力與物體的平衡

力與物體的平衡命題區(qū)間高考題型近年考頻力與物體的平衡物體的靜態(tài)平衡問題2023年山東卷T22022年湖南卷T32022年湖南卷T5、T9物體的動態(tài)平衡問題2023年海南卷T32021年湖南卷T5平衡中的臨界、極值問題2020年山東卷T8命題分析素養(yǎng)落實縱觀近幾年的高考題，本部分以選擇題的形式出現(xiàn)，常考查靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡問題，有時涉及電場中電荷的平衡問題和磁場中導體的平衡問題，考查的解題方法有合成法、正交分解法等。考題常以生產(chǎn)生活中的一些實際問題為背景，考查考生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力。1.熟悉常見性質(zhì)力有無及方向的判斷2．靈活應(yīng)用受力分析的一般步驟3．掌握整體法、隔離法選取原則4．平衡問題的解題方法物體的靜態(tài)平衡問題求解共點力平衡問題的常用方法包括力的合成法、分解法及正交分解法，示意圖如圖所示。合成法分解法正交分解法(2022·湖南卷T3)如圖(a)所示，直導線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO'上，其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO'的磁場，與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強度大小相等且不隨時間變化，其截面圖如圖(b)所示。導線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是()(a)(b)A．當導線靜止在圖(a)右側(cè)位置時，導線中電流方向由N指向MB．電流I增大，靜止后，導線對懸線的拉力不變C．tanθ與電流I成正比D．sinθ與電流I成正比命題立意：本題以磁場對通電導線的作用力為背景，考查力的靜態(tài)平衡問題第一步：正確受力分析第二步：用力的合成法作出FT、F安的合力第三步：由平衡條件結(jié)合三角函數(shù)關(guān)系表示出FT、F安規(guī)范解答：當導線靜止在題圖(a)右側(cè)位置時，對導線受力分析如圖所示可知要讓安培力為圖示方向，則導線中電流方向應(yīng)由M指向N，A錯誤；由于與OO'距離相等位置的磁感應(yīng)強度大小相等且不隨時間變化，則有sinθ＝BILmg，F(xiàn)T＝mgcos則可看出sinθ與電流I成正比，當I增大時θ增大，則cosθ減小，靜止后，導線對懸線的拉力FT減小，B、C錯誤，D正確。[答案]D難點：正確受力分析易錯：安培力方向判斷錯誤物體的動態(tài)平衡問題動態(tài)平衡問題的常用方法：(1)圖解法；(2)解析法；(3)相似三角形法；(4)正弦定理法等。(2021·湖南卷T5)質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊。用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是()A．推力F先增大后減小B．凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C．墻面對凹槽的壓力先增大后減小D．水平地面對凹槽的支持力先減小后增大命題立意：本題以小滑塊在圓弧曲面的緩慢移動為背景，考查共點力的動態(tài)平衡問題第一步：正確受力分析第二步：用力的合成法作出FN1、F的合力第三步：由平衡條件結(jié)合三角函數(shù)關(guān)系表示出FN1、F、FN'及FN2規(guī)范解答：因小滑塊由A點向B點緩慢移動過程中，所有摩擦均可忽略，對滑塊受力分析，如圖所示，由平衡條件有F＝mgsinθ，F(xiàn)N1＝mgcosθ，小滑塊從A點緩慢移動到B點時，θ越來越大，則推力F越來越大，支持力FN1越來越小，所以A、B錯誤；對凹槽與滑塊整體分析，墻面對凹槽的壓力FN'＝Fcosθ＝mgsinθcosθ＝12mgsin(2θ)，由此可知隨著θ變大，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；水平地面對凹槽的支持力為FN2＝(M＋m)g－Fsinθ＝(M＋m)g－mgsin2θ，則θ越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小，所以D錯誤。[答案]C難點：正確受力分析，用三角函數(shù)表示各力易錯：在求解墻面對凹槽的壓力和水平地面對凹槽的支持力時不知道使用整體法而造成錯誤平衡中的臨界、極值問題解決臨界極值問題的三種方法：解析法、圖解法、極限法。解決此類問題重在形成清晰的物理圖境，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件。要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況。(2020·山東卷T8)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為()A．13B．14C．15命題立意：本題屬于應(yīng)用性題目，以“滑輪斜面約束物體”為素材創(chuàng)設(shè)學習探索類情境，考查平衡中的臨界、極值問題第一步：正確受力分析第二步：由平衡條件結(jié)合三角函數(shù)關(guān)系列出A、B物塊沿斜面方向的平衡方程，求出μ規(guī)范解答：當木板與水平面的夾角為45°時，兩物塊剛好滑動，對物塊A受力分析如圖①所示，①②沿斜面方向，A、B之間的滑動摩擦力f1＝μN＝μmgcos45°，根據(jù)平衡條件可知T＝mgsin45°＋μmgcos45°，對物塊B受力分析如圖②所示，沿斜面方向，B與斜面之間的滑動摩擦力f2＝μN'＝μ·3mgcos45°，根據(jù)平衡條件可知2mgsin45°＝T＋μmgcos45°＋μ·3mgcos45°，兩式相加，可得2mgsin45°＝mgsin45°＋μmgcos45°＋μmgcos45°＋μ·