高考物理二轮复习专题一-第1讲-力与平衡

第1讲力与平衡专题一力与运动返回力与运动力与平衡力与直线运动力与曲线运动知识网络匀变速直线运动变加速直线运动抛体运动（含类平抛）圆周运动其它一般曲线运动静止匀速直线运动返回高考考情分析2018年2017年2016年其它年份Ⅰ卷T21(力的合成)T21(单体动态平衡)T19(多体静态平衡)T24(多体磁场平衡)15年ⅠT24(单体磁场中的平衡)13年ⅡT15(单体平衡临界和极值问题)Ⅱ卷T16(单体动态平衡)T14(单体动态平衡)13年ⅡT15(电场中平衡)12年T24(单体平衡临界和极值问题)Ⅲ卷T17(单体静态平衡)T17(多体静态平衡)热学活塞、液柱相关的平衡常考题型1、单体（或多体）的静态平衡问题2、物体的动态平衡问题3、与电场、磁场综合的平衡问题4、平衡中的临界与极值问题返回1、高考常考题型：（1）单体（或多体）的静态平衡问题（2）物体的动态平衡问题（3）与电场、磁场综合的平衡问题（4）平衡中的临界与极值问题专题分析2、思想方法：（1）处理思路：（3）抓住关键词语:“轻绳、轻环”、“缓慢”、“恰好处于静止”等（2）常用方法:②确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程（或作出受力矢量图）→求解或作讨论假设法、合成法、正交分解法、解析法、图解法、相似三角形法、正弦定理等①一个原理：合外力为零返回1.(2017·全国卷Ⅱ·16)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动.则物块与桌面间的动摩擦因数为（）A.2－3B.36C.33D.32【考点定位】共点力平衡、摩擦力、正交分解【方法小结】解析法解决多力平衡问题，注意滑动摩擦力的大小随正压力的的变化而变化考向一：静态平衡【答案】C返回高考预测（练习1）如图所示，在一个倾角为θ的斜面上，有一个质量为m，带负电的小球P(可视为点电荷)，空间存在着方向垂直斜面向下的匀强磁场，带电小球与斜面间的摩擦力不能忽略，它在斜面上沿图中所示的哪个方向运动时，有可能保持匀速直线运动状态()A.v1方向B.v2方向C.v3方向D.v4方向【考点定位】单体静态平衡问题-共点力平衡【解题方法】正确进行受力分析，将立体图转化为平面图处理【答案】C返回2.(多选)(2016全国Ⅰ·19)如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态.若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()A.绳OO′的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化考向一：静态平衡【考点定位】多体静态平衡问题共点力平衡、摩擦力【解题方法】整体法和隔离法的运用，a,b各自均处于平衡状态，二者的受力通过绳的拉力建立联系。【答案】BD返回【分析】设轻绳的弹力大小为T，分别对a、b两球受力分析（隔离法）：(7校3月联考.17)如图所示，光滑直角三角形支架ABC竖直固定在水平地面上，B,C两点均在地面上，AB与BC间的夹角为θ，分别套在AB、AC上的小球a和b用轻绳连接，系统处于静止状态，轻绳与CA间的夹角为23人选错，正确率54%【答案】A考向一：静态平衡返回(2017·全国卷Ⅱ·16变式)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动.【问题】（1）若保持F大小不变，从水平位置沿逆时针缓慢转到与水平方向成600角的过程，物体是否能保持匀速直线运动？（2）若物体要保持匀速直线运动，F的大小如何变化？返回(变式训练2)如图所示，倾角θ＝37°的斜面上有一木箱，木箱与斜面之间的动摩擦因数μ＝.现对木箱施加一拉力F，使木箱沿着斜面向上做匀速直线运动.设F的方向与斜面的夹角为α，在α从0°逐渐增大到60°的过程中，木箱的速度保持不变，则A.F先减小后增大B.F先增大后减小C.F一直增大D.F一直减小33考向二：动态平衡【考点定位】单体动态平衡问题共点力平衡与极值问题、摩擦力【解题方法】解析法解决多力动态平衡问题，结合数学知识求解最值问题。【答案】A返回（变式训练）解析对木箱受力分析如图所示，正交分解得：FN＋Fsinα＝mgcosθFcosα＝mgsinθ＋Ff又Ff＝μFN在α从0°逐渐增大到60°的过程中，当α＝30°时，cosα＋μsinα最大，F最小.则在α从0°逐渐增大到60°的过程中，F先减小后增大，故选A.联立解得F＝mgsinθ＋μmgcosθcosα＋μsinα又cosα＋μsinα＝cosα＋33sinα＝233(cos30°cosα＋sin30°sinα)＝233cos(30°－α)考向二：动态平衡【题后反思】本题能否用图解法处理？返回3.如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°，框架与小球始终保持静止状态.在此过程中，下列说法正确的是（）A.力F一直增大B.拉力F的最小值为mgsinθC.地面对框架的摩擦力先增大后减小D.框架对地面的压力始终在减小考向二：动态平衡【考点定位】单体动态平衡问题共点力平衡与极值问题【解题方法】图解法解决三力动态平衡问题，求解最值问题，整体法与隔离法。【答案】D返回解析以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意图.当F的方向沿半圆的切线方向向上时，F最小，此时Fmin＝mgcosθ；考向二：动态平衡【方法小结】1、图解法解决动态平衡问题：适合三力平衡，其中一个力大小方向不变，另一个力方向不变。2、多体平衡问题，整体法和隔离法要灵活运用。【答案】D框架与地面间的作用力，选择谁为研究对象？(M+m)gFN1FN返回（变式训练3）(多选)(2019·河北省衡水中学第一次调研)半圆柱体P放在粗糙的水平面上，有一挡板MN，其延长线总是过半圆柱体的轴心O，但挡板与半圆柱体不接触，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q(P的截面半径远大于Q的截面半径)，整个装置处于静止状态，如图是这个装置的截面图，若用外力使MN绕O点缓慢地由水平逆时针转动，在Q到达最高位置前，发现P始终保持静止，在此过程中，下列说法正确的是（）A.MN对Q的弹力大小逐渐减小B.P、Q间的弹力先增大后减小C.桌面对P的摩擦力先增大后减小D.P所受桌面的支持力保持不变变式练一题多变【考点定位】单体动态平衡问题共点力平衡与极值问题返回解析先以小圆柱体Q为研究对象，由平衡条件得：F1sinβ＝F2sinα＝mgsin180°－α－β，根据几何关系可知，α＋β不变，α增大，β减小，MN对Q的弹力F1减小，P对Q的弹力F2增大，故A正确，B错误.刚开始，挡板在最低点，处于水平位置，对整体受力分析可知，整体水平方向不受力，桌面对P的摩擦力为零，当Q运动到最高点时，对整体受力分析可知，整体水平方向不受力，桌面对P的摩擦力仍为零，则整个过程中，桌面对P的摩擦力先增大后减小，故C正确.mgF1F2【方法小结】正弦定理解决动态平衡问题，适合三力平衡，一个力大小方向不变，另两个力的方向夹角不变。研究小圆柱与半圆柱间的作用力，选用什么方法？图解法可行吗？返回解析以小圆柱体Q为研究对象，分析受力情况，作出受力示意图，如图甲所示.由平衡条件得：F1sinβ＝F2sinα＝mgsin180°－α－β，根据几何关系可知，α＋β不变，α增大，β减小，MN对Q的弹力F1减小，P对Q的弹力F2增大，故A正确，B错误.刚开始，挡板在最低点，处于水平位置，对整体受力分析可知，整体水平方向不受力，桌面对P的摩擦力为零，当Q运动到最高点时，对整体受力分析可知，整体水平方向不受力，桌面对P的摩擦力仍为零，则整个过程中，桌面对P的摩擦力先增大后减小，故C正确.以P为研究对象，受力分析如图乙所示，桌面对P的支持力FN＝Mg＋F2sinα，F2增大，α增大，所以FN增大，故D错误.返回(变式)(多选)(2017·全国卷Ⅰ·21)如图3，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α(α＞).现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变.在OM由竖直被拉到水平的过程中（）A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小π2【考点定位】共点力的平衡、动态平衡【点评】本题关键是抓住α角不变，寻找两绳拉力与其合力构成的力的三角形的特点.本题对数学工具的应用能力要求较高.【难度】较难【答案】AD返回考向一平衡条件的应用静态平衡动态平衡合成、分解法正交分解法解析法图解法相似三角形法解题方略抓一个原理：合外力为零（万变不离其中）返回A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小√解析答案√12345解析设重物的质量为m，以重物为研究对象，受重力mg、OM绳上拉力F2、MN绳上拉力F1，由题意知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2的夹角为π－α不变，在F2转至水平的过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确，B、C错误.12345返回返回热点考向三电磁场中的平衡问题【核心提炼】解决电磁场中平衡问题的两条主线(1)遵循平衡条件.与纯力学问题的分析方法相同,只是多了电场力和磁场力,把电学问题力学化可按以下流程分析.(2)遵循电磁学规律.受力分析时,要注意准确判断电场力、安培力和洛伦兹力的方向.返回【典例3】在倾角为θ的光滑斜面上,静止放置一段通有电流为I,长度为L,质量为m的导体棒a(电流方向向里),如图所示.(1)若空间中有竖直向上的匀强磁场,则磁感应强度B1是多大?解析:(1)若磁场方向竖直向上,导体棒受力情况如图1所示,则在水平方向上由平衡条件得F-FNsinθ=0在竖直方向上由平衡条件得mg-FNcosθ=0其中安培力F=B1IL,联立以上各式可解得B1=.tanmgIL答案:(1)tanmgIL返回解析:(2)当安培力与重力平衡时,导体棒对斜面没有压力,导体棒受力情况如图2所示,则有F=mg,F=B2IL,解得B2=,由左手定则可知B2的方向是水平向左的.(2)要使导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,匀强磁场磁感应强度B2的大小和方向如何?答案:(2)水平向左mgILmgIL返回【拓展延伸】在“典例3”中,若空间中有平行于纸面的匀强磁场,则使导体棒a静止的最小的磁感应强度B3的大小和方向如何?解析:导体棒受力情况如图所示,可知当安培力沿斜面向上时,安培力有最小值,则F=mgsinθ,且F=B3IL,得B3=.由左手定则可知B3的方向是垂直斜面向上的.答案:垂直斜面向上sinmgILsinmgIL返回返回返回返回返回力与运动力与平衡力与直线运动力与曲线运动知识\方法回顾静态平衡动态平衡匀变速直线运动变加速直线运动合成分解法、正交分解法、解析法、图解法、相似三角形法整体法与隔离法、转换对象法受力分析、运动过程分析图像分析、临界极值分析物理模型法、逆向思维法抛体运动（含类平抛）圆周运动其它曲线运动静止返回1、高考常考题型：（1）对各种性质力特点的理解（如摩擦力、弹力、电磁力、洛伦兹力等）Ⅰ（2）力的合成与分解Ⅱ（3）共点力的平衡Ⅱ（4）与电场、磁场、电磁感应综合的平衡问题专题分析2、思想方法：3、抓住关键词语:“轻绳、轻环”、“缓慢”、“恰好处于静止”等（3）基本方法:假设法、合成分解法、正交分解法、解析法、图解法、相似三角形法、正弦定理等（2）处理思路：确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平