专题四 力与物体的平衡

专题四力与物体的平衡第2页基础细说热点考向新题重组归纳建模专题检测专题一第1讲金版教程·大二轮复习·物理网络构建力分类受力分析物体的平衡按性质分：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力按效果分：向心力、回复力、动力、阻力等分析顺序：重力，弹力，摩擦力，外力分析方法：隔离法，整体法，假设法受力情况：F合=0或Fx=0，Fy=0运动状态：静止或匀速直线运动状态分类：静态平衡动态平衡方法：力的合成法正交分解法图解法第3页基础细说热点考向新题重组归纳建模专题检测专题一第1讲金版教程·大二轮复习·物理mg竖直向下1.平衡条件kx相对运动方向正2.3.相对运动趋势方向0f≤fm4.电流方向安培力方向6.相等相反0方法：00相交于一点共面三四四平行四边形定则三角形定则长度变化1．[2014·石家庄质检]如图所示，轻杆与竖直墙壁成53°角，斜插入墙中并固定，另一端固定一个质量为m的小球，水平轻质弹簧处于压缩状态，弹力大小为34mg(g表示重力加速度)，则轻杆对小球的弹力大小为()A.53mgB.35mgC.45mgD.54mg考向一：受力分析共点力的平衡提示：①分析小球的受力情况②轻杆对小球的弹力方向一定沿着杆吗？1．[2014·山东高考]如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()A.F1不变，F2变大B.F1不变，F2变小C.F1变大，F2变大D.F1变小，F2变小GF2F2F12．[2014·上海高考]如图，光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内，A端与水平面相切。穿在轨道上的小球在拉力F作用下，缓慢地由A向B运动，F始终沿轨道的切线方向，轨道对球的弹力为N。在运动过程中()A．F增大，N减小B．F减小，N减小C．F增大，N增大D．F减小，N增大拓展提升共点力作用下物体平衡问题的解题方法共点力的平衡问题是力学的基础，近几年高考中主要考查两类平衡问题：静态平衡问题和动态平衡问题。静态平衡问题主要以斜面、弹簧等为载体进行考查，解决方法以分解法、合成法、正交分解法为主。动态平衡问题分析常用的几种方法：(1)解析法：一般把力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关系，然后判断各力的变化趋势。(2)图解法：能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征：一、物体一般受三个力作用；二、其中有一个大小、方向都不变的力；三、还有一个方向不变的力。(3)相似三角形法：物体一般受三个力作用而平衡，系统内一定总存在一个与矢量三角形相似的结构三角形，这种情况下采用相似三角形法解决问题简单快捷。A．1和2之间的摩擦力是20NB．2和3之间的摩擦力是20NC．3与桌面间摩擦力为20ND．物块3受6个力作用例2．[2014·武汉模拟]如图所示，固定在水平地面上的物体P，左侧是光滑圆弧面，一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮，一端系有质量为m＝4kg的小球，小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ＝60°，绳的另一端水平连接物块3，三个物块重均为50N，作用在物块2的水平力F＝20N，整个系统平衡，g＝10m/s2，则以下正确的是()考向二：整体法和隔离法在受力分析中的应用拓展提升整体法及隔离法的应用及注意事项(1)整体法：选取多个物体组成的系统作为研究对象并进行受力分析的方法。用整体法解题一般比较简单，但整体法不能求内力。(2)隔离法：把研究对象从周围物体中隔离出来，进行受力分析的方法。隔离法不仅能求出其他物体对整体的作用力，而且还能求出整体内部物体之间的作用力。(3)注意事项：①对两个以上的物体组成的系统进行受力分析时，一般先从受力简单的物体入手，采用隔离法进行分析；②实际问题常常需要整体法与隔离法交叉运用。1．[2014·唐山统考]如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在弹簧上面并紧挨着竖直粗糙墙壁，处于静止状态。现用力F沿斜面向上推A，A、B仍处于静止状态。下列说法正确的是()A．A、B之间的摩擦力大小可能不变B．A、B之间的摩擦力一定变小C．B受到的弹簧弹力一定变小D．B与墙之间可能没有摩擦力2．[2014·洛阳统考]如图所示，质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为α，斜面体置于光滑水平面上，用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高。当线的拉力最小时，推力F等于()A．mgsinαB.12mgsinαC．mgsin2αD.12mgsin2α例3．[2014·浙江高考](多选)如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为θ。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另一端系有一个带电小球A，细线与斜面平行。小球A的质量为m、电量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上，则()考向三：带电体在电、磁场中的平衡A．小球A与B之间库仑力的大小为kq2d2B．当qd＝mgsinθk时，细线上的拉力为0C．当qd＝mgtanθk时，细线上的拉力为0D．当qd＝mgktanθ时，斜面对小球A的支持力为0高考说明：以选择题为主或为计算题的一部分，注意分析电场力或洛伦兹力、安培力的方向拓展提升如何研究带电体在电、磁场中的平衡在原来受力的基础之上，再加上电场力和磁场力，除了服从“力学规律”之外，还要服从“电磁学规律”，这是解决电、磁场中的物体平衡问题的两条主线。A．该微粒一定带负电荷B．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动C．该磁场的磁感应强度大小为mgqvcosθD．该电场的场强为Bvcosθ1．[2014·浙江联考](多选)质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是()2．[2014·南昌调研]水平面上有U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向的夹角为θ，如图所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为()A．BILsinθB．BILcosθC．μ(mg－BILsinθ)D．μ(mg＋BILcosθ)G归纳建模•规范答题共点力平衡综合问题的规范求解[典例](19分)[2014·广西测试]如图所示，质量为m的U形金属框M′MNN′静止放在倾角为θ的粗糙绝缘斜面上，其与斜面间的动摩擦因数为μ(μtanθ)，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。MM′边与NN′边相互平行，相距为L，电阻不计且足够长；底边MN垂直于MM′，电阻为r；光滑导体棒ab接入回路的电阻为R，垂直于MM′横放在框架上；整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在沿斜面向上且与ab垂直的拉力作用下，ab沿斜面向上匀速运动。导体棒ab与M′MNN′始终保持良好接触，且重力不计。(1)若金属框架与斜面的摩擦力为零，则导体棒ab的运动速度为多大？(2)若金属框架保持静止，则导体棒ab匀速运动的速度大小范围为多少？(1)分析金属框架受力与导体棒ab的运动速度有何联系？提示：导体棒ab向上运动，切割磁感线，产生感应电流，与金属框架构成闭合电路，使MN受到向上的安培力，根据E＝BLv，I＝ER＋r，当MN受到的安培力F＝BIL与重力向下的分力相等时，金属框架与斜面的摩擦力为零。(2)金属框架保持静止，为什么导体棒速度大小有范围？提示：导体棒速度不同，回路中的电流不同，造成安培力不同，由于静摩擦力可以在一定范围内变化，故可使金属框架保持静止。解析：(1)当框架与斜面的摩擦力为零时，有FB＝mgsinθ(2分)且FB＝BIL＝BBLvR＋rL(2分)解得v＝mgR＋rsinθB2L2(2分)(2)金属框架保持静止，其合力必为零。当摩擦力方向沿斜面向上时，有：FB′＋μmgcosθ＝mgsinθ(2分)此时FB′＝BI1L＝BBLv1R＋rL(2分)根据上述两式，得v1＝mgsinθ－μcosθr＋RB2L2(2分)当摩擦力方向沿斜面向下时，有FB″＝mgsinθ＋μmgcosθ(2分)此时，FB″＝BI2L＝BBLv2R＋rL(2分)根据上述两式，得v2＝mgsinθ＋μcosθr＋RB2L2(2分)即导体棒的速度大小范围为：mgsinθ－μcosθr＋RB2L2≤v′≤mgsinθ＋μcosθr＋RB2L2(1分)X新题重组•效果自评Z专题检测•素能提升谢谢观看！