高中物理 专题复习讲义 (1)

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高三物理一轮复习讲义(必修1)

高三物理一轮复习讲义(必修1)

2010届高三一轮物理复习讲义(必修1)第一章运动的描述1.1质点、位移、时间与速度【知识梳理】1.质点:用一个只有质量而没有大小和形状的“点”来代表一个物体,这样的目的是能精确研究物体的机械运动。

其实任何物体均有大小,质点只是一个理想的模型。

物体在什么情况下可以看成一个质点,并不是完全取决于物体的大小,而是由研究的问题所决定,也就是说,在研究的物体中,能否用一个点来代表物体。

2.参考系:静止是相对的,运动是永恒的。

任何物体的运动离开参考系均无意义。

在本章中研究的参考系均是以匀速运动物体做参考系,而不强调,一般是以地面为参考系。

3.坐标系:机械运动是指物体位置的变化,而物体的位置可以用多种方法来确定,如门牌号码可以确定住房的位置、经度与纬度可以研究航海船只的位置等等。

而在物理学中研究物体的位置通常是用直角坐标来确定物体的位置。

4.时间与时刻:物体在运动过程中,只有位置还不能描述它的运动,必须要有时刻与时间,有位置与时刻才能准确地确定一个事件,而时间反应了一个事情的过程。

5.位置与位移:物体的位置可以通过坐标来研究,而机械运动是物体随时间位置的变化,而位置变化的距离确立为位移。

这里应该强调的是,如果物体做曲线运动,物体经过的路程是运动轨迹的长度,它不能表示位置的变化,而位移是起点到终点之间的直线距离,它不仅有大小,还有方向,方向是从起点指向终点。

6.速度:其实时间与位移我们就可以描述物体的运动,如运动员一百米赛跑用时11秒,但这样的描述必须用两个量来完成,而且很难描述某时刻的运动快慢。

所以用位移与速度的比值(即速度)来描述物体的运动。

因此,速度就有平均速度与瞬时速度之分。

平均速度是指在某一段时间或位移的过程中物体运动的平均快慢,它等于位移与这段位移所用时间的比值;而瞬时速度是指物体经过某一位置或某一时刻的速度,它等于极短时间的平均速度,因此在实际应用过程中,如何理解这个“极短时间”,这由研究的具体问题来确定。

高中物理必修一 讲义 第1课时 重力与弹力

高中物理必修一 讲义 第1课时 重力与弹力

第1节重力与弹力第1课时重力与弹力学习目标要求核心素养和关键能力1.理解重力及重心概念,会用二力平衡知识确定重心。

2.知道形变的概念及产生弹力的条件。

3.知道压力、支持力和绳的拉力都是弹力,会分析弹力的方向。

4.理解胡克定律,并能解决有关问题。

1.核心素养(1)理解重力和弹力的概念,会判断弹力的有无及方向。

(2)利用光学放大法观察微小形变。

(3)会利用胡克定律F=kx计算弹簧的弹力。

2.关键能力物理建模能力。

知识点一重力如图所示,树上的苹果为什么总要落向地面?建筑工地上工人为什么常用重垂线来检测墙壁是否竖直?提示苹果落向地面是因为受到了地球的吸引力;重锤静止时,悬挂重锤的细线方向一定是沿竖直方向的,如果墙壁与细线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。

❶重力(1)产生:由于地球的吸引而使物体受到的力。

(2)大小:G=mg(3)方向:竖直向下(4)重心:①定义:一个物体的各部分都受到重力作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心。

因此,重心可以看作是物体所受重力的作用点。

②决定重心位置的因素:a.物体的形状;b.物体质量的分布。

❷力的图示和力的示意图(1)力的图示:力可以用有向线段表示。

有向线段的长短表示力的大小,箭头指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,这种表示力的方法,叫作力的图示。

(2)力的示意图:只画出力的作用点和方向,不准确标度力的大小,这种粗略表示力的方法,叫作力的示意图。

1.重力的大小(1)同一地点,不同物体重力的大小与其质量成正比。

(2)不同地点,同一物体的重力随所处纬度的升高而增大,即在赤道处g最小,在两极处g最大;随海拔高度的增大而减小。

注意:重力不是地球对物体的引力,两者大小一般也不相等。

2.重力的方向:总是竖直向下。

注意:重力的方向不一定垂直支持面向下,也不一定指向地心。

3.对重心的理解(1)重心的特点:重心是重力的等效作用点,并非物体的其他部分不受重力作用。

高中物理选修一 讲义 第1节 简谐运动

高中物理选修一 讲义 第1节 简谐运动

第1节简谐运动学习目标要求核心素养和关键能力1.知道什么是弹簧振子,理解振动的平衡位置和位移。

2.知道弹簧振子的位移—时间图像,知道简谐运动的过程及其图像。

3.会结合简谐运动的图像分析运动过程特点。

1.核心素养科学思维:理解弹簧振子的理想化模型和简谐运动的“对称性”思维。

2.关键能力物理建模能力和数形结合分析问题的能力。

知识点一弹簧振子钟摆来回摆动,水中浮标上下浮动,担物行走时扁担下物体的颤动,树梢在微风中的摇摆……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。

这些运动的共同点是什么?提示钟摆来回摆动,水中浮标上下浮动,扁担下物体的颤动、树梢的摇摆等都是以某个位置为中心来回往复运动。

❶机械振动物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动。

❷平衡位置弹簧未形变时,物体所受的合力为0,处于平衡位置。

❸弹簧振子(1)组成:小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子,简称振子(2)理想化模型弹簧振子是一种理想化模型,近似条件①弹簧的质量与小球相比可以忽略。

②小球运动时空气阻力很小,可以忽略。

③小球与杆之间无摩擦。

1.平衡位置振子不振动时,保持静止状态的位置;振子振动时,速度最大的位置。

2.振动特征(1)有一个“中心位置”,即平衡位置。

(2)运动具有往复性。

3.弹簧振子的位移及其变化位移指相对平衡位置的位移,由平衡位置指向振子所在的位置。

当振子从平衡位置向最大位移处运动时,位移增大;反之,位移减小。

4.运动学分析当振子从平衡位置向最大位移处移动时,位移在增大,速度在减小;当振子向平衡位置移动时,位移减小,速度增大,平衡位置处位移为零,速度最大;最大位移处速度为零。

【例1】(多选)弹簧上端固定在O点,下端连接一小球,组成一个振动系统,如图所示,用手向下拉一小段距离后释放小球,小球便上下振动起来,关于小球的平衡位置,下列说法正确的是()A.在小球运动的最低点B.在弹簧处于原长时的位置C.在小球速度最大时的位置D.在小球原来静止时的位置答案CD解析平衡位置是振动系统不振动时,小球(振子)处于平衡状态时所处的位置,可知此时小球所受的重力大小与弹簧的弹力大小相等,即mg=kx,也即小球原来静止的位置,故选项D正确,A、B错误;当小球处于平衡位置时,其加速度为零,速度最大,选项C正确。

高考物理专题复习讲义

高考物理专题复习讲义

动量知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成两部分,即:动量、冲量、动量定理;动量守恒定律。

其中重点是动量定理和动量守恒定律的应用。

难点是对基本概念的理解和对动量守恒定律的应用。

动量冲量动量定理教学目标:1.理解和掌握动量及冲量概念;2.理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用;3.掌握矢量方向的表示方法,会用代数方法研究一维的矢量问题。

教学重点:动量、冲量的概念,动量定理的应用教学难点:动量、冲量的矢量性教学方法:讲练结合,计算机辅助教学教学过程:一、动量和冲量1.动量按定义,物体的质量和速度的乘积叫做动量:p=mv(1)动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。

(2)动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。

(3)动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。

题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。

2.动量的变化:=∆p-'pp由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。

(1)若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。

(2)若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平行四边形定则。

【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下,以速度v=1m/s碰地,竖直向上弹回,碰撞时间极短,离地的速率为v'=0.5m/s。

求在碰撞过程中,乒乓球动量变化为多少?2.冲量按定义,力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft(1)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。

(2)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。

如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。

如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。

对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。

高一物理复习讲义

高一物理复习讲义
2.四种基本相互作用
I级掌握:
3.滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数
4.形变、弹性、胡克定律
II级掌握:
5.力的合成和分解
合力与分力
共点力与其合成法则
6.共点力的平衡
二、例题·考点覆盖:
例1.下列说法正确的是()
A.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
B.网球运动员用力击球,网球受力后飞出,网球受力的施力物体是人
B.A、B两物体都做匀速直线运动
C.A、B两物体向同方向运动
D.A、B两物体的出发点相距S0
3.物体沿一直线做匀加速运动,在t时间内通过的路程为s,它在中间位置s/2处的速度为v1,在中间时刻处t/2处的速度为v2,试比较v1、v2的大小.
高一物理复习
一、
1.力
概念
性质
分类
按性质
按作用效果
按研究对象
D.用手握住一只瓶子,由于静摩擦力作用,瓶子保持竖直且静止不动,握的力增大,静摩擦力并不增大
例5.两个大小不变的共点力的合力大小与两分力间夹角的大小关系是()
A.夹角越大合力越大
B.夹角由零变化到180°过程中,合力先增大后减小
C.夹角越小合力越大
D.夹角由零增大到180°过程中,合力先减小后增大
例6.如图3-5-10所示,半圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆心O,下悬重为G的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C过程中,分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化?
练2.上述问题中,A、B两球初速度的关系式为.
3
例3.如图,在一倾角为θ且固定光滑的斜面上有一质量为m的小木块,以初速度V0从如图位置向上滑动,此时弹簧处于原长状态。当小木块速度减小为0时,弹簧所具有的弹性势能为Ep。求此时小木块运动的距离。

高中物理知识点讲义精析(理科复习模式)

高中物理知识点讲义精析(理科复习模式)

高考物理复习讲议教案课题:第一单元直线运动类型:复习课描述运动的基本概念第1课一、机械运动一个物体相对于另一个物体的位置的改变,叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式.①运动是绝对的,静止是相对的。

②宏观、微观物体都处于永恒的运动中。

二、参考系(参照物)参考系:在描述一个物体运动时,选作标准的物体(假定为不动的物体)1描述一个物体是否运动,决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化,由于所选的参考系并不是真正静止的,所以物体运动的描述只能是相对的.2.描述同一运动时,若以不同的物体作为参考系,描述的结果可能不同,3.参考系的选取原则上是任意的,但是有时选运动物体作为参考系,可能会给问题的分析、求解带来简便,一般情况下如无说明,通常都是以地球作为参考系来研究物体的运动.三、质点研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代替物体的有质量的点做质点.可视为质点有以下两种情况①物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略,可以把物体当作质点。

②作平动的物体由于各点的运动情况相同,可以选物体任意一个点的运动来代表整个物体的运动,可以当作质点处理。

物理学对实际问题的简化,叫做科学的抽象。

科学的抽象不是随心所欲的,必须从实际出发。

像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型.四、时刻和时间时刻:是指某一瞬时,在时间轴上表示为某一点,如第3s末、3s时(即第3s末)、第4s初(即第3s末)均表示为时刻.时刻与状态量相对应:如位置、速度、动量、动能等。

时间:两个时刻之间的间隔,在时间轴上表示为两点之间的线段长度,如:4s内(即0至第4末)第4s(是指1s的时间间隔)第2s至第4s均指时间。

会时间间隔的换算:时间间隔=终止时刻-开始时刻。

高中物理一轮复习 专题:静电场 第1讲 电场力的性质 讲义

高中物理一轮复习 专题:静电场 第1讲   电场力的性质   讲义

第1讲 电场力的性质[学生用书P126] 【基础梳理】一、电荷和电荷守恒定律1.点电荷:形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷. 2.电荷守恒定律(1)电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电. 二、库仑定律1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.2.公式:F =k q 1q 2r 2,式中的k =9.0×109 N ·m 2/C 2,叫做静电力常量.3.适用条件:(1)点电荷;(2)真空. 三、静电场 电场强度1.静电场:静电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用. 2.电场强度(1)意义:描述电场强弱和方向的物理量. (2)公式①定义式:E =Fq,是矢量,单位:N/C 或V/m .②点电荷的场强:E =k Qr 2,Q 为场源电荷,r 为某点到Q 的距离.③匀强电场的场强:E =Ud.(3)方向:规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向. 四、电场线及特点1.电场线:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向.2.电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于无限远处或负电荷. (2)电场线不相交.(3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大. (4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向. (5)沿电场线方向电势降低.(6)电场线和等势面在相交处互相垂直. 3.几种典型电场的电场线(如图所示)【自我诊断】(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍.( ) (2)根据公式F =k q 1q 2r2得,当r →0时,有F →∞.( )(3)电场强度反映了电场力的性质,所以电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比.( ) (4)电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受的电场力的方向相反.( )(5)在真空中,点电荷的场强公式E =kQr 2中的Q 是产生电场的场源电荷的电荷量,E 与试探电荷无关.( )(6)带电粒子的运动轨迹一定与电场线重合.( )(7)在点电荷产生的电场中,以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同.( ) 提示:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)×如图所示为真空中两点电荷A 、B 形成的电场中的一簇电场线,已知该电场线关于虚线对称,O 点为A 、B 电荷连线的中点,a 、b 为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )A .A 、B 可能带等量异号的正、负电荷 B .A 、B 可能带不等量的正电荷C .a 、b 两点处无电场线,故其电场强度可能为零D .同一试探电荷在a 、b 两点处所受电场力大小相等,方向一定相反提示:选D .根据题图中的电场线分布可知,A 、B 带等量的正电荷,选项A 、B 错误;a 、b 两点处虽然没有画电场线,但其电场强度一定不为零,选项C 错误;由图可知,a 、b 两点处电场强度大小相等,方向相反,同一试探电荷在a 、b 两点处所受电场力一定大小相等,方向相反,选项D 正确.计算两个带电小球之间的库仑力时,公式中的r一定是指两个球心之间的距离吗?为什么?提示:不一定.当两个小球之间的距离相对于两球的直径较小时,两球不能看做点电荷,这时公式中的r 大于(带同种电荷)或小于(带异种电荷)两个球心之间的距离.对库仑定律的理解及应用[学生用书P127]【知识提炼】1.对库仑定律的理解(1)F =k q 1q 2r 2,r 指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球,r 为两球的球心间距.(2)当两个电荷间的距离r →0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大. 2.求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样,受力分析是基础,应用平衡条件是关键,都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题,但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点.具体步骤如下:【典题例析】(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A 悬挂到水平板的M 、N 两点,A 上带有Q =3.0×10-6 C 的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F 1和F 2.A 的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ,B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g =10 m/s 2;静电力常量k =9.0×109 N ·m 2/C 2,A 、B 球可视为点电荷),则( )A .支架对地面的压力大小为2.0 NB .两线上的拉力大小F 1=F 2=1.9 NC .将B 水平右移,使M 、A 、B 在同一直线上,此时两线上的拉力大小F 1=1.225 N ,F 2=1.0 ND .将B 移到无穷远处,两线上的拉力大小F 1=F 2=0.866 N[审题指导] 对小球进行受力分析,除受到重力、拉力外,还受到库仑力,按照力的平衡的解题思路求解问题.[解析] 设A 、B 间距为l ,A 对B 有竖直向上的库仑力,大小为F AB =kQ 2l 2=0.9 N ;对B 与支架整体分析,竖直方向上合力为零,则F N +F AB =mg ,可得F N =mg -F AB =1.1 N ,由牛顿第三定律知F ′N =F N ,选项A 错误;因两细线长度相等,B 在A 的正下方,则两绳拉力大小相等,小球A 受到竖直向下的重力、库仑力和F 1、F 2作用而处于平衡状态,因两线夹角为120°,根据力的合成特点可知:F 1=F 2=G A +F AB =1.9 N ,选项B 正确;当B 移到无穷远处时,F 1=F 2=G A =1 N ,选项D 错误;当B 水平向右移至M 、A 、B 在同一条直线上时,如图所示,对A 受力分析并沿水平和竖直方向正交分解, 水平方向:F 1cos 30°=F 2cos 30°+F ′cos 30° 竖直方向:F 1sin 30°+F 2sin 30°=G A +F ′sin 30°由库仑定律知,A 、B 间库仑力大小F ′=kQ 2⎝⎛⎭⎫l sin 30°2=F AB4=0.225 N ,联立以上各式可得F 1=1.225 N ,F 2=1.0 N ,选项C 正确.[答案] BC1.对库仑定律应用的认识(1)对于两个均匀带电绝缘球体,可以将其视为电荷集中于球心的点电荷,r 为两球心之间的距离. (2)对于两个带电金属球,要考虑金属球表面电荷的重新分布.(3)不能根据公式错误地推论:当r →0时,F →∞.其实,在这样的条件下,两个带电体已经不能再看成点电荷了.2.电荷的分配规律(1)两个带同种电荷的相同金属球接触,则其电荷量平分. (2)两个带异种电荷的相同金属球接触,则其电荷量先中和再平分.3.三点电荷共线平衡模型:三个点电荷若只受电场力且共线平衡,则满足“两同夹一异,两大夹一小,近小远大”的原则,即若已知一正一负两点电荷,则第三个点电荷应放在小电荷的外侧且与小电荷电性相反,再根据受力平衡求解相应距离和对应电荷量.【迁移题组】1 库仑定律与电荷守恒定律的结合问题1.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的电荷量为q ,球2的电荷量为nq ,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F ,方向不变.由此可知( )A .n =3B .n =4C .n =5D .n =6解析:选D .由于各球之间距离远大于小球的直径,小球带电时可视为点电荷.由库仑定律F =k Q 1Q 2r 2知两点电荷间距离不变时,相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比.又由于三小球相同,则接触时平分总电荷量,故有q ×nq =nq 2×⎝⎛⎭⎫q +nq 22,解得n =6,D 正确.2 三点电荷共线平衡的求解 2.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B ,A 带电荷量为+Q ,B 带电荷量为-9Q .现引入第三个点电荷C ,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:C 应带什么性质的电荷,应放于何处?所带电荷量为多少?解析:根据平衡条件判断,C 应带负电荷,放在A 的左边且和A 、B 在一条直线上,设C 带电荷量为q ,与A 点相距为x ,如图所示.答案:应为带电荷量为94Q 的负电荷,置于A 左方0.2 m 处且和A 、B 在一条直线上迁移3 库仑力作用下的平衡问题3.(多选)(2018·吉林长春外国语学校检测)如图所示,带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ,OA =OB ,都用长L 的丝线悬挂在O 点.静止时A 、B 相距为d .为使平衡时AB 间距离减为d2,可采用以下哪些方法( )A .将小球A 、B 的质量都增加到原来的2倍 B .将小球B 的质量增加到原来的8倍C .将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半D .将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B 的质量增加到原来的2倍 解析:选BD .如图所示,B 受重力、绳子的拉力及库仑力;将拉力及库仑力合成,其合力应与重力大小相等、方向相反;由几何关系可知,m B g L =F d ,而库仑力F =kQ A Q B d 2;即m B g L =kQ A Q B d 2d =k Q A Q Bd 3,即m B gd 3=kQ A Q B L .要使d 变为d2,可以使B 球质量增大到原来的8倍而保证上式成立,故A 错误,B 正确;或将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半,同时小球B 的质量增加到原来的2倍,也可保证等式成立,故C 错误,D 正确.对电场强度的理解及巧解[学生用书P129]【知识提炼】电场强度三个表达式的比较直角坐标系xOy 中,M 、N 两点位于x 轴上,G 、H 两点坐标如图.M 、N 两点各固定一负点电荷,一电量为Q 的正点电荷置于O 点时,G 点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k 表示.若将该正点电荷移到G 点,则H 点处场强的大小和方向分别为( )A .3kQ4a2,沿y 轴正向 B .3kQ4a2,沿y 轴负向C .5kQ4a 2,沿y 轴正向 D .5kQ4a2,沿y 轴负向[审题指导] 由点电荷场强公式E =kQr 2可计算出各点的场强大小,再由矢量合成原则分析场强的叠加.[解析] 处于O 点的正点电荷在G 点处产生的场强E 1=k Qa 2,方向沿y 轴负向;又因为G 点处场强为零,所以M 、N 处两负点电荷在G 点共同产生的场强E 2=E 1=k Qa 2,方向沿y 轴正向;根据对称性,M 、N 处两负点电荷在H 点共同产生的场强E 3=E 2=k Qa 2,方向沿y 轴负向;将该正点电荷移到G 处,该正点电荷在H 点产生的场强E 4=k Q (2a )2,方向沿y 轴正向,所以H 点的场强E =E 3-E 4=3kQ4a 2,方向沿y 轴负向. [答案] B电场强度的叠加与计算【迁移题组】1 点电荷电场中场强的计算1.如图,真空中xOy 平面直角坐标系上的A 、B 、C 三点构成等边三角形,边长L =2.0 m .若将电荷量均为q =+2.0×10-6 C 的两点电荷分别固定在A 、B 点,已知静电力常量k =9.0×109 N ·m 2/C 2,求:(1)两点电荷间的库仑力大小; (2)C 点的电场强度的大小和方向.解析:(1)根据库仑定律,A 、B 两点电荷间的库仑力大小为F =k q 2L 2 ①代入数据得F =9.0×10-3 N .②(2)A 、B 两点电荷在C 点产生的场强大小相等,均为 E 1=k q L2③A 、B 两点电荷形成的电场在C 点的合场强大小为 E =2E 1cos 30°④由③④式联立并代入数据得E ≈7.8×103 N/C 场强E 的方向沿y 轴正方向.答案:(1)9.0×10-3 N (2)7.8×103 N/C 方向沿y 轴正方向2特殊电场中电场强度的巧解2.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球面顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R.已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为()A.kq2R2-E B.kq 4R2C.kq4R2-E D.kq4R2+E解析:选A.左半球面AB上的正电荷产生的电场等效为带正电荷为2q的整个球面的电场和带电荷-q的右半球面的电场的合电场,则E=2kq(2R)2-E′,E′为带电荷-q的右半球面在M点产生的场强大小.带电荷-q的右半球面在M点的场强大小与带正电荷为q的左半球面AB在N点的场强大小相等,则E N=E′=2kq(2R)2-E=kq2R2-E,则A正确.电场线与粒子运动轨迹问题[学生用书P129]【知识提炼】1.电荷运动的轨迹与电场线一般不重合.若电荷只受电场力的作用,在以下条件均满足的情况下两者重合(1)电场线是直线.(2)电荷由静止释放或有初速度,且初速度方向与电场线方向平行.2.由粒子运动轨迹判断粒子运动情况(1)粒子受力方向指向曲线的内侧,且与电场线相切.(2)由电场线的疏密判断加速度大小.(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化情况.【典题例析】(多选)如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.则()A.a一定带正电,b一定带负电B.a的速度将减小,b的速度将增大C.a的加速度将减小,b的加速度将增大D.两个粒子的电势能都减少[审题指导]解此题关键要抓住两点:(1)利用运动轨迹结合曲线运动分析粒子的受力方向及做功特点.(2)利用电场线的疏密分析电场力及加速度的大小.[解析]因为电场线方向未知,不能确定a、b的电性,所以选项A错误;由于电场力对a、b都做正功,所以a、b的速度都增大,电势能都减少,选项B错误、D正确;粒子的加速度大小取决于电场力的大小,a 向电场线稀疏的方向运动,b向电场线密集的方向运动,所以选项C正确.[答案]CD1.重要电场线的比较2(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况.(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面.若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况.【迁移题组】1等量异(同)种电荷电场线的分布1.如图所示,在真空中有两个固定的等量异种点电荷+Q和-Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线,O 是两点电荷连线与直线MN的交点.a、b是两点电荷连线上关于O的对称点,c、d是直线MN上的两个点.下列说法中正确的是()A.a点的场强大于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小B.a点的场强小于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大C.a点的场强等于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先增大后减小D.a点的场强等于b点的场强;将一检验电荷沿MN由c移动到d,所受电场力先减小后增大解析:选C.在两电荷的连线上,由场强的叠加原理可知,中点O场强最小,从O点到a点或b点,场强逐渐增大,由于a、b是两点电荷连线上关于O的对称点,场强相等,选项A、B错误;在两电荷连线的中垂线上,中点O的场强最大,由O点到c点或d点,场强逐渐减小,所以沿MN从c点到d点场强先增大后减小,因此检验电荷所受电场力先增大后减小,所以C正确、D错误.2电场线中带电粒子的运动分析2.如图,P是固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动,运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c,速度大小分别为v a、v b、v c,则()A.a a>a b>a c,v a>v c>v bB.a a>a b>a c,v b>v c>v aC.a b>a c>a a,v b>v c>v aD.a b>a c>a a,v a>v c>v b解析:选D.由点电荷电场强度公式E=k qr2可知,离场源点电荷P越近,电场强度越大,Q受到的电场力越大,由牛顿第二定律可知,加速度越大,由此可知,a b>a c>a a,A、B选项错误;由力与运动的关系可知,Q 受到的库仑力指向运动轨迹凹的一侧,因此Q与P带同种电荷,Q从c到b的过程中,电场力做负功,动能减少,从b到a的过程中电场力做正功,动能增加,因此Q在b点的速度最小,由于c、b两点的电势差的绝对值小于a、b两点的电势差的绝对值,因此Q从c到b的过程中,动能的减少量小于从b到a的过程中动能的增加量,Q在c点的动能小于在a点的动能,即有v a>v c>v b,C选项错误、D选项正确.3根据粒子运动情况判断电场线分布3.一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的v-t图象如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()解析:选C.由v-t图象可知负电荷在电场中做加速度越来越大的加速运动,故电场线应由B指向A且A 到B的方向场强变大,电场线变密,选项C正确.[学生用书P130])1.(多选)(2016·高考浙江卷)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于O A和O B两点.用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点O B移到O A点固定.两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m.已测得每个小球质量是8.0×10-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g=10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,则()A.两球所带电荷量相等B.A球所受的静电力为1.0×10-2 NC.B球所带的电荷量为46×10-8 CD.A、B两球连线中点处的电场强度为0解析:选ACD.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,与A球接触后A球也带正电荷,两球接触后分开,B球也带正电荷,且两球所带电荷量相等,A 正确;两球相互排斥,稳定后A 球受力情况如图所示sin θ=0.060.10=0.60,θ=37°F 库=mg tan 37°=6.0×10-3 N ,B 项错误;F 库=k Q A Q Br2Q A =Q B =Q ,r =0.12 m联立上式得Q =46×10-8 C ,故C 项正确;由等量同种点电荷产生的电场的特点可知,A 、B 两球连线中点处的场强为0,故D 项正确.2.(多选)(2017·高考天津卷)如图所示,在点电荷Q 产生的电场中,实线MN 是一条方向未标出的电场线,虚线AB 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A 、B 两点的加速度大小分别为a A 、a B ,电势能分别为E p A 、E p B .下列说法正确的是( )A .电子一定从A 向B 运动B .若a A >a B ,则Q 靠近M 端且为正电荷C .无论Q 为正电荷还是负电荷一定有E p A <E p BD .B 点电势可能高于A 点电势解析:选BC .电子仅在电场力作用下可能从A 运动到B ,也可能从B 运动到A ,所以A 错误;若a A >a B ,说明电子在A 点受到的电场力大于在B 点受到的电场力,所以A 距离点电荷较近,B 距离点电荷较远,又因为电子受到的电场力指向轨迹凹侧,因此Q 靠近M 端且为正电荷,B 正确;无论Q 是正电荷还是负电荷,若电子从A 运动到B ,一定是克服电场力做功,若电子从B 运动到A ,一定是电场力做正功,即一定有E p A <E p B ,C 正确;对于同一个负电荷,电势低处电势能大,B 点电势一定低于A 点电势,D 错误.3.(多选)(2018·武汉质检)离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置.如图所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图,四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连,相当于四个电极,相对的电极带等量同种电荷,相邻的电极带等量异种电荷.在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd ,A 、C 是a 、c 连线上的两点,B 、D 是b 、d 连线上的两点,A 、C 、B 、D 到正方形中心O 的距离相等.则下列判断正确的是( )A .D 点的电场强度为零B .A 、B 、C 、D 四点电场强度相等C .A 点电势比B 点电势高D .O 点的电场强度为零解析:选CD .根据电场的叠加原理,a 、c 两个电极带等量正电荷,其中点O 的合场强为零,b 、d 两个电极带等量负电荷,其中点O 的合场强为零,则O 点的合场强为零,D 正确;同理,D 点的场强方向水平向右,A 错误;A 、B 、C 、D 四点的场强大小相等,方向不同,B 错误;由电场特点知,电场方向由A 指向O ,由O 指向B ,故φA >φO ,φO >φB ,则φA >φB ,C 正确.4.(2017·高考北京卷)如图所示,长l =1 m 的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球所带电荷量q =1.0×10-6 C ,匀强电场的场强E =3.0×103 N/C ,取重力加速度g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:(1)小球所受电场力F 的大小. (2)小球的质量m .(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v 的大小. 解析:(1)F =qE =3.0×10-3 N .(2)由qE mg=tan 37°,得m =4.0×10-4 kg . (3)由mgl (1-cos 37°)=12m v 2,得v =2gl (1-cos 37°)=2.0 m/s .答案:见解析[学生用书P319(单独成册)] (建议用时:60分钟)一、单项选择题1.两个分别带有电荷量-Q 和+5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r 的两处,它们间库仑力的大小为F ,两小球相互接触后将其固定距离变为r2,则两球间库仑力的大小为( )A .5F16 B .F 5C .4F 5D .16F 5解析:选D .两球相距r 时,根据库仑定律F =k Q ·5Q r 2,两球接触后,带电荷量均为2Q ,则F ′=k 2Q ·2Q⎝⎛⎭⎫r 22,由以上两式可解得F ′=16F5,D 正确.2.(2015·高考浙江卷)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )A .乒乓球的左侧感应出负电荷B .乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上C .乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D .用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞解析:选D .两极板间电场由正极板指向负极板,镀铝乒乓球内电子向正极板一侧聚集,故乒乓球的右侧感应出负电荷,选项A 错误;乒乓球受到重力、细线拉力和电场力三个力的作用,选项C 错误;乒乓球与任一金属极板接触后会带上与这一金属极板同种性质的电荷,而相互排斥,不会吸在金属极板上,到达另一侧接触另一金属极板时也会发生同样的现象,所以乒乓球会在两极板间来回碰撞,选项B 错误、D 正确.3.(2016·高考江苏卷)一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示.容器内表面为等势面,A 、B 为容器内表面上的两点,下列说法正确的是( )A .A 点的电场强度比B 点的大 B .小球表面的电势比容器内表面的低C .B 点的电场强度方向与该处内表面垂直D .将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点,电场力所做的功不同解析:选C .由于A 点处电场线比B 点处电场线疏,因此A 点电场强度比B 点小,A 项错误;沿着电场线的方向电势逐渐降低,因此小球表面的电势比容器内表面的电势高,B 项错误;由于处于静电平衡的导体表面是等势面,电场线垂直于等势面,因此B 点的电场强度方向与该处内表面垂直,C 项正确;将检验电荷从A 点沿不同的路径移到B 点,由于A 、B 两点的电势差恒定,因此电场力做功W AB =qU AB 相同,D 项错误.4.如图所示,一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、d 三个点,a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ,在a 点处有一电荷量为q (q >0)的固定点电荷.已知b 点处的场强为零,则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )A .k 3qR2B .k 10q 9R2C .k Q +q R 2D .k 9Q +q 9R 2解析:选B .由b 点处的合场强为零可得圆盘在b 点处的场强与点电荷q 在b 点处的场强大小相等、方向相反,所以圆盘在b 点处的场强大小为E b =k qR 2,再根据圆盘场强的对称性和电场强度叠加即可得出d 点处的场强大小为E d =E b +k q (3R )2=k 10q9R 2,B 正确.5.如图所示,xOy 平面是无穷大导体的表面,该导体充满z <0的空间,z >0的空间为真空.将电荷量为q 的点电荷置于z 轴上z =h 处,则在xOy 平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q 和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z 轴上z =h2处的场强大小为(k为静电力常量)( )A .k 4q h 2B .k 4q 9h 2C .k 32q 9h2D .k 40q 9h2解析:选D .点电荷q 和感应电荷所形成的电场在z >0的区域可等效成关于O 点对称的电偶极子形成的电场.所以z 轴上z =h 2处的场强E =k q ⎝⎛⎭⎫h 22+k q ⎝⎛⎭⎫32h 2=k 40q9h 2,选项D 正确. 6.将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连,竖直悬挂于O 点,其中球a 带正电、电荷量为q ,球b 不带电,现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出),使整个装置处于平衡状态,且绷紧的绝缘细线Oa 与竖直方向的夹角为θ=30°,如图所示,则所加匀强电场的电场强度大小可能为( )A .mg4q B .mg qC .mg 2qD .3mg4q解析:选B .取小球a 、b 整体作为研究对象,则受重力2mg 、悬线拉力F T 和电场力F 作用处于平衡,此三力满足如图所示的三角形关系,由图知F 的最小值为2mg sin 30°=mg ,由F =qE 知A 、C 、D 错,B 对.二、多项选择题7.如图所示为在同一电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时,测得的检验电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图象,那么下列叙述正确的是( )A .这个电场是匀强电场B .a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E d >E a >E b >E cC .a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E a >E c >E b >E dD .a 、b 、d 三点的强场方向相同解析:选CD .由场强的定义式E =Fq 并结合图象的斜率可知电场强度的大小,则E a >E c >E b >E d ,此电场不是匀强电场,选项A 、B 错误,选项C 正确;图象斜率的正负表示电场强度的方向,a 、b 、d 三点相应图线的斜率为正,三点的场强方向相同,选项D 正确.8.(2015·高考江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示.c 是两负电荷连线的中点,d 点在正电荷的正上方,c 、d 到正电荷的距离相等,则( )A .a 点的电场强度比b 点的大B .a 点的电势比b 点的高C .c 点的电场强度比d 点的大D .c 点的电势比d 点的低解析:选ACD .由题图看出,a 点处电场线比b 点处电场线密,则a 点的场强大于b 点的场强,故A 正确.电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线方向电势降低,所以b 点的电势比a 点的高,所以B 错误;负电荷在c 点的合场强为零,c 点只有正电荷产生的电场强度,在d 点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以c 点的电场强度比d 点的大,所以C 正确;正电荷到c 点的平均场强大于正电荷到d 点的平均场强,根据U =Ed 可知,正电荷到c 点电势降低的多,所以c 点的电势比d 点的低,所以D 正确.9.(多选)(高考浙江卷)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。

高中物理力学讲义及答案

高中物理力学讲义及答案

高一物理讲义(1)——静力学力学中三种常见力1、力得概念得理解(1)力得本质①力得物质性②力得相互性③力得矢量性④力作用得独立性(2)力得效果一就是使物体发生形变;二就是改变物体得运动状态。

(即产生加速度)①力作用得瞬时效果——产生加速度a=F/m②力得作用在时间上得积累效果——力对物体得冲量I=Ft③力得作用在空间上得积累效果——力对物体做得功W=Fscos α。

(3)力得三要素:大小、方向、作用点。

两个力相等得条件:力得大小相等,方向相同。

(4)力得分类①性质力②效果力2、对重力概念理解(1)重力就是地球对物体得万有引力得一个分力。

(why?)(2)重力加速度g①地球表面得重力加速度在赤道上最小,两极最大。

(mg R MmG ≈2)②海拔越高重力加速度越小。

(g h R R g 2⎪⎭⎫ ⎝⎛+=') (3)重心—重力得作用点叫做物体得重心。

(如何求得物体得重心?)①质量分布均匀、形状规则得物体其重心在物体得几何中心上。

(近似成立) ②悬挂得物体,绳子得拉力必过物体得重心,与物体得重力构成一对平衡力。

3、弹力 (1)弹力产生得条件:①相互接触②有弹性形变(2)方向:与物体形变得方向相反,受力物体就是引起形变得物体,施力物体就是发生形变得物体。

(3)弹力得大小得计算①根据平衡条件②根据动力学规律(牛顿第二定律)③根据公式:F=kx 、ΔF=K Δx4、摩擦力(1)摩擦力产生得条件:①接触面粗糙②有压力③有相对运动(或相对运动趋势)(2)静摩擦力得方向——假设法(3)静摩擦力得大小(其数值在0到最大静摩擦力之间。

)①根据平衡条件②根据动力学规律(4)滑动摩擦力得方向滑动摩擦力得方向与物体相对运动方向相反就是判断滑动摩擦力方向得依据。

(5)滑动摩擦力得大小根据公式F=μN 计算。

滑动摩擦力得大小与物体得运动速度、接触面得面积没有关系。

·实际上得平衡所需要得条件一、共点力平衡1、特征:质心无加速度。

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1. 弹力(1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F =kx 计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解.(2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向. 2. 摩擦力(1)大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;静摩擦力的增大有一个限度,具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求解.(2)方向:沿接触面的切线方向,并且跟物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反. 3.电场力(1)大小:F =qE .若为匀强电场,电场力则为恒力;若为非匀强电场,电场力则与电荷所处的位置有关.点电荷间的库仑力F =k q 1q 2r2.(2)方向:正电荷所受电场力方向与场强方向一致,负电荷所受电场力方向与场强方向相反.4.安培力(1)大小:F=BIL,此式只适用于B⊥I的情况,且L是导线的有效长度,当B∥I时,F=0.(2)方向:用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面.5.洛伦兹力(1)大小:F=q v B,此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时,F=0.(2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力不做功.6.共点力的平衡(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动.(2)平衡条件:F合=0或F x=0,F y=0.(3)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相等、方向相反.②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形.1.处理平衡问题的基本思路确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论.2.常用的方法(1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法.(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等.3.带电体的平衡问题仍然满足平衡条件,只是要注意准确分析电场力、安培力或洛伦兹力.4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动;如果是匀速圆周运动,则电场力与重力的合力为0.1.基本思路在分析两个或两个以上物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析.2.两点注意(1)采用整体法进行受力分析时,要注意系统内各个物体的状态应该相同.(2)当直接分析一个物体的受力不方便时,可转移研究对象,先分析另一个物体的受力,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力,此法叫“转移研究对象法”.例1(2019·云南保山市统一检测)如图1所示,A、B、C三个物体处于平衡状态,则关于A、B、C三个物体的受力个数,下列说法正确的是()图1A.A物体受到4个力的作用B.B物体受到3个力的作用C.C物体受到3个力的作用D.C物体受到4个力的作用答案 C解析物体C受重力、B的支持力和摩擦力3个力的作用,选项C正确,D错误;物体B受重力、A的支持力、C的压力和摩擦力4个力的作用,选项B错误;物体A受重力、地面的支持力以及B的压力3个力的作用,选项A错误.拓展训练1(多选)(2019·福建宁德市5月质检)中国书法历史悠久,是中华民族优秀传统文化之一.在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿,然后向右行笔,收笔时略向右按,再向左上回带.该同学在水平桌面上平铺一张白纸,为防打滑,他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住,如图2所示.则在向右行笔的过程中()图2A.镇纸受到向左的摩擦力B.毛笔受到向左的摩擦力C.白纸只受到向右的摩擦力D.桌面受到向右的摩擦力答案BD解析白纸和镇纸始终处于静止状态,对镇纸受力分析知,镇纸不受摩擦力,否则水平方向受力不平衡.镇纸的作用是增大纸与桌面之间的弹力与最大静摩擦力,故A错误;毛笔在书写的过程中相对纸面向右运动,受到向左的摩擦力,故B正确;白纸与镇纸之间没有摩擦力,白纸始终处于静止状态,则白纸在水平方向受到毛笔对白纸向右的摩擦力以及桌面对白纸向左的摩擦力,故C错误;根据牛顿第三定律,白纸对桌面的摩擦力向右,故D正确.拓展训练2(2019·云南曲靖市第一次模拟)如图3所示,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平,现把物体Q轻轻地叠放在P上,则()图3A.P所受的合外力增大B.P向下滑动C.P静止不动D.P与斜面间的静摩擦力不变答案 C解析未放物体Q时,P处于平衡状态,设斜面倾角为θ,P质量为m,Q质量为M,P重力沿斜面向下的分力小于等于最大静摩擦力:mg sin θ≤μmg cos θ,放上物体Q后,(M+m)g sin θ≤μ(M+m)g cos θ,所以整体仍静止,P所受合外力仍为零,A、B错误,C正确;整体仍平衡,所以P与斜面间的静摩擦力F f′=(M+m)g sin θ,而未放Q时,P与斜面间的静摩擦力F f=mg sin θ,所以静摩擦力变大,D错误.1.基本思路:根据物体所处的状态(静止或者匀速直线运动),受力分析,结合平衡条件列式.2.主要方法:力的合成法和正交分解法.例2 (2019·全国卷Ⅲ·16)用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图4所示.两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g .当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F 1、F 2,则( )图4A .F 1=33mg ,F 2=32mg B .F 1=32mg ,F 2=33mg C .F 1=12mg ,F 2=32mg D .F 1=32mg ,F 2=12mg 答案 D解析 分析可知工件受力平衡,对工件受到的重力按照压紧斜面Ⅰ和Ⅱ的效果进行分解如图所示,结合几何关系可知工件对斜面Ⅰ的压力大小为F 1=mg cos 30°=32mg ,对斜面Ⅱ的压力大小为F 2=mg sin 30°=12mg ,选项D 正确,A 、B 、C 错误. 拓展训练3(2019·全国卷Ⅱ·16)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33,重力加速度取10 m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为()A.150 kg B.100 3 kgC.200 kg D.200 3 kg答案 A解析设物块的质量最大为m,将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,由平衡条件,在沿斜面方向有F=mg sin 30°+μmg cos 30°,F=1 500 N时,物块的质量最大,解得m=150 kg,A项正确.拓展训练4(2019·广东深圳市4月第二次调研)如图5所示,用缆绳将沉在海底的球形钢件先从a处竖直吊起到b,再水平移到c,最后竖直下移到d.全过程钢件受到水的阻力大小不变,方向与运动方向相反,所受浮力恒定.则上升、平移、下降过程中的匀速运动阶段,缆绳对钢件拉力F1、F2、F3的大小关系是()图5A.F1>F2>F3B.F1>F3>F2C.F2>F1>F3D.F3>F2>F1答案 A解析钢件从a到b,对钢件受力分析,有F1+F浮=mg+F阻,因F浮恒定,令F0=mg-F浮,则有F1=F0+F阻从b到c,有F2=F阻2+F02=(F阻+F0)2-2F0F阻=(F0-F阻)2+2F0F阻从c到d,有F3=F0-F阻,故F1>F2>F3,A正确,B、C、D错误.1.解析法常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况.(1)先受力分析,得出物体受哪几个力而处于平衡状态.(2)建立直角坐标系,正交分解力,列平衡条件方程,或在力的三角形中结合三角形知识列平衡条件方程.(3)分析方程中的变量有哪些,分析题目信息得到这些物理量是如何变化的.(4)把分析得到的变化的物理量代入方程,得到平衡条件下的受力动态变化情况.2.图解法(1)先受力分析,得出物体受几个力而处于平衡状态.(2)分析题目给出的信息,判断物体受力的变化方式.(3)把受力对应到几何图形中结合几何知识分析.说明:此法一般应用于物体受3个共点力或者可以等效为3个共点力的情况,并且常用于定性分析.例3(2019·贵州毕节市适应性监测(三))如图6所示,一安装有定滑轮的斜面M置于粗糙的水平面上,P、Q两物块用轻绳连接并跨过滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),P悬于空中,Q在斜面上恰处于静止状态.当用沿斜面向上的恒力推Q时,M、Q仍静止不动,则()图6A.Q受到的摩擦力大小不变,方向变化B.Q受到的摩擦力可能变大C.Q受到的拉力变小D.M受到水平面的摩擦力方向始终向右答案 B解析在没用沿斜面向上的恒力推物块Q时,对P、Q和M整体受力分析,可知水平方向不受力,因此刚开始水平面和斜面M间没有摩擦力;当用沿斜面向上的恒力推Q时,依旧对整体受力分析,可知整体受到竖直方向的重力和水平面的支持力以及沿斜面向上的推力,因此M受到水平面向右的摩擦力,故D错误;在整个过程中物块P保持静止,对物块P受力分析可知绳上的拉力F T=m P g,因此绳上的拉力不变,Q受到的拉力也不变,C错误;对物块Q受力分析,当物块Q受到的静摩擦力沿斜面向下时,未施加恒力有F T=m Q g sin θ+F f1,当施加恒力F时有F T+F=m Q g sin θ+F f2,可知静摩擦力可能增大;当物块Q受到的静摩擦力沿斜面向上时,未施加恒力有F T+F f1=m Q g sin θ,施加恒力F有F T+F f1+F=m Q g sin θ,可知静摩擦力可能减小,故静摩擦力可能增大,也可能减小,但大小一定发生变化,A错误,B正确.拓展训练5(2019·安徽蚌埠市第二次质检)如图7所示,物体甲放置在水平地面上,通过跨过定滑轮的轻绳与小球乙相连,整个系统处于静止状态.现对小球乙施加一个水平力F,使小球乙缓慢上升一小段距离,整个过程中物体甲保持静止,甲受到地面的摩擦力为F f,则该过程中()图7A.F f变小,F变大B.F f变小,F变小C.F f变大,F变小D.F f变大,F变大答案 D解析方法一:解析法以小球乙为研究对象,受力分析,如图甲所示,设绳与竖直方向的夹角为α,小球乙的质量为m乙,根据平衡条件可得,水平拉力F=m乙g tan α,乙球缓慢上升一小段距离的过程中,α增大,可知水平拉力F逐渐增大,绳子的拉力F T=m乙gcos α,故绳子的拉力也是逐渐增大;以物体甲为研究对象,受力分析如图乙所示,根据平衡条件可得,物体甲受到的地面的摩擦力F f与绳子的拉力沿水平方向的分力F T x=F T cos θ等大反向,故摩擦力方向向左,F f=m乙g cos θcos α逐渐增大,故D正确.方法二:图解法对乙球受力分析并把各力平移到一个矢量三角形内,画出如图丙所示的动态分析,可知F、F T都增大.拓展训练6(2019·西藏拉萨北京实验中学第五次月考)如图8所示,光滑的墙面MN左侧有一个质量为m的圆球,绳子的一端A固定在球上,某人通过拉动绳的另一端P可以使圆球在竖直方向上上下移动,绳子和滑轮之间无摩擦,圆球可看作质点.若人拉动绳子使圆球缓慢竖直向上移动,下列说法中正确的是()图8A.墙面对圆球的弹力减小B.圆球处于超重状态C.绳子的拉力先减小后增大D.若绳子被拉断,则圆球的加速度等于重力加速度答案 D解析根据题意,对圆球进行受力分析,圆球受到重力、墙面对它的弹力和OA绳的拉力三个力的作用.在圆球缓慢竖直向上移动的过程中,圆球处于平衡状态,由于圆球受到的重力大小、方向都不变,墙面对圆球的弹力方向不变,设墙面对球的弹力为F2,绳对球的拉力为F1,则这两个力与重力mg必构成一个封闭的矢量三角形,由于圆球缓慢竖直向上移动,绳子OA与竖直方向的夹角逐渐变大,矢量三角形的变化趋势图如图所示,F1、F2都逐渐增大,所以选项A、C错误;圆球处于动态平衡状态,加速度为零,所以选项B错误;若绳子被拉断,则墙面和球之间的弹力消失,圆球只受重力的作用,所以圆球的加速度等于重力加速度,故选项D正确.1.临界状态平衡中的临界状态是指物体所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态,可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”“恰能”“恰好”等语言叙述,解决临界问题的基本方法是假设推理法.2.解题思路解决此类问题重在形成清晰的物理图景,分析清楚物理过程,从而找出临界条件或达到极值的条件.要特别注意可能出现的多种情况.例4(2019·山东滨州市上学期期末)如图9所示,倾角为α=37°的斜面体固定在水平面上,斜面上有一重为10 N的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,现给物体施加一沿斜面向上的力F,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,如果物体能在斜面上静止,推力F的大小不可能是()图9A.2 N B.10 N C.5 N D.12 N答案 D解析(1)物体恰好不下滑时,受重力、支持力、推力、平行斜面向上的静摩擦力,垂直斜面方向:F N-G cos α=0平行斜面方向:F min+F f=G sin α其中:F f=μF N联立解得:F min=G sin α-μG cos α=10×0.6 N-0.5×10×0.8 N=2 N;(2)物体恰好不上滑时,受重力、支持力、推力、平行斜面向下的静摩擦力,垂直斜面方向:F N-G cos α=0平行斜面方向:F max=F f+G sin α,其中:F f=μF N联立解得:F max=G sin α+μG cos α=10×0.6 N+0.5×10×0.8 N=10 N,推力F的大小范围为2 N≤F≤10 N所以不可能的是12 N.拓展训练7(2019·广西钦州市4月综测)日常生活中,我们在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图10所示),往往就可以把门卡住.有关此现象的分析,下列说法正确的是(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()图10A.木楔对门的作用力大于门对木楔的作用力,因而能将门卡住B.门对木楔作用力的水平分量等于地面对木楔摩擦力的大小C.只要木楔的厚度合适都能将门卡住,与顶角θ的大小无关D.只要木楔对门的压力足够大就能将门卡住,与各接触面的粗糙程度无关答案 B解析木楔对门的作用力和门对木楔的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等、方向相反,故A错误;对木楔受力分析如图所示:水平方向:F f=F sin θ,门对木楔作用力的水平分量与地面对木楔的摩擦力大小相等,故B 正确;对木楔,竖直方向:F N=F cos θ+mg最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则F fmax=μF N=μ(F cos θ+mg)要把门卡住,则有:不管多大的力F均满足F fmax≥F f,即μ(F cos θ+mg)≥F sin θ,不管m多大,只要μ≥tan θ,就可把门卡住,故能否把门卡住与顶角θ以及接触面的粗糙程度有关,故C、D错误.1.基本思路要坚持“电学问题、力学方法”的基本思路,结合电学的基本规律和力学中的受力分析及平衡条件解决问题.2.几点注意(1)点电荷间的作用力大小要用库仑定律.(2)安培力方向的判断要先判断磁场方向、电流方向,再用左手定则,同时注意将立体图转化为平面图.(3)电场力或安培力的出现,可能会对弹力或摩擦力产生影响.(4)涉及电路问题时,要注意闭合电路欧姆定律的应用.例5(2019·全国卷Ⅰ·15)如图11,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则()图11A.P和Q都带正电荷B.P和Q都带负电荷C.P带正电荷,Q带负电荷D.P带负电荷,Q带正电荷答案 D解析对P、Q整体进行受力分析可知,在水平方向上整体所受电场力为零,所以P、Q必带等量异种电荷,选项A、B错误;对P进行受力分析可知,Q对P的库仑力水平向右,则匀强电场对P的电场力应水平向左,所以P带负电荷,Q带正电荷,选项C错误,D正确.拓展训练8(2019·河南平顶山市一轮复习质检)如图12所示,金属杆MN用两根绝缘细线悬于天花板的O、O′点,杆中通有垂直于纸面向里的恒定电流,空间有竖直向上的匀强磁场,杆静止时处于水平,悬线与竖直方向的夹角为θ,若将磁场在竖直面内沿逆时针方向缓慢转过90°,在转动过程中通过改变磁场磁感应强度大小来保持悬线与竖直方向的夹角不变,则在转动过程中,磁场的磁感应强度大小的变化情况是()图12A.一直减小B.一直增大C.先减小后增大D.先增大后减小答案 C解析磁场在旋转的过程中,杆处于平衡状态,杆所受重力的大小和方向不变,悬线的拉力方向不变,由图解法结合左手定则可知,在磁场旋转的过程中,安培力先减小后增大,由F =BIL可知,磁场的磁感应强度先减小后增大,故选C.拓展训练9 (2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)如图13甲所示,MN 、PQ 是两根长为L =2 m 、倾斜放置的平行金属导轨,导轨间距d =1 m ,导轨所在平面与水平面成一定角度,M 、P 间接阻值为R =6 Ω的电阻.质量为m =0.2 kg 、长度为d 的金属棒ab 放在两导轨上中点位置,金属棒恰好能静止.从t =0时刻开始,空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,在t 0=0.1 s 时刻,金属棒刚要沿导轨向上运动,此时磁感应强度B 0=1.2 T .已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,不计金属棒和导轨电阻,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g =10 m/s 2.求:图13(1)0~t 0时间内通过电阻R 的电荷量q ;(2)金属棒与导轨之间的动摩擦因数μ.答案 (1)0.2 C (2) 0.75解析 (1)由题意得0~t 0时间内回路中磁通量的变化量:ΔΦ=B 0d L 2①E =ΔΦΔt② I =E R③ 故0~t 0时间内通过电阻R 的电荷量:q =I Δt ④联立①②③④解得I =2 A ,q =0.2 C ;(2)由题意知,未加磁场时,金属棒恰好能处于静止状态,设导轨平面与水平面之间的夹角为θ,则有mg sin θ=F fm ⑤F fm =μF N ⑥F N =mg cos θ⑦在t 0=0.1 s 时刻,金属棒刚要沿导轨向上运动,则有F 安=mg sin θ+F fm ⑧此时F 安=B 0Id ⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨解得μ=0.75.专题强化练(限时15分钟)1.(2019·广东揭阳市第一次模拟)如图1所示,在粗糙水平面上放置A 、B 、C 三个物块,物块之间由两根完全相同的轻弹簧相连接,两弹簧的伸长量相同,且它们之间的夹角∠ABC =120°,整个系统处于静止状态.已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ,则B 物块所受的摩擦力大小为( )图1A.32F f B.F fC.3F f D.2F f答案 B解析物块A水平方向上受弹簧的拉力F T和水平面的静摩擦力F f作用,根据共点力平衡条件可知:F T=F f,由于两根弹簧相同,且伸长量相同,因此,两弹簧上的弹力大小相等,对B,水平方向受两弹簧的拉力和水平面的静摩擦力F f′作用,根据共点力平衡条件可知:F f′=2F T cos 60°=F f,故选项B正确.2.(2019·重庆市沙坪坝等主城六区第一次调研抽测)如图2,轻绳一端系在小球A上,另一端系在圆环B上,B套在粗糙水平杆PQ上.现将水平力F作用在A上,使A从图中实线位置(轻绳竖直)缓慢上升到虚线位置,但B仍保持在原来位置不动.则在这一过程中,杆对B的摩擦力F1、杆对B的支持力F2、绳对B的拉力F3的变化情况分别是()图2A.F1逐渐增大,F2保持不变,F3逐渐增大B.F1逐渐增大,F2逐渐增大,F3逐渐增大C.F1保持不变,F2逐渐增大,F3逐渐减小D.F1逐渐减小,F2逐渐减小,F3保持不变答案 A解析设A球的质量为m,B环的质量为M,对A球受力分析,如图甲所示,由平衡条件可得F3cos α=mg,F=mg tan α,α增大,则F3增大,F增大;再对小球A及圆环B整体受力分析,如图乙所示,有:F1=F,F2=(M+m)g,则F2不变,F1变大,故选A.3.(2019·安徽“江南十校”综合素质检测)如图3所示,游乐场中有一半球形的碗状装置固定在水平地面上,装置的内半径为R,在其内表面有一个小孩(可视为质点,图中未画出)从底部向上爬行,小孩与内表面之间的动摩擦因数为0.75,设小孩所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则小孩沿该装置缓慢向上爬行的最大高度是()图3A.0.2R B.0.25R C.0.75R D.0.8R答案 A解析如图所示,当小孩爬至最高处时,所受摩擦力为最大静摩擦力,由平衡条件知,mg sin θ=μmg cos θ,得θ=37°,可求得最大高度为h=R-R cos θ=0.2R,故A选项正确.4.(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图4所示,三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形,电流的方向垂直纸面向里.电流大小均为I,其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小均为B0,导线C位于水平面且处于静止状态,则导线C受到的静摩擦力是()图4A.32B0IL,水平向左 B.32B0IL,水平向右C.3B0IL,水平向左D.3B0IL,水平向右答案 D解析根据安培定则,知A、B电流在C处的磁场方向分别垂直于AC、BC斜向下,如图所示,可知θ=30°,则有:B C=3B0,方向竖直向下;再由左手定则可知,安培力方向水平向左,大小为F安=3B0IL;由于导线C位于水平面且处于静止状态,所以导线C受到的静摩擦力大小为3B0IL,方向水平向右.5.(多选)(2019·福建三明市期末质量检测)如图5所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为Q A、Q B,A球固定,B球用长为L的绝缘丝线悬挂在O点,静止时A、B相距为d.若A球电荷量保持不变,B球缓慢漏电,不计两小球半径,则下列说法正确的是()图5A .丝线对B 球的拉力逐渐变大B .A 球对B 球的库仑力逐渐变小C .当AB 间距离减为d 3时,B 球的电荷量减小为原来的19D .当AB 间距离减为d 3时,B 球的电荷量减小为原来的127答案 BD解析 对B 受力分析,根据B 受力平衡可得:G OA =F T OB =F dB 球缓慢漏电,可知F 减小,则d 逐渐减小,F T 不变,则A 错误,B 正确;当AB 间距离减为d 3时,则库仑力减小到原来的13,根据F =k Q A Q B d 2可知B 球的电荷量减小为原来的127,选项C错误,D正确.6.(2019·四川乐山市第一次调查研究)如图6所示,质量M=3 kg的木块套在固定的水平杆上,并用轻绳与小球相连,轻绳与杆的夹角为30°.今用与水平方向成60°角的力F=10 3 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动过程中木块与小球的相对位置保持不变,g取10 m/s2.求:图6(1)小球的质量m;(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ.答案(1)1 kg(2)3 5解析(1)小球受力平衡,合力为零,以小球为研究对象水平方向:F cos 60°=F T cos 30°竖直方向:F sin 60°=F T sin 30°+mg,解得:m=1 kg (2)以木块和小球整体为研究对象,受力平衡,合力为零水平方向:F cos 60°-μF N=0竖直方向:F N+F sin 60°-Mg-mg=0,解得:μ=3 5.。

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