2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)提升核心素養(yǎng) 共點(diǎn)力平衡（原卷版）.docx

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2.3共點(diǎn)力平衡一、受力分析1．受力分析的一般步驟3.受力分析的三個(gè)技巧(1)不要把研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力混淆．(2)除了根據(jù)力的性質(zhì)和特點(diǎn)進(jìn)行判斷，假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力有無(wú)及方向的常用方法．(3)善于轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，尤其是彈力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析與其接觸物體的受力，再應(yīng)用牛頓第三定律判定．二、共點(diǎn)力平衡的條件和應(yīng)用1．共點(diǎn)力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)平衡條件：F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0.(3)常用推論①若物體受n個(gè)作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力與其余(n－1)個(gè)力的合力大小相等、方向相反．②若三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接組成一個(gè)封閉三角形．2．處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的基本思路確定平衡狀態(tài)(加速度為零)→巧選研究對(duì)象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論．受力分析1．受力分析的四種方法整體法將加速度相同的幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析隔離法將所研究的對(duì)象從周圍的物體中分離出來(lái)，單獨(dú)進(jìn)行受力分析假設(shè)法在受力分析時(shí)，若不能確定某力是否存在，可先對(duì)其作出存在的假設(shè)，然后分析該力存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響來(lái)判斷該力是否存在動(dòng)力學(xué)分析法對(duì)加速運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析求解學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 例題1.如圖所示，水平面上的P、Q兩物塊的接觸面水平，二者疊在一起在作用于Q上的水平恒定拉力F的作用下向右做勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻撤動(dòng)力F后，二者仍能不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。關(guān)于撤去F前后Q的受力個(gè)數(shù)的說(shuō)法正確的是(　　)A．撤去F前6個(gè)，撤去F后瞬間5個(gè)B．撤去F前5個(gè)，撤去F后瞬間5個(gè)C．撤去F前5個(gè)，撤去F后瞬間4個(gè)D．撤去F前4個(gè)，撤去F后瞬間4個(gè)使物體A、B、C一起勻速運(yùn)動(dòng)，各接觸面間的摩擦力的情況是(　　)A．物體A對(duì)物體C有向左的摩擦力B．物體C對(duì)物體B有向左的摩擦力C．物體C受到三個(gè)摩擦力的作用D．物體C對(duì)地有向右的摩擦力(多選)如圖所示，兩個(gè)相似的斜面體A、B在豎直向上的力F的作用下靜止靠在豎直粗糙墻壁上．關(guān)于斜面體A和B的受力情況，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．A一定受到四個(gè)力B．B可能受到四個(gè)力C．B與墻壁之間一定有彈力和摩擦力D．A與B之間一定有摩擦力靜態(tài)平衡問(wèn)題1．靜態(tài)平衡問(wèn)題的解題步驟學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 2．處理靜態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法(1)合成法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反。(2)分解法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的作用效果分解，則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件。(3)正交分解法：物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件。(4)力的三角形法：對(duì)受三個(gè)力作用而平衡的物體，將力平移使三個(gè)力組成一個(gè)首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識(shí)求解未知力。例題2.如圖所示，用輕繩系住一質(zhì)量為2m的勻質(zhì)大球，大球和墻壁之間放置一質(zhì)量為m的勻質(zhì)小球，各接觸面均光滑。系統(tǒng)平衡時(shí)，繩與豎直墻壁之間的夾角為α，兩球心連線O1O2與輕繩之間的夾角為β，則α、β應(yīng)滿足(　　)A．tanα＝3B．2tanα＝3C．3tanα＝tan(α＋β)D．3tanα＝2tan(α＋β)(2020·全國(guó)卷Ⅲ·17)如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上O點(diǎn)處；繩的一端固定在墻上，另一端通過(guò)光滑定滑輪與物體乙相連．甲、乙兩物體質(zhì)量相等．系統(tǒng)平衡時(shí)，O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β.若α＝70°，則β等于(　　)A．45°B．55°C．60°D．70°如圖所示，小圓環(huán)A吊著一個(gè)質(zhì)量為m2的物塊并套在另一個(gè)豎直放置的大圓環(huán)上，有一細(xì)繩一端拴在小圓環(huán)A上，另一端跨過(guò)固定在大圓環(huán)最高點(diǎn)B的一個(gè)小滑輪后吊著一個(gè)質(zhì)量為m1的物塊．如果小圓環(huán)A、滑輪、繩子的大小和質(zhì)量以及相互之間的摩擦都可以忽略不計(jì)，繩子不可伸長(zhǎng)，平衡時(shí)弦AB所對(duì)的圓心角為α，則兩物塊的質(zhì)量之比m1∶m2應(yīng)為(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．cos?B．sin?C．2sin?D．2cos?動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題1．動(dòng)態(tài)平衡：“動(dòng)態(tài)平衡”是指物體所受的力中有些是變力，是動(dòng)態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，但變化過(guò)程中的每一個(gè)狀態(tài)均可視為平衡狀態(tài)，所以叫作動(dòng)態(tài)平衡。2．分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法：(1)解析法①列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式；②根據(jù)已知量的變化情況來(lái)確定未知量的變化情況。(2)圖解法①根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形邊、角的變化；②確定未知量大小、方向的變化。(3)相似三角形法①根據(jù)已知條件畫出兩個(gè)不同情況對(duì)應(yīng)的力的三角形和空間幾何三角形，確定對(duì)應(yīng)邊，利用三角形相似知識(shí)列出比例式；②確定未知量大小的變化情況。例題3.如圖所示，用一輕繩將光滑小球P系于豎直墻壁上的O點(diǎn)，在墻壁和球P之間夾有一長(zhǎng)方體物塊Q，P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一鉛筆緊貼墻壁從O點(diǎn)開(kāi)始緩慢下移，則在鉛筆緩慢下移的過(guò)程中(　　)A．細(xì)繩的拉力逐漸變小B．Q受到墻壁的彈力逐漸變大C．Q受到墻壁的摩擦力逐漸變大D．Q將從墻壁和小球之間滑落如圖所示，兩根等長(zhǎng)的繩子AB和BC在結(jié)點(diǎn)B吊一重物靜止，兩根繩子與水平方向夾角均為60°.現(xiàn)保持繩子AB與水平方向的夾角不變，將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向，在這一過(guò)程中，繩子BC學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 拉力的變化情況是(　　)A．增大B．先減小后增大C．減小D．先增大后減小如圖所示為一簡(jiǎn)易起重裝置，(不計(jì)一切阻力)AC是上端帶有滑輪的固定支架，BC為質(zhì)量不計(jì)的輕桿，桿的一端C用鉸鏈固定在支架上，另一端B懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，并用鋼絲繩跨過(guò)滑輪A連接在卷?yè)P(yáng)機(jī)上．開(kāi)始時(shí)，桿BC與AC的夾角∠BCA>90°，現(xiàn)使∠BCA緩慢變小，直到∠BCA＝30°.在此過(guò)程中，桿BC所產(chǎn)生的彈力(　　)A．大小不變B．逐漸增大C．先增大后減小D．先減小后增大平衡中的臨界問(wèn)題臨界問(wèn)題當(dāng)某物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)能夠“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”。在問(wèn)題描述中常用“剛好”“剛能”“恰好”等語(yǔ)言敘述突破臨界問(wèn)題的三種方法解析法根據(jù)平衡條件列方程，用二次函數(shù)、討論分析、三角函數(shù)以及幾何法等求極值圖解法若只受三個(gè)力，則這三個(gè)力構(gòu)成封閉矢量三角形，然后根據(jù)矢量圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析極限法選取某個(gè)變化的物理量將問(wèn)題推向極端(“極大”“極小”等)，從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象暴露出來(lái)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 例題4.如圖所示，質(zhì)量為m＝1kg的物塊放在傾角為θ＝37°的斜面體上，斜面體質(zhì)量為M＝2kg，斜面體與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，地面光滑，現(xiàn)對(duì)斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對(duì)斜面靜止，試確定推力F的取值范圍．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行．A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，則μ的值為(　　)A.B.C.D.如圖所示，質(zhì)量為m1的物體甲通過(guò)三段輕繩懸掛，三段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O，輕繩OB水平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為m2的人相連，輕繩OA與豎直方向的夾角θ＝37°，物體甲及人均處于靜止?fàn)顟B(tài)(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)．(1)輕繩OA、OB中的張力分別是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的質(zhì)量m2＝60kg，人與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.3，欲使人在水平面上不滑動(dòng)，則物體甲的質(zhì)量m1最大不能超過(guò)多少？平衡中的極值問(wèn)題極值問(wèn)題：一般是指在力的變化過(guò)程中出現(xiàn)最大值和最小值問(wèn)題學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 例題5.如圖所示，質(zhì)量m＝5.2kg的金屬塊放在水平地面上，在斜向上的拉力F作用下，向右以v0＝2.0m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)．已知金屬塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g＝10m/s2.求所需拉力F的最小值．如圖所示，質(zhì)量分別為3m和m的兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球a、b，中間用一細(xì)線連接，并通過(guò)另一細(xì)線將小球a與天花板上的O點(diǎn)相連，為使小球a和小球b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，且Oa細(xì)線向右偏離豎直方向的夾角恒為37°，需要對(duì)小球b朝某一方向施加一拉力F.若已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.重力加速度為g，則當(dāng)F的大小達(dá)到最小時(shí)，Oa細(xì)線對(duì)小球a的拉力大小為(　　)A．2.4mgB．3mgC．3.2mgD．4mg(多選)如圖所示，在傾角為α的斜面上，放一質(zhì)量為m的小球，小球和斜面及擋板間均無(wú)摩擦，當(dāng)擋板繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)向水平位置的過(guò)程中(　　)A．斜面對(duì)球的支持力逐漸增大B．斜面對(duì)球的支持力逐漸減小C．擋板對(duì)小球的彈力先減小后增大D．擋板對(duì)小球的彈力先增大后減小1.如圖所示，a、b兩個(gè)小球穿在一根粗糙的固定桿上(球的小孔比桿的直徑大)，并且通過(guò)一條細(xì)繩跨過(guò)定滑輪連接．已知b球質(zhì)量為m，桿與水平面成θ角，不計(jì)滑輪的一切摩擦，重力加速度為g.當(dāng)兩球靜止時(shí)，Oa段繩與桿的夾角也為θ，Ob段繩沿豎直方向，則下列說(shuō)法正確的是(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．a(chǎn)一定受到4個(gè)力的作用B．b只可能受到2個(gè)力的作用C．繩子對(duì)a的拉力有可能等于mgD．a(chǎn)的質(zhì)量一定為mtanθ2.(多選)如圖所示，輕質(zhì)光滑滑輪兩側(cè)用輕繩連著兩個(gè)物體A與B，物體B放在水平地面上，A、B均靜止．已知A和B的質(zhì)量分別為mA、mB，繩與水平方向的夾角為θ(θ<90°)，重力加速度為g，則(　　)A．物體B受到的摩擦力可能為零B．物體B受到的摩擦力大小為mAgcosθC．物體B對(duì)地面的壓力可能為零D．物體B對(duì)地面的壓力大小為mBg－mAgsinθ3.如圖甲所示，A、B兩小球通過(guò)兩根輕繩連接并懸掛于O點(diǎn)，已知兩輕繩OA和AB的長(zhǎng)度之比為∶1，A、B兩小球質(zhì)量分別為2m和m，現(xiàn)對(duì)A、B兩小球分別施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，兩球恰好處于如圖乙的位置靜止，此時(shí)B球恰好在懸點(diǎn)O的正下方，輕繩OA與豎直方向成30°，則(　　)A．F1＝F2B．F1＝F2C．F1＝2F2D．F1＝3F24.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球通過(guò)兩根輕彈簧A、B連接，在水平外力F作用下，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧實(shí)際長(zhǎng)度相等．彈簧A、B的勁度系數(shù)分別為kA、kB，且原長(zhǎng)相等．彈簧A、B與豎直方向的夾角分別為θ與45°.設(shè)A、B中的拉力分別為FA、FB，小球直徑相比彈簧長(zhǎng)度可忽略，重力加速度為g，則(　　)A．tanθ＝B．kA＝kBC．FA＝mgD．FB＝2mg　學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 5.如圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)易起吊設(shè)施的示意圖，AC是質(zhì)量不計(jì)的撐桿，A端與豎直墻用鉸鏈連接，一滑輪固定在A點(diǎn)正上方，C端吊一重物．現(xiàn)施加一拉力F緩慢將重物P向上拉，在AC桿達(dá)到豎直前(　　)A．BC繩中的拉力FT越來(lái)越大B．BC繩中的拉力FT越來(lái)越小C．AC桿中的支撐力FN越來(lái)越大D．AC桿中的支撐力FN越來(lái)越小6.如圖所示，在豎直放置的穹形支架上，一根長(zhǎng)度不變且不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑滑輪懸掛一重物G.現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn)，另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與A點(diǎn)等高)．則在此過(guò)程中繩中拉力大小(　　)A．先變大后不變B．先變大后變小C．先變小后不變D．先變小后變大7.如圖所示，一個(gè)同學(xué)用雙手水平地夾住一疊書并使這些書懸在空中靜止，已知他用手在這疊書的兩端能施加的最大水平壓力為F＝280N，每本書重為4N，手與書之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.40，書與書之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.25，則該同學(xué)用雙手最多能水平夾住這種書的本數(shù)為(已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)A．58B．56C．37D．358.如圖所示，在水平推力作用下，物體A靜止在傾角為θ＝45°的粗糙斜面上，當(dāng)水平推力為F0時(shí)A剛好不下滑，然后增大水平推力的值，當(dāng)水平推力為F時(shí)A剛好不上滑。設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，物塊A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ<1)，則下列關(guān)系式成立的是(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．F＝F0B．F＝F0C．F＝F0D．F＝F09.(多選)如圖所示，質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上，通過(guò)最高點(diǎn)處大小不計(jì)的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B.重力加速度為g，則(　　)A．A對(duì)地面的壓力等于(M＋m)gB．A對(duì)地面的摩擦力方向向左C．A對(duì)B的支持力大小為mgD．細(xì)線對(duì)B的拉力大小為mg10.如圖所示，一質(zhì)量為M的楔形木塊放在水平桌面上，它的頂角為90°，兩底角為α和β；a、b為兩個(gè)位于斜面上質(zhì)量均為m的小木塊，已知所有接觸面都是光滑的，重力加速度為g.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑，而楔形木塊靜止不動(dòng)，這時(shí)楔形木塊對(duì)水平桌面的壓力等于(　　)A．Mg＋mgB．Mg＋2mgC．Mg＋mg(sinα＋sinβ)D．Mg＋mg(cosα＋cosβ)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司