（课标版）2020届高考物理二轮复习 专题一 第1讲 物体的平衡与直线运动课件

第1讲物体的平衡与直线运动总纲目录考点一物体的平衡问题考点二匀变速直线运动问题考点四动力学中的综合问题素养提升数学思想方法在物理解题中的应用考点三牛顿运动定律的应用考点一物体的平衡问题1.(2019课标Ⅱ,16,6分)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为 ,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为 (A)A.150kgB.100 kgC.200kgD.200 kg3333答案A本题考查了对平衡条件的理解与应用,检验了理解能力、推理能力,体现了模型建构、科学推理等核心素养。物块沿斜面向上匀速运动,则物块受力平衡,满足关系F-mgsin30°-μmgcos30°=0,其中μ= ,g=10m/s2,当F=1500N时,物块的质量最大,为m= =150kg,故A正确。332.(多选)(2019课标Ⅰ,19,6分)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中 (BD)A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案BD本题考查了受力分析、共点力平衡中的动态平衡内容、理解能力和推理能力的应用,体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。用水平拉力向左缓慢拉动N,如图所示,水平拉力F逐渐增大,细绳的拉力T逐渐增大,则细绳对M的拉力逐渐增大,故A错误,B正确。当物块M的质量满足mMgsinθmNg时,初始时M受到的摩擦力方向沿斜面向上,这时随着对物块N的缓慢拉动,细绳的拉力T逐渐增大,物块M所受的摩擦力先向上逐渐减小,然后可能再向下逐渐增大,故C错误,D正确。3.(多选)(2017课标Ⅰ,21,6分)如图,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 (AD)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答案AD本题考查动态平衡。重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个力的作用。缓慢拉起过程中任一时刻可认为是平衡状态,三力的合力恒为0。如图所示,由三角形定则得一首尾相接的闭合三角形,由于α 且不变,则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上移动,由图可以看出,在OM被拉到水平的过程中,绳MN中拉力一直增大且恰好达到最大值,绳OM中拉力先增大后减小,故A、D正确,B、C错误。π21.多力或多体平衡的解题技法(1)物体受三力平衡时,通常可应用合成法、分解法、解直角三角形法等求解。如果物体受到三个以上力平衡,通常采用正交分解法求解。(2)对于多个物体的平衡问题,要正确选取研究对象,整体法和隔离法交替使用。2.解答动态平衡问题的三种方法:“解析法”“图解法”“相似三角形法”。1.(2019河南南阳模拟)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 (B)A.框架对小球的支持力先减小后增大B.拉力F的最小值为mgcosθC.地面对框架的摩擦力先减小后增大D.框架对地面的压力先增大后减小考向一单个物体的平衡答案B以小球为研究对象,分析受力情况,作出受力示意图,如图所示。根据几何关系可知,力F顺时针转动至竖直向上之前,框架对小球的支持力N逐渐减小,F先减小后增大,当F的方向沿圆的切线方向向上时,F最小,此时F=mgcosθ,故A错误,B正确;以框架与小球组成的整体为研究对象,整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用,由图可知,F在顺时针方向转动的过程中,F沿水平方向的分力逐渐减小,所以地面对框架的摩擦力始终在减小,故C错误;F沿竖直方向的分力逐渐增大,所以地面对框架的支持力始终在减小,故D错误。2.(2019湖南十四校第二次联考)如图所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在A点,另一端B悬挂一重为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C,用力F拉绳,开始时∠BAC90°,现使∠BAC缓慢变小,直到杆AB接近竖直杆AC。此过程中 (A)A.轻杆AB对B端的弹力大小不变B.轻杆AB对B端的弹力先减小后增大C.力F逐渐增大D.力F先逐渐减小后逐渐增大答案A以B点为研究对象,分析受力情况,B端受绳的拉力T(等于重物重力G)、轻杆的支持力N和绳子的拉力F,作出受力图如图。由平衡条件可知N和F的合力与T大小相等、方向相反,根据三角形相似可得 = = ,又T=G,因杆的长度不变,故N大小保持不变,BC变短,力F逐渐减小,则A正确,B、C、D错误。NABTACFBC考向二多个物体的平衡3.(2019辽宁大连模拟)如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B,A悬挂起来,B穿在一根竖直杆上,两物体均静止,细绳与定滑轮间的摩擦不计,已知细绳与竖直杆间的夹角为θ,物体A、B的质量分别为mA、mB,则 (C)A.mAmBB.mAmBC.杆对B的弹力大小为mAgsinθD.杆对B的摩擦力大小为mAgcosθ答案C对物体A分析可知,细绳拉力T=mAg,再对物体B进行受力分析可知,水平方向有Tsinθ=N,故杆对B的弹力大小为mAgsinθ,选项C正确;竖直方向有Tcosθ+f=mBg,因无法判断摩擦力的方向,故无法判断二者的质量大小,故选项A、B、D错误。4.(2019安徽合肥模拟)将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再将细线悬挂于O点,如图所示,用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=30°,则F达到最小值时,细线Oa的拉力为 (A) A. mgB.mgC. mgD. mg33312答案A以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出F在三个方向时整体的受力图如图所示,根据平衡条件得知,F与T的合力与重力2mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与细线Oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值为F=2mgsinθ=mg,T=2mgcosθ= mg,A正确。 3考向三电、磁场中的平衡5.如图所示,可视为质点的两个带同种电荷的小球a和b,分别静止在竖直墙面和水平地面上;b球被光滑竖直板挡住,所有接触面均光滑,a球由于缓慢漏电而缓慢下降,在此过程中 (C) A.地面对b的支持力变小B.竖直板对b的支持力变小C.a、b间的作用力变大D.以上说法均不正确答案C对a、b整体做受力分析,竖直方向受重力和地面的支持力,故支持力总等于两球的重力,可知地面对b的支持力不变,选项A错误;对a受力分析如图,受到重力G,库仑力F和墙面的弹力N,当a球缓慢下降时,由受力图可知,N和F均变大,可知选项C正确;对a、b整体,水平方向竖直板对b的支持力等于墙面对a的弹力N,则竖直板对b的支持力变大,选项B错误。 6.(多选)如图所示,置于水平地面上的斜面体处于加有竖直向上的匀强磁场区域内,磁感应强度大小为B,有一根长为L、质量为m的细导体棒水平放在斜面体上,当导体棒中通有方向垂直纸面向里、大小为I的恒定电流时,导体棒和斜面体处于静止状态,已知斜面的倾角为θ,下列说法中正确的是 (BD)A.斜面体一定受地面水平向右的摩擦力作用B.斜面体对导体棒的作用力大小为 C.斜面体对导体棒的作用力大小为BILsinθ+mgcosθD.斜面体对导体棒的摩擦力的大小可能为BILcosθ-mgsinθ22()()BILmg答案BD以导体棒和斜面体整体为研究对象,水平方向上受到水平向右的安培力作用,根据平衡条件可知,斜面体受到水平向左的摩擦力,选项A错误;斜面体对导体棒的作用力可以等效为一个力,根据三力平衡的条件可知,斜面体对导体棒的作用力大小为 ,选项B正确,C错误;当安培力F较大时,导体棒有向上滑动的趋势,此时摩擦力方向沿斜面向下,大小为BILcosθ-mgsinθ,选项D正确。22()()BILmg考点二匀变速直线运动问题1.(多选)(2018课标Ⅲ,18,6分)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 (CD)A.在t1时刻两车速度相等B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等答案CD本题考查x-t图像的应用。在x-t图像中,图线的斜率表示物体运动的速度,在t1时刻,两图线的斜率关系为k乙k甲,两车速度不相等;在t1到t2时间内,存在某一时刻甲图线的切线与乙图线平行,如图所示,该时刻两车速度相等,选项A错误,D正确。从0到t1时间内,乙车走过的路程为x1,甲车走过的路程小于x1,选项B错误。从t1到t2时间内,两车走过的路程都为x2-x1,选项C正确。 2.(多选)(2018课标Ⅱ,19,6分)甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度-时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶。下列说法正确的是 (BD)A.两车在t1时刻也并排行驶B.在t1时刻甲车在后,乙车在前C.甲车的加速度大小先增大后减小D.乙车的加速度大小先减小后增大答案BD本题考查对v-t图线的理解、追及和相遇问题。v-t图线与时间轴包围的面积表示车运动的位移,t2时刻两车并排行驶,故t1时刻甲车在后,乙车在前,所以A错,B对。v-t图线上各点切线的斜率表示瞬时加速度,由此可知,C错,D对。3.(2017课标Ⅱ,24,12分)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1s0)处分别放置一个挡板和一面小旗,如图所示。训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1。重力加速度大小为g。求(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。答案(1) (2) 22010-2vvgs211020()2svvs解析(1)设冰球的质量为m,冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ,由动能定理得-μmgs0= m - m  ①解得μ=  ②(2)冰球到达挡板时,满足训练要求的运动员中,刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这种情况下,冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2,所用的时间为t。1221v1220v22010-2vvgs由运动学公式得 - =2a1s0 ③v0-v1=a1t ④s1= a2t2 ⑤联立③④⑤式得a2=  ⑥20v21v12211020()2svvs1.处理匀变速直线运动的四种方法(1)基本公式法:应用三个基本公式求解。(2)推论法:应用中间时刻速度、中间位置速度、位移差公式等推论求解。(3)比例法:根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系式求解。(4)逆向思维法:匀减速直线运动到速度为零的过程,可认为是初速度为零的反向匀加速直线运动的逆过程。2.追及问题的一个条件和两个关系(1)一个临界条件:速度相等,它往往是能否追上、物体间距离最大或最小的临界条件,也是分析判断问题的切入点。(2)两个等量关系:时间关系和位移关系,通过画草图找出两物体运动的时间关系和位移关系是解题的突破口。考向一匀变速直线运动规律的应用1.(2019河南郑州一模