高考物理二轮提分秘籍力与物体的平衡学生版Word文档下载推荐.docx
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C．NAB＝
mgD．N＝Mg＋
mg
【提分秘籍】
1.受力分析的常用方法
受力分析贯穿整个力学,包括分析处于平衡状态和非平衡状态物体的受力情况,为了知识的连贯,此处归纳出通用的受力分析方法（对于非平衡状态的受力分析运用参见后续二、三、四专题）。
（1）假设法：
在受力分析时,对于弹力、摩擦力,若不能确定是否存在,或者不能确定力的方向、特点,可先作出假设（如该力存在、沿某一个方向、摩擦力是静摩擦力）,然后根据该假设对运动状态的影响判断假设是否成立。
（2）整体法与隔离法：
若系统内各个物体的运动状态相同,优先采用整体法；
如果需要求解系统内部的相互作用,可再用隔离法。
如果系统内部各部分运动状态不同,一般用隔离法（如果存在相对运动但整体处于平衡状态,也可以采用整体法）。
整体法与隔离法一般交叉综合运用。
（3）转换对象法：
当直接分析一个物体的受力不方便时,可转换研究对象,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。
（4）动力学分析法：
根据物体的运动状态用平衡条件或牛顿运动定律确定其受力情况。
2.整体法和隔离法的应用技巧
（1）不涉及系统内力时,优先考虑应用整体法,即“能整体、不隔离”。
（2）应用“隔离法”时,要先隔离“简单”的物体,如待求量少、或受力少、或处于边缘处的物体。
（3）将“整体法”与“隔离法”有机结合、灵活应用。
（4）各“隔离体”间的力,表现为作用力与反作用力,对整体系统则是内力。
【突破训练】
1.（2019·
云南保山市统一检测）如图所示,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（ ）
A．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
2.（2019·
河北武邑中学高三月考）（多选）如图所示,将一物块分成靠在一起的A、B两部分,B放置在地面上,然后在物体A上施加一水平外力F,整个装置静止。
关于A、B两个物体的受力情况,下列说法中正确的是（ ）
A．物体A一定受到三个力的作用B．物体A一定受到四个力的作用
C．物体B一定受到地面对它的摩擦力的作用D．物体B可能受到四个力的作用
3.（2019·
济南模拟）（多选）如图所示,质量为m的滑块静置于倾角为30°
的固定粗糙斜面上,轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°
。
重力加速度大小为g。
下列说法正确的是（ ）
A．滑块可能受到四个力作用B．弹簧可能处于拉伸状态
C．斜面对滑块的摩擦力可能为零D．斜面对滑块的摩擦力大小可能为mg
4.（2019·
山东青岛高三一模）（多选）如图,固定在地面上的带凹槽的长直杆与水平面成α＝30°
角,轻质环a套在杆上,置于凹槽内质量为m的小球b通过一条细绳跨过固定定滑轮与环a连接。
a、b静止时,细绳与杆间的夹角为30°
重力加速度为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是（ ）
A．a受到3个力的作用B．b受到3个力的作用
C．细杆对b的作用力大小为
mgD．细绳对a的拉力大小为
题型二共点力的静态平衡
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．
新课标全国Ⅲ卷）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F1、F2,则（ ）
A．F1＝
mg,F2＝
mgB．F1＝
C．F1＝
mgD．F1＝
【典例分析2】
新课标全国Ⅱ卷）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．150kgB．100
kgC．200kgD．200
kg
1.处理静态平衡问题的常用方法
方法
内容
合成法
物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反
分解法
物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件
正交分
解法
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件
力的三
角形法
对受三个力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力
2.静态平衡问题的解题“四步骤”
济南高三模拟）如图所示,在倾角为37°
的斜面上放置一质量为0.5kg的物体,用一大小为1N平行斜面底边的水平力F推物体时,物体保持静止。
已知物体与斜面间的动摩擦因数为
物体受到的摩擦力大小为（sin37°
＝0.6,cos37°
＝0.8,g取10m/s2）（ ）
A．3NB．2
NC.
ND.
N
广东深圳市4月第二次调研）如图所示,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（ ）
A．F1>
F2>
F3B．F1>
F3>
F2
C．F2>
F1>
F3D．F3>
F1
3.（2019·
重庆市部分区县第一次诊断）如图所示,水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点,长为L＝2m的轻绳一端固定于直杆P点,另一端固定于墙上O点正下方的Q点,OP长为d＝1.2m,重为8N的钩码用光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态,则轻绳的弹力大小为（ ）
A．10NB．8NC．6ND．5N
题型三共点力作用下的动态平衡
1.平衡中的“四看”与“四想”
（1）看到“缓慢”,想到“物体处于动态平衡状态”。
（2）看到“轻绳、轻环”,想到“绳、环的质量可忽略不计”。
（3）看到“光滑”,想到“摩擦力为零”。
（4）看到“恰好”想到“题述的过程存在临界点”。
2.解决动态平衡问题的一般思路：
化“动”为“静”,“静”中求“动”。
动态平衡问题的常用方法：
（1）图解法
（2）解析法 （3）相似三角形法（4）正弦定理法等
安徽蚌埠市第二次质检）如图所示,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Ff,则该过程中（ ）
A．Ff变小,F变大B．Ff变小,F变小
C．Ff变大,F变小D．Ff变大,F变大
（多选）城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,经常用三角形的结构悬挂,如图是这一类结构的简化模型。
图中轻杆OB可以绕过B点且垂直于纸面的轴自由转动,钢索OA和杆OB的质量都可以忽略不计,设悬挂物的重力为G,∠ABO＝90°
AB>
OB。
某次产品质量检测和性能测试中保持A、B两点不动,只改变钢索OA的长度,关于钢索OA的拉力F1和杆OB上的支持力F2的变化情况,下列说法正确的有（ ）
A．从图示位置开始缩短钢索OA,钢索OA的拉力F1先减小后增大
B．从图示位置开始缩短钢索OA,杆OB上的支持力F2大小不变
C．从图示位置开始伸长钢索OA,钢索OA的拉力F1增大
D．从图示位置开始伸长钢索OA,杆OB上的支持力F2先减小后增大
解决动态平衡常用方法
1．图解法
物体受三个力平衡：
一个力恒定、另一个力的方向恒定时可用此法．由三角形中边长的变化知力的大小的变化,还可判断出极值．
例：
挡板P由竖直位置绕O点逆时针向水平位置缓慢旋转时小球受力的变化．（如图）
2．相似三角形法
一个力恒定、另外两个力的方向同时变化,当所作“力的矢量三角形”与空间的某个“几何三角形”总相似时用此法（如图）．
3．解析法
如果物体受到多个力的作用,可进行正交分解,利用解析法,建立平衡方程,找函数关系,根据自变量的变化确定因变量的变化．还可由数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值．
四川德阳二诊）如图所示,粗糙水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上,现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块,在圆球与地面接触之前,下面的相关判断正确的是（ ）
A．水平拉力F逐渐减小B．球对墙壁的压力逐渐减小
C．地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大D．地面对长方体物块的支持力逐渐增大
江苏模拟）如图所示,在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体B,在B与竖直墙之间放置一光滑小球A,整个装置处于静止状态．现用水平力拉动B缓慢向右移动一小段距离后,它们仍处于静止状态,在此过程中,下列判断正确的是（ ）
A．小球A对物体B的压力逐渐增大B．小球A对物体B的压力逐渐减小
C．墙面对小球A的支持力逐渐减小D．墙面对小球A的支持力先增大后减小
四川攀枝花一模）如图所示,表面光滑的半球形物体固定在水平面上,光滑小环D固定在半球形物体球心O的正上方,轻质弹簧一端用轻质细绳固定在A点,另一端用轻质细绳穿过小环D与放在半球形物体上的小球P相连,DA水平。
现将细绳固定点A向右缓慢平移的过程中（小球P未到达半球最高点前）,下列说法正确的是（ ）
A.弹簧变短B.弹簧变长
C.小球对半球的压力不变D.小球对半球的压力变大
题型四平衡中的临界极值
【典例分析】
山东滨州市上学期期末）如图所示,倾角为α＝37°
的斜面体固定在水平面上,斜面上有一重为10N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,sin37°
＝0.6,cos37°
＝0.8,如果物体能在斜面上静止,推力F的大小不可能是（ ）
A．2NB．10NC．5ND．12N
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．
河北唐山一模）如图所示,两个半圆柱A、B相接触并静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。
C的质量为2m,A、B的质量都为m,与地面间的动摩擦因数均为μ。
现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面。
整个过程中B保持静止。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
求：
（1）未拉A时,C受到B作用力的大小F；
（2）动摩擦因数的最小值μmin。
题型五电磁场中的受力平衡问题
河南省郑州市一模）（多选）如图所示,在竖直平面内有一匀强电场,一带电量为＋q、质量为m的小球在力F的作用下,沿图中虚线由M至N做竖直向上的匀速运动。
已知力F和M、N之间的夹角为45°
M、N之间的距离为d,重力加速度为g。
则下列说法正确的是（ ）
A．电场的方向可能水平向左
B．电场强度E的最小值为
C．当qE＝mg时,小球从M运动到N时电势能变化量为零
D．F所做的功一定为
mgd
成都市第七中学高三考前预测）如图所示,光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为θ,导体棒ab静止在斜面上,ab与斜面底边平行,通有图示的恒定电流I,空间充满竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。
现缓慢增大θ（0＜θ＜90°
）,若电流I不变,且ab始终静止在斜面上（不考虑磁场变化产生的影响）,下列说法正确的是（ ）
A.B应缓慢减小B.B应缓慢增大
C.B应先增大后减小D.B应先减小后增大
一电场力作用下的平衡问题
1．电场力
（1）大小：
F＝qE.若为匀强电场,电场力为恒力；
若为非匀强电场,电场力大小与电荷所处的位置有关．点电荷间的库仑力F＝k
.
（2）方向：
正电荷所受电场力方向与场强方向相同,负电荷所受电场力方向与场强方向相反．
2．两个遵循
（1）遵循平衡条件：
与纯力学问题的分析方法相同,只是多了电场力,把电学问题力学化可按以下流程分析：
（2）遵循电磁学规律：
①要注意准确判断电场力方向．
②要注意电场力大小的特点：
点电荷间的库仑力大小与距离的平方成反比,电荷间相互作用力遵循牛顿第三定律．
二磁场力作用下的平衡问题
1．安培力
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.
用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面．
2．洛伦兹力
F＝qvB,此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F＝0.
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．
3．立体平面化
该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成,难点是该模型具有立体性,解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系．
4．带电体的平衡
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,则通常是匀速直线运动．
安徽宣城二模）如图,光滑绝缘圆环竖直放置,a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球,已知小球c位于圆环最高点,ac连线与竖直方向成60°
角,bc连线与竖直方向成30°
角,三个小球均处于静止状态。
A．a、b、c小球带同种电荷B．a、b小球带异种电荷
C．a、b小球电量之比为
D．a、b小球电量之比为
浙江新高考研究联盟第二次联考）如图所示,两个带电荷量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为5d的光滑水平面上,另有一个带电小球A,悬浮于空中不动,此时A离Q1的距离为4d,离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置,发现A刚好静止,则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为（ ）
A.
∶2B．2∶
C．3∶4D．4∶3
重庆南开中学高三4月模拟）如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,静止的导体棒ab垂直放置在导轨上并通以从b到a的恒定电流,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝
在竖直平面内加与导体棒ab垂直的匀强磁场,发现无论磁感应强度多大都不能使导体棒运动,则磁场的方向与轨道平面的夹角最大为（ ）
A．30°
B．45°
C．60°
D．90°
4.如图所示,在一竖直平面内,y轴左侧有一水平向右的匀强电场E1和一垂直纸面向里的匀强磁场B,y轴右侧有一竖直方向的匀强电场E2。
一电荷量为q（电性未知）、质量为m的微粒从x轴上A点以一定初速度与水平方向成θ＝37°
角沿直线经P点运动到图中C点,其中m、q、B均已知,重力加速度为g,则（ ）
A.微粒一定带负电B.电场强度E2一定竖直向上
C.两电场强度之比
＝
D.微粒的初速度为v＝
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