专题01学生版

【2015考纲解读】本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题。

高考对本专题内容的考查主要有：①对各种性质力特点的理解；②共点力作用下平衡条件的应用．考查的主要物理思想和方法有：①整体法和隔离法；②假设法；③合成法；④正交分解法；⑤矢量三角形法；⑥相似三角形法；⑦等效思想；⑧分解思想。

【2015命题趋势】高考试题的考查形式主要有两种，一种是以生活中的静力学材料为背景，考查力的合成与分解和共点力的平衡的综合应用；一种是以现实中可能出现的各种情况，考查力的概念的理解和计算．题型仍延续选择题的形式．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；点电荷的库仑力F ＝k q 1q 2r 2.(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 洛＝qvB ，此式只适用于B ⊥v 的情况．当B ∥v 时F 洛＝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，洛伦兹力总不做功．6． 共点力的平衡(1)平衡状态：静止或匀速直线运动．(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．【规律方法】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场力——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，因为F 洛⊥v .考点1、共点力作用下物体的平衡【例1】 如图1－1－3所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m ＝1.0 kg 的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N ．关于物体受力的判断(取g ＝9.8 m/s 2)，下列说法正确的是( )．A ．斜面对物体的摩擦力大小为零B ．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N ，方向沿斜面向上C ．斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N ，方向竖直向上D ．斜面对物体的支持力大小为4.9 N ，方向垂直斜面向上【变式探究】 倾角为θ＝37°的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G 的物体A ，物体A 与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现给A 施以一水平力F ，如图1－1－5所示．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A 能在斜面上静止，水平推力F 与G 的比值可能是( )．A ．3B ．2C ．1D ．0.5考点2、物体的动态平衡问题 【例2】 一个挡板固定于光滑水平地面上，截面为14圆的柱状物体甲放在水平面上，半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间，没有与地面接触而处于静止状态，如图1－1－6所示，现在对甲施加一个水平向左的力F ，使甲沿地面极其缓慢地移动，直至甲与挡板接触为止．设乙对挡板的压力为F 1，甲对地面的压力为F 2，在此过程中()．A．F1缓慢增大，F2缓慢增大B．F1缓慢增大，F2不变C．F1缓慢减小，F2不变D．F1缓慢减小，F2缓慢增大【变式探究】如图1－1－8所示，用AO、BO细绳吊一重物P静止，其中AO绳水平．现用水平向右的力F缓慢拉起重物P的过程中(O点的位置不动)，绳OB所受的拉力变化为()．A．变大B．变小C．先变小再变大D．不变考点3、电学中的平衡问题【例3】(2013·新课标全国卷Ⅱ，18)如图1－1－9，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()．图1－1－9A．3kq3l2B．3kql2C．3kql2D．23kql2【变式探究】如图1－1－11所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力为F，斜面的支持力为F N，则()．A．安培力方向垂直ab杆沿斜面向上B．安培力方向垂直ab杆水平向右C．F N＝BIL cos αD．F N＝BIL sin α整体法是把一个物体系统(内含几个物体)看成一个整体，或者是着眼于物体运动的全过程，而不考虑各阶段不同运动情况的一种分析方法．隔离法是把选定的研究对象从所在的多个物体组成的系统中抽取出来进行受力分析，或多个运动情境中抽取出一个运动过程加以研究分析的一种方法．【例1】(2013·山东卷，15)如图1－1－12所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为()A．3∶4 B．4∶ 3 C．1∶2 D．2∶1【变式探究】(2013·北京卷，16)如图1－1－13所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m 的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是()．A．木块受到的摩擦力大小是mg cos αB．木块对斜面体的压力大小是mg sin αC．桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcos αD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g【变式探究】如图1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＝4 kg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50 N，作用在物块2的水平力F＝20 N，整个系统平衡，g＝10 m/s2，则以下正确的是()A．1和2之间的摩擦力是20 NB．2和3之间的摩擦力是20 NC．3与桌面间摩擦力为20 ND．物块3受6个力作用1．如图1－1－14所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()．A．G B．G sin θC．G cos θD．G tan θ2．如图1－1－15所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧，小球A处于静止，对小球施加的最小的力是()．A．3mg B．32mgC ．12mgD ．33mg3．如图1－1－16所示，小球用细绳系住，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 以及绳对小球的拉力F T 的变化情况是( )．A ．F N 保持不变，F T 不断增大B ．F N 不断增大，F T 不断减小C ．F N 保持不变，F T 先增大后减小D ．F N 不断增大，F T 先减小后增大4．如图1－1－17所示，质量m A >m B 的两物体A 、B 叠放在一起，靠着竖直墙面．让它们由静止释放，在沿粗糙面下落过程中，物体B 的受力示意图是( )．5．如图1－1－18所示，质量为m 的金属环用线悬挂起来．金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中．从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线的拉力大小的下列说法正确的是( )．A．大于环的重力mg，并逐渐减小B．始终等于环的重力mgC．小于环的重力mg，并保持恒定D．大于环的重力mg，并保持恒定6．质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角，其截面图如图1－1－19所示．则下列关于导体棒中的电流的分析正确的是()．A．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝3mg BLB．导体棒中电流垂直纸面向外，大小为I＝3mg 3BLC．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝3mg BLD．导体棒中电流垂直纸面向里，大小为I＝3mg 3BL7．竖直细杆上套有一个1 kg的小圆环，圆环左侧系住一劲度系数k＝500 N/m的轻弹簧，已知弹簧与竖直方向的夹角为θ＝37°，圆环始终静止，则以下分析正确的是()．A．当弹簧伸长量x＝2.5 cm时，圆环与竖直杆的摩擦力为零B．当弹簧伸长量x＝0.5 cm时，圆环与竖直杆的弹力F＝1.5 NC．保持弹簧伸长量不变，适度减小θ，圆环与细杆之间的弹力变小D．保持弹簧伸长量不变，适度减小θ，圆环与细杆之间的摩擦力变小8．如图1－1－21所示，水平地面上处于伸直状态的轻绳一端拴在质量为m的物块上，另一端拴在固定于B点的木桩上．用弹簧测力计的光滑挂钩缓慢拉绳，弹簧测力计始终与地面平行．物块在水平拉力作用下缓慢滑动．当物块滑动至A位置，∠AOB＝120°时，弹簧测力计的示数为F.则()．A．物块与地面间的动摩擦因数为FmgB．木桩受到绳的拉力始终大于FC．弹簧测力计的拉力保持不变D．弹簧测力计的拉力一直增大9．一套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球通过绝缘细线系在细环上，并将整个装置放入一水平向右的匀强电场中，处于平衡状态，如图1－1－22所示．现将电场稍加大一些，小球再次平衡，下列说法正确的有()．A．细线对细环的拉力保持不变B．细线对带电小球的拉力变大C．细环所受的摩擦力变大D．粗糙杆对细环的支持力保持不变10．如图1－1－23，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()．A．P向下滑动B．P静止不动C．P所受的合外力增大D．P与斜面间的静摩擦力增大11．如图1－1－24所示，在水平放置的平行板电容器之间，有一带电油滴P处于静止状态．若从某时刻起，油滴所带的电荷开始缓慢减少，为维持油滴仍处于静止状态，可采取下列哪些措施()．A．其他条件不变，使电容器两极板缓慢靠近B ．其他条件不变，使电容器两极板缓慢远离C ．其他条件不变，将变阻器的滑片缓慢向左移动D ．其他条件不变，将变阻器的滑片缓慢向右移动12．一个闭合回路由两部分组成，如图1－1－25所示，右侧是电阻为r 的圆形导线；置于竖直方向均匀变化的磁场B 1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d ，其电阻不计．磁感应强度为B 2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m 、电阻为R 的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断正确的是( )．A ．圆形线圈中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱B ．导体棒ab 受到的安培力大小为mgC ．回路中的感应电流为mg sin θB 2dD ．圆形导线中的电热功率为m 2g 2sin 2θB 22d 2(R ＋r )。