2019届二轮复习力与物体的平衡课件（67张）（全国通用）

2019届二轮复习力与物体的平衡课件（67张）（全国通用）

第 1 讲　力与物体的平衡 1 ． (2018· 天津理综 )( 多选 ) 明朝谢肇淛的 《 五杂组 》 中记载： “ 明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之曰：无烦也，我能正之。 ” 游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为 θ ，现在木楔背上加一力 F ，方向如图所示，木楔两侧产生推力 F N ，则 ( 　　 ) A ．若 F 一定， θ 大时 F N 大 B ．若 F 一定， θ 小时 F N 大 C ．若 θ 一定， F 大时 F N 大 D ．若 θ 一定， F 小时 F N 大 [ 答案 ] BC 2 ． (2017· 课标 Ⅲ ) 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为 80 cm 。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为 100 cm ；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为 ( 弹性绳的伸长始终处于弹性限度内 ) ( 　　 ) A ． 86 cm 　　　　　　　　　　　 B ． 92 cm C ． 98 cm D ． 104 cm [ 答案 ] B 3 ． (2017· 课标 Ⅱ ) 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。物块与桌面间 的动摩擦因数为 ( 　　 ) A ． 2 B. C. D. [ 解析 ] 解法一：本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。 物块在水平力 F 作用下做匀速直线运动，其受力如图甲所示。 [ 答案 ] C 4 ． (2017· 天津理综 )( 多选 ) 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 M 、 N 上的 a 、 b 两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．绳的右端上移到 b ′ ，绳子拉力不变 B ．将杆 N 向右移一些，绳子拉力变大 C ．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D ．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移 [ 解析 ] 本题考查物体受力分析、物体的平衡。衣架挂钩为 “ 活结 ” 模型， oa 、 ob 为一根绳，两端拉力相等， [ 答案 ] AB 1 ．受力分析的 4 个方法 (1) 假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后根据分析该力存在对物体运动状态的影响来判断假设是否成立。 (2) 整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。 (3) 隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法。 (4) 动力学分析法：对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法。 2 ． 受力分析的一般步骤 [ 例 1] (2018· 南昌三中理综测试 ) 如图所示，穿在一根光滑的固定杆上的小球 A 、 B 连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面成 θ 角，不计所有摩擦，当两球静止时， OA 绳与杆的夹角为 θ ， OB 绳沿竖直方向，则正确的说法是 ( 　　 ) A ．小球 A 可能受到 2 个力的作用 B ．小球 A 一定受到 3 个力的作用 C ．小球 B 可能受到 3 个力的作用 D ．绳子对 A 的拉力大于对 B 的拉力 [ 解析 ] 对 A 球受力分析可知， A 受到重力，绳子的拉力以及杆对 A 球的弹力，三个力的合力为零，故选项 A 错误， B 正确；对 B 球受力分析可知， B 受到重力，绳子的拉力，两个力合力为零，杆对 B 球没有弹力，否则 B 不能平衡，故选项 C 错误；定滑轮不改变力的大小，则绳子对 A 的拉力大小等于对 B 的拉力大小，故选项 D 错误。 [ 答案 ] B [ 创新预测 ] 1. ( 多选 ) 如图所示，木块 b 放在一固定斜 面上，其上表面水平，木块 a 放在 b 上。 用平行于斜面向上的力 F 作用于 a ， a 、 b 均保持静止，则木块 b 的受力 个数可能是 ( 　　 ) A ． 2 个　　　　　　　　　　　 B ． 3 个 C ． 4 个 D ． 5 个 [ 解析 ] 以 a 为研究对象受力分析，知 a 受重力、支持力、拉力、 b 对 a 的摩擦力 ( 方向向左 ) 。由牛顿第三定律知 a 对 b 的摩擦力水平向右，除了该力外， b 还受重力、 a 对 b 的压力、斜面对 b 的支持力。如果 a 对 b 的摩擦力沿斜面的分力与 b 的重力和 a 对 b 的压力的合力沿斜面的分力平衡，则斜面对 b 无摩擦力，否则，斜面对 b 有摩擦力， C 、 D 正确。 [ 答案 ] CD 2. 如图，一个 L 形木板 ( 上表面光滑 ) 放在斜面体上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的木块相连。斜面体放在平板小车上，整体一起沿水平向右的方向做匀速直线运动，不计空气阻力，则关于各物体的受力情况，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． L 形木板受 4 个力的作用 B ．斜面体可能只受 2 个力作用 C ．木块受 2 个力作用 D ．斜面体不可能受平板小车对它的摩擦力作用 [ 解析 ] 先把 L 形木板、木块、斜面体看成一个整体进行分析，受重力、小车的支持力，选项 D 正确；隔离木块进行分析，其受重力、 L 形木板的支持力、弹簧的弹力 ( 沿斜面向上 ) 三个力作用处于平衡状态，选项 C 错误；隔离 L 形木板进行分析，其受重力、斜面体的支持力、弹簧的弹力 ( 沿斜面向下 ) 、木块的压力、斜面体对它的摩擦力 5 个力作用， 选项 A 错误；隔离斜面体进行分析，其受 4 个力作用，选项 B 错误。 [ 答案 ] D 3 ． ( 多选 ) 如图所示，两个相似的斜面体 A 、 B 在竖直向上的力 F 的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上。关于斜面体 A 和 B 的受力情况，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． A 一定受到四个力 B ． B 可能受到四个力 C ． B 与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D ． A 与 B 之间一定有摩擦力 [ 解析 ] 对 A 、 B 整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力 F ，由平衡条件可知 B 与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故选项 C 错误；对 B 受力分析如图乙所示，其受到重力、 A 对 B 的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故 B 只能受到三个力，选项 B 错误；对 A 受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、 B 对 A 的弹力和摩擦力，共四个力，选项 A 、 D 正确。 [ 答案 ] AD [ 例 2] 如图所示，小球用细绳系住，细绳的另一端固定于 O 点。现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力 F N 以及细绳对小球的拉力 F T 的变化情况是 ( 　　 ) A ． F N 先减小后增大 B ． F N 不断减小 C ． F T 不断增大 D ． F T 先减小后增大 [ 解析 ] 方法一：解析法　先对小球进行受力分析，如图甲，小球受到重力 mg 、支持力 F N 、拉力 F T 的作用，设细绳与水平方向的夹角为 β ，斜面的倾角为 α ，由平衡条件得： 方法二：图解法 由于用水平力 F 缓慢推动斜面体，故小球处于动态平衡状态。小球受到大小方向均不变的重力、方向不变的斜面支持力、方向大小均变化的细绳的拉力，三个力构成封闭的三角形，画出小球受力示意图如图乙所示。当细绳与斜面平行时，细绳拉力 F T2 与支持力方向垂直，细绳拉力最小。当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，细绳拉力为 F T4 ，所以 F T 先减小后增大，而此过程中斜面对小球的支持力 F N 一直增大，选项 D 正确。 [ 答案 ] D [ 创新预测 ] 4 ． (2018· 广东汕头二模 ) 重力都为 G 的两个小球 A 和 B 用三段轻绳如图连接后悬挂在 O 点上， O 、 B 间的绳子长度是 A 、 B 间的绳子长度的 2 倍，将一个拉力 F 作用到小球 B 上，使三段轻绳都伸直且 O 、 A 间和 A 、 B 间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力 F 的最小值为 ( 　　 ) A. G 　　　　　　　　　　 B. G C ． G D. G [ 解析 ] 对 A 球受力分析可知，因 O 、 A 间绳子竖直，则 A 、 B 间绳上的拉力为 0 。对 B 球受力分析如图所示，则可知当 F 与 O 、 B 间绳垂直时 F 最小， F min ＝ G sin θ ，其中 sin θ ＝ ＝ ，则 F min ＝ G ，故 A 项正确。 [ 答案 ] A 5 ． (2018· 河北唐山一模 ) 光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆，小球通过轻绳与细杆相连，此时轻绳处于水平方向，球心恰位于圆弧形细杆的圆心处，如图所示。将悬点 A 缓慢沿杆向上移动，直到轻绳处于竖直方向，在这个过程中，轻绳的拉力 ( 　　 ) A ．逐渐增大 B ．大小不变 C ．先减小后增大 D ．先增大后减小 [ 解析 ] 当悬点 A 缓慢向上移动过程中，小球始终处于平衡状态，小球所受重力 mg 的大小和方向都不变，支持力的方向不变，对球进行受力分析如图所示，由图可知，拉力 T 先减小后增大， C 项正确。 [ 答案 ] C 6 ． (2018· 合肥第一中学模拟 ) 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为 θ ＝ 30 ° ，则 F 达到最小值时，细线 Oa 的拉力为 ( 　　 ) A. mg B ． mg C. mg D. mg [ 解析 ] 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 2 mg 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 ＝ 2 mg sin θ ＝ mg ， T ＝ 2 mg cos θ ＝ mg ， A 正确。 [ 答案 ] A 2 ．处理电学中平衡问题的方法 与纯力学问题的分析方法大致相同，具体如下： [ 例 3] 如图所示，物体 P 、 Q 可视为点电荷，电荷量相同。倾角为 θ 、质量为 M 的斜面体放在粗糙水平面上，将质量为 m 的物体 P 放在粗糙的斜面体上。当物体 Q 放在与 P 等高 ( PQ 连线水平 ) 且与物体 P 相距为 r 的右侧位置时， P 静止且受斜面体的摩擦力为 0 ，斜面体保持静止，静电力常量为 k ，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． P 、 Q 所带电荷量为 B ． P 对斜面体的压力为 0 C ．斜面体受到地面的摩擦力为 0 D ．斜面体对地面的压力为 ( M ＋ m ) g 以斜面体和 P 整体为研究对象，由平衡条件得地面对斜面体的摩擦力为： F f ＝ F ，地面对斜面体的支持力为： F N1 ＝ ( M ＋ m ) g ，根据牛顿第三定律得斜面体受到地面的摩擦力为 F ，斜面体对地面的压力大小为： F N1 ′ ＝ F N1 ＝ ( M ＋ m ) g 。故 C 错误， D 正确。 [ 答案 ] D [ 创新预测 ] 7 ． (2018· 长春外国语学校检测 ) a 、 b 两个带电小球的质量均为 m ，所带电荷量分别为＋ 3 q 和－ q ，两球间用绝缘细线连接， a 球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为 E ，平衡时细线都被拉紧，则平衡时的位置可能是 ( 　　 ) [ 解析 ] 由题意知， a 球带正电，受到的电场力水平向左， b 球带负电，受到的电场力水平向右。以整体为研究对象，整体所受的电场力大小为 2 qE ，方向水平向左，受力分析如图，则上面细线应向左偏转，设上面细线与竖直方向的夹角为 α ，则由平衡条件得 tan α ＝ ＝ ，以 b 球为研究对象，受力分析如图。 设 a 、 b 间的细线与竖直方向的夹角为 β ，则由平衡条件得 tan β ＝ ，得到 α ＝ β ，所以根据几何知识可知， b 球在悬点的正下方，故 D 正确。 [ 答案 ] D 8. 如图所示，在倾角为 α 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根直导体棒，在导体棒中通有垂直纸面向里的电流，图中 a 点在导体棒正下方， b 点与导体棒的连线与斜面垂直， c 点在 a 点左侧， d 点在 b 点右侧，现欲使导体棒静止在斜面上，下列措施可行的是 ( 　　 ) A ．在 a 处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 B ．在 b 处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 C ．在 c 处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 D ．在 d 处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒 [ 解析 ] 对直导体棒受力分析，除受到重力与支持力外，还要受到安培力才能平衡，再根据同向电流相互吸引，所以在四个选项中只有在 d 处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒，才能保持导体棒静止在斜面上，故 D 正确， A 、 B 、 C 错误。 [ 答案 ] D 9 ． (2018· 辽宁葫芦岛市模拟 )( 多选 ) 如图所示装置，两倾斜放置彼此平行的光滑金属导轨，与水平方向成 α 角，置于方向竖直向上的匀强磁场中，现将电阻为 R 的金属杆横跨在导体杆上正好处于静止状态，为使金属杆能向下滑动，可行的办法是 ( 　　 ) A ．使可变电阻 R 3 的滑动触头向右滑动 B ．使可变电阻 R 3 的滑动触头向左滑动 C ．减小磁场的磁感应强度 D ．增大磁场的磁感应强度 [ 解析 ] 由金属杆开始处于平衡状态可知，金属杆受重力沿轨道方向的分力与安培力沿轨道方向的分力大小相等，方向相反，现在要使金属杆向下运动，可知在重力不变的情况下，金属杆所受安培力减小，根据 F ＝ BIL 知，减小安培力可以通过电流不变的情况下减小磁感应强度，或者磁感应强度不变的情况下减小金属杆中的电流，故 A 、 C 正确。 [ 答案 ] AC “ 动杆 ” 和 “ 定杆 ”“ 活结 ” 和 “ 死结 ” 问题 轻杆模型是物体间连接的一种典型方式。中学物理一般讨论杆与墙、铰链不固定 ( 动杆 ) 和插入或固定 ( 定杆 ) 两种连接方式。 “ 动杆 ” 多是 “ 二力杆 ” ，轻杆两端所受弹力方向一定沿着杆的方向。 “ 定杆 ” 固定不能转动，轻杆两端所受弹力方向不一定沿着杆的方向。 “ 活结 ” 即一根绳经过滑轮或光滑挂钩而改变方向，一根绳上的张力大小处处相等。 “ 死结 ” 是几根不同的绳结在一起，结点连接的是不同的多根绳，张力可以是不同的。 【 典例 】 如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的 A 端用铰链固定，光滑轻小滑轮 O 在 A 点正上方， B 端吊一重物 G ，现将绳的一端拴在杆的 B 端，用拉力 F 将 B 端缓慢上拉，在 AB 杆达到竖直前 ( 均未断 ) ，关于绳子的拉力 F 和杆受的弹力 F N 的变化，判断正确的是 ( 　　 ) A ． F 变大　　　　　　　　 B ． F 变小 C ． F N 变大 D ． F N 变小 [ 解析 ] 设重物的重力为 G 。以 B 点为研究对象，分析受力情况，作出受力图，如图所示。 作出力 F N 与 F 的合力 F 2 ，根据平衡条件得知， F 2 ＝ F 1 ＝ G 。由 △ F 2 F N B ∽△ OBA 得 ＝ ，得到 F N ＝ G 。 式中 AB 、 AO 、 G 不变，则 F N 保持不变。 ＝ ，式中 F N 、 AB 不变， BO 减小，则 F 减小，选项 B 正确。 [ 答案 ] B [ 拓展训练 ] 1 ． (2018· 江苏苏北四市联考 ) 如图所示，质量均为 M 的 A 、 B 两滑块放在粗糙水平面上，两轻杆等长，杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接，在两杆铰合处悬挂一质量为 m 的重物 C ，整个装置处于静止状态，设杆与水平面间的夹角为 θ 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．当 m 一定时， θ 越大，轻杆受力越小 B ．当 m 一定时， θ 越小，滑块对地面的压力越大 C ．当 θ 一定时， M 越大，滑块与地面间的摩擦力越大 D ．增大 m ，可使滑块滑动 [ 解析 ] 将与 C 相连的绳子的拉力按照作用效果分解，如图所示。 [ 答案 ] A 2 ． (2018· 浙江金丽衢十二校一模 )( 多选 ) 如图所示，一根轻质细绳跨过定滑轮连接两个小球 A 、 B ，它们都穿在一根光滑的竖直杆上，不计细绳与滑轮之间的摩擦，当两球平衡时 OA 绳与水平方向的夹角为 60 ° ， OB 绳与水平方向的夹角为 30 ° ，则球 A 、 B 的质量之比和杆对 A 、 B 的弹力之比分别为 ( 　　 ) [ 答案 ] AC 3 ．如图所示，一质量为 M ＝ 2 kg 的铁块套在倾斜放置的杆上，杆与水平方向的夹角 θ ＝ 60 ° ，一轻绳一端连在铁块上，一端连在一质量为 m ＝ 1 kg 的小球上，一水平力 F 作用在小球上，连接铁块与球的轻绳与杆垂直，铁块和球都处于静止状态 ( g 取 10 m/s 2 ) 。求： (1) 拉力 F 的大小。 (2) 杆对铁块的摩擦力的大小。 [ 解析 ] (1) 对 B 球受力分析如图。 根据力的平衡 F ＝ mg tan θ 解得 F ＝ 10 N (2) 由于绳对铁块的拉力垂直于杆，且铁块处于静止状态，因此铁块受到的摩擦力等于铁块的重力沿斜面向下的分力，即 F f ＝ Mg sin θ F f ＝ 10 N