩個(gè)共點(diǎn)力SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的大小一定（SKIPIF1<0），夾角SKIPIF1<0是變化的，合力F為在SKIPIF1<0角從0°逐漸增大到180°的過(guò)程中，合力F的變化情況為（）A．F的大小從最大逐漸減小到最小 B．F的大小先減小后增大C．F的方向與SKIPIF1<0的夾角先增大后減小 D．F的方向與SKIPIF1<0的夾角一直增大題型3：三角形定則【例題3】（2020·山東高三專題練習(xí)）（多選）5個(gè)共點(diǎn)力的情況如圖所示，已知F1＝F2＝F3＝F4＝F，且這四個(gè)力恰好為一個(gè)正方形，F(xiàn)5是其對(duì)角線。下列說(shuō)法正確的是（）A．F1和F5的合力，與F3大小相等，方向相反B．能合成大小為2F、相互垂直的兩個(gè)力C．除F5以外的4個(gè)力的合力的大小為SKIPIF1<0FD．這5個(gè)力的合力恰好為SKIPIF1<0F，方向與F1和F3的合力方向相同題型4：正交分解【例題4】（2019·四川雅安中學(xué)高一期中）小明用與水平地面成SKIPIF1<0角的恒力F拉地面上靜止的質(zhì)量m＝160kg木箱。當(dāng)拉力為500N時(shí)木箱不動(dòng)；當(dāng)拉力變?yōu)?000N時(shí)，木箱恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，(1)木箱未被拉動(dòng)時(shí)地面對(duì)木箱的摩擦力大??？(2)地面與木箱之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？題型5：受力分析【例題5】（2020·江蘇高三期中）如圖所示，直升機(jī)取水后飛往火場(chǎng)，水平向右勻速飛行時(shí)，懸掛水桶的懸索與豎直方向保持一定的夾角，直升機(jī)所受重力為G，懸索的拉力為T(mén)，空氣對(duì)它的作用力為F，下列關(guān)于直升機(jī)受力的示意圖正確的是（）A． B． C． D．題型6：整體法隔離法應(yīng)用【例題6】（2020·江蘇高三月考）如圖所示，疊放在水平地面上的四個(gè)完全相同的排球，相互接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài)．假設(shè)排球的質(zhì)量均為m，不計(jì)排球之間的摩擦力。則下列說(shuō)法中正確的是（）A．水平地面對(duì)下方三個(gè)球的摩擦力可能為零B．水平地面對(duì)下方三個(gè)球的支持力大小均為SKIPIF1<0C．水平地面對(duì)下方三個(gè)球的支持力大小均為SKIPIF1<0D．上方排球與下方排球之間的彈力大小都等于SKIPIF1<0題型7：“圖解法”應(yīng)用【例題7】（2020·肇東市第四中學(xué)校高三月考）（多選）如圖所示，用與豎直方向成θ角（θ＜45°）的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個(gè)小球，這時(shí)繩b的拉力為F1，現(xiàn)保持小球在原位置不動(dòng)，使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角，繩b的拉力為F2，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角固定，繩b的拉力為F3，則()A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．繩a的拉力先減小后增大D．繩a的拉力一直減小題型8：“相似三角形法”應(yīng)用【例題8】（2020·江蘇泰州中學(xué)高三月考）如圖所示，不計(jì)重力的輕桿OP能以點(diǎn)O為圓心在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，P端用輕繩PB掛一重物，另用一根輕繩通過(guò)光滑定滑輪系住P端。在力F的作用下，當(dāng)桿OP和豎直方向的夾角SKIPIF1<0SKIPIF1<0緩慢增大時(shí)，輕桿OP的彈力大小（）A．逐漸增大 B．恒定不變 C．逐漸減小 D．先增大后減小題型9：動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題【例題9】（2020·廣東高三月考）自卸式運(yùn)輸車(chē)是車(chē)廂配有自動(dòng)傾卸裝置的汽車(chē)，又稱為翻斗車(chē)、工程車(chē)，由汽車(chē)底盤(pán)、液壓舉升機(jī)構(gòu)、取力裝置和貨廂組成。如圖所示，在車(chē)廂由水平位置逐漸抬起的過(guò)程中，有關(guān)貨物所受車(chē)廂的支持力FN和摩擦力Ff，下列說(shuō)法中正確的是（）A．摩擦力Ff逐漸增大B．摩擦力Ff先增大后減小C．支持力FN逐漸增大D．支持力FN先減小后不變題型10：斜面上的平衡問(wèn)題【例題10】（2020·南昌市第十三中學(xué)高三月考）如圖所示，與水平面夾角為SKIPIF1<0的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體.細(xì)繩的一端與物體相連，另一端經(jīng)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧測(cè)力計(jì)相連（細(xì)繩與彈簧測(cè)力計(jì)的軸線重合）.物體靜止在斜面上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為9.8N。關(guān)于物體受力的判斷，下列說(shuō)法正確的是（）A．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為9.8NB．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為4.9N，方向沿斜面向下C．斜面對(duì)物體的支持力大小為SKIPIF1<0N，方向豎直向上D．斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9N，方向垂直斜面向上題型11：含活動(dòng)桿的平衡問(wèn)題【例題11】（2020·全國(guó)高三專題練習(xí)）如圖甲所示，輕桿OB可繞B點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端O點(diǎn)用細(xì)繩拉住，固定在左側(cè)墻壁上，質(zhì)量為m的重物用細(xì)繩OC懸掛在輕桿的O點(diǎn)，OA與輕桿的夾角∠BOA＝30°.乙圖中水平輕桿OB一端固定在豎直墻壁上，另一端O裝有小滑輪，用一根繩跨過(guò)滑輪后懸掛一質(zhì)量為m的重物，圖中∠BOA＝30°，求：(1)甲、乙兩圖中細(xì)繩OA的拉力各是多大？(2)甲圖中輕桿受到的彈力是多大？(3)乙圖中輕桿對(duì)滑輪的作用力是多大？題型12：繩上的最大拉力問(wèn)題【例題12】（2020·江蘇高三期中）如圖所示，質(zhì)量為m＝2.4kg的物體用細(xì)線懸掛處于靜止。細(xì)線AO與豎直方向間的夾角為37°，細(xì)線BO水平，細(xì)線CO豎直，重力加速度g＝10m/s2，不計(jì)所有細(xì)線的重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8。(1)求細(xì)線BO上的拉力大小F；(2)若三根細(xì)線能承受的最大拉力均為100N，要使三根細(xì)線均不斷裂，求細(xì)線下端所能懸掛重物的最大質(zhì)量；(3)若上下緩慢移動(dòng)細(xì)線OB的端點(diǎn)B，并保持細(xì)線AO與豎直方向間的夾角不變，求細(xì)線BO上拉力的最小值Fmin。參考答案【例題1】B【解析】A．合力可以比分力都大，也可以比分力都小，或者大于一個(gè)分力，小于另一個(gè)分力，故A錯(cuò)誤；B．力的合成滿足平行四邊形定則，當(dāng)兩個(gè)分力的大小一定，若夾角越小，則平行四邊形中與兩個(gè)分力共頂點(diǎn)的對(duì)角線越長(zhǎng)，即合力越大，故B正確；C．當(dāng)兩個(gè)力方向相反時(shí)，若較大力大小不變，較小力增大時(shí)，合力變小，故C錯(cuò)誤；D．4N和6N進(jìn)行力的合成后，合力的范圍為：2N~10N，第三個(gè)力9N在這個(gè)范圍內(nèi)，故這三個(gè)力的最小合力為0，故D錯(cuò)誤。故選B?！纠}2】AC【解析】AB．力的合成遵循平行四邊形定則，同向時(shí)即θ=0°時(shí)合力最大，反向時(shí)即θ=180°時(shí)合力最小，兩個(gè)分力的夾角越大，合力越小，如圖，則SKIPIF1<0角從0°逐漸增大到180°的過(guò)程中，F(xiàn)的大小從最大逐漸減小到最小，則A正確，B錯(cuò)誤；

CD．θ=0°時(shí)F的方向與F2的夾角為零；因?yàn)镾KIPIF1<0，則當(dāng)θ=180°時(shí)F的方向與F2的夾角仍為零，可知F的方向與F2的夾角先增大后減小，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。故選AC?！纠}3】AD【解析】A．根據(jù)平行四邊形定則得F1和F5的合力應(yīng)該在F1和F5之間，與F3大小不相等，方向相反，A正確；B．F1和F4大小相等方向相同，F(xiàn)2和F3大小相等方向相同，所以除F5以外的4個(gè)力能合成大小為2F、相互垂直的兩個(gè)力，B錯(cuò)誤；C．F1和F4大小相等方向相同，F(xiàn)2和F3大小相等方向相同，所以除F5以外的4個(gè)力的合力的大小為SKIPIF1<0，C錯(cuò)誤；D．除F5以外的4個(gè)力的合力的大小為SKIPIF1<0，方向與F5方向相反，且F5大小為SKIPIF1<0，所以這5個(gè)力的合力恰好為SKIPIF1<0，方向與F1和F3的合力方向相同，D正確；故選AD?！纠}4】（1）400N．（2）0.8【解析】(1)未拉動(dòng)時(shí)，木箱處于平衡狀態(tài)，地面對(duì)木箱為靜摩擦力，由平衡條件得：SKIPIF1<0(2)木箱勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，地面對(duì)木箱的支持力：SKIPIF1<0木箱勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，木箱受到的滑動(dòng)摩擦力：SKIPIF1<0滑動(dòng)摩擦力：SKIPIF1<0動(dòng)摩擦因數(shù)：SKIPIF1<0【例題5】D【解析】直升機(jī)受豎直向下的重力G，沿懸索斜向左下方的拉力T與空氣阻力作用，直升機(jī)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，直升機(jī)所受合力為零，G與T的合力方向與F的方向相反，因此F的方向斜向右上方，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D?！纠}6】B【解析】A．下方球由于受上方球斜向下的彈力作用，所以下方球有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故下方球受摩擦力作用，故A錯(cuò)誤；BC．對(duì)四個(gè)球的整體分析，整體受重力和地面的支持力而處于平衡，所以三個(gè)小球受支持力大小為4mg，每個(gè)小球受支持力為SKIPIF1<0，故B正確，C錯(cuò)誤；D．上方排球受下方每一個(gè)排球的彈力的豎直分量均為SKIPIF1<0，則上方排球與下方排球之間的彈力大小大于SKIPIF1<0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B?！纠}7】BD【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖所示，根據(jù)三角形法則有由幾何關(guān)系，可知F2與輕繩a垂直時(shí)，此時(shí)拉力最小，故有SKIPIF1<0，即B選項(xiàng)正確，在輕繩b逐漸向上轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可以看出輕繩b中的拉力逐漸變小，故D選項(xiàng)正確．綜上所述，本題正確答案選BD．【例題8】B【解析】以P點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況，根據(jù)平衡條件知N和F的合力與重力G大小相等、方向相反，作出力的合成圖如圖所示由三角形相似法得SKIPIF1<0當(dāng)桿OP和豎直方向的夾角α（0＜α＜π）緩慢增大時(shí)，OP不變，而G、AO不變，可得N恒定不變，故B正確，ACD錯(cuò)誤。【例題9】B【解析】AB．開(kāi)始時(shí)貨物受重力和支持力，抬起后受到向上的靜摩擦力；靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，即Ff=mgsinθ，隨角度的增大，靜摩擦力增大；當(dāng)角度達(dá)一定程度時(shí)，物體開(kāi)始滑動(dòng)，由靜摩擦力變化滑動(dòng)摩擦力，而滑動(dòng)摩擦力Ff=μmgcosθ，cosθ隨角度的增加而增小，故滑動(dòng)摩擦力將減??；故摩擦力是先增大后減小的，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．支持力FN=mgcosθ，cosθ隨角度的增加而增小，故支持力一定是逐漸減小，故CD錯(cuò)誤；故選B?！纠}10】B【解析】假設(shè)物體受到斜面的摩擦力Ff沿斜面向上，對(duì)于物體由平衡條件有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0則SKIPIF1<0方向沿斜面向下，SKIPIF1<0方向垂直斜面向上故B正確。故選B。

【例題11】（1）2mg；mg；（2）SKIPIF1<0；（3）mg；【解析】(1)圖甲中,以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象,受力