1、第1講力與物體的平衡,1.(2016江蘇單科，1)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm，在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm，彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為(),A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m,答案D,2.(2015江蘇單科，4)如圖1所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是(),圖1,解析天平處于平衡狀態(tài)，說(shuō)明線圈受到的重力和安培力的合力等于兩側(cè)砝碼重力差，根據(jù)安培力公式FBIL知處于磁場(chǎng)中的

2、導(dǎo)體受安培力作用的有效長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所受安培力越大，磁場(chǎng)發(fā)生微小變化，安培力變化越大，天平越容易失去平衡，由圖知選項(xiàng)A中導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度最大，所以A正確。,答案A,3.(2014江蘇單科，13)如圖2所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g。求：,(1)導(dǎo)體棒與涂層間

3、的動(dòng)摩擦因數(shù)； (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v； (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。,圖2,考 情 分 析,力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡是高考中的熱點(diǎn)，主要考查對(duì)共點(diǎn)力作用下物體的受力分析以及平衡條件的應(yīng)用。以選擇題形式呈現(xiàn)，難度相對(duì)較低，命題突出受力分析、力的合成與分解方法的考查，也常將受力分析與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系進(jìn)行綜合，題型為計(jì)算題。,單個(gè)物體的平衡,規(guī) 律 方 法,1.靜態(tài)平衡問(wèn)題：應(yīng)先分析物體的受力情況，再根據(jù)平衡條件列出相應(yīng)方程，解方程并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。 2.動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,3.求解共點(diǎn)力平衡問(wèn)題常用的方法 (1)力的合成法：對(duì)研究對(duì)象受力分析后，應(yīng)用平行四邊形定則(或

4、三角形定則)求合力的方法。力的合成法常用于僅受三個(gè)共點(diǎn)力作用且保持平衡。 (2)正交分解法：把物體受到的各力都分解到互相垂直的兩個(gè)方向上,然后分別列出兩個(gè)方向上合力為零的方程并求解。當(dāng)物體受四個(gè)及四個(gè)以上共點(diǎn)力作用而平衡時(shí)，一般采用正交分解法。 (3)圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫(huà)出不同狀態(tài)下力的矢量圖(畫(huà)在同一個(gè)圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長(zhǎng)度變化情況判斷各個(gè)力的變化情況。 用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題時(shí)要在矢量三角形中確定不變的量和改變的量。,1.(2016全國(guó)卷，14)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O，如圖

5、3所示。用T表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中(),精 典 題 組,圖3,A.F逐漸變大，T逐漸變大 B.F逐漸變大，T逐漸變小 C.F逐漸變小，T逐漸變大 D.F逐漸變小，T逐漸變小,解析對(duì)O點(diǎn)受力分析如圖所示，F(xiàn)與T的變化情況如圖，由圖可知在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中，F(xiàn)逐漸變大，T逐漸變大，故選項(xiàng)A正確。,答案A,2.(2016揚(yáng)州二模)如圖4所示，位于固定的傾角為45的粗糙斜面上的小物塊P，受到一沿斜面向上的拉力F，沿斜面勻速上滑。現(xiàn)把力F的方向變?yōu)樨Q直向上而大小不變，仍能使物塊P沿斜面保持原來(lái)的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(),圖4,答案C,3.(2016沭陽(yáng)中學(xué)

6、)將一光滑輕桿固定在地面上，桿與地面間夾角為，一光滑輕環(huán)套在桿上。一個(gè)大小和質(zhì)量都不計(jì)的滑輪用輕繩OP懸掛在天花板上，用另一輕繩通過(guò)滑輪系在輕環(huán)上，用手拉住輕繩另一端并使OP恰好在豎直方向，如圖5所示。現(xiàn)水平向右拉繩，當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動(dòng)時(shí)，OP繩與天花板之間的夾角為(),圖5,答案D,多個(gè)物體的平衡,規(guī) 律 方 法,1.受力分析時(shí)的“兩點(diǎn)注意” (1)在分析兩個(gè)或兩個(gè)以上物體間的相互作用時(shí)，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析。 (2)當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí)，可轉(zhuǎn)移研究對(duì)象，先分析另一個(gè)物體的受力，再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力，此法叫“轉(zhuǎn)移研究對(duì)象法”。,2.處理平衡問(wèn)題的基本思路,

7、1.(多選)如圖6所示，甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為的粗糙斜面體上，斜面體始終保持靜止，則下列判斷正確的是(),精 典 題 組,圖6,A.物體甲一定受到4個(gè)力的作用 B.物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下 C.物體乙所受的摩擦力不可能為零 D.水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用,解析若彈簧對(duì)甲向上的彈力大小恰好等于m甲gsin ，則甲只受三個(gè)力作用，A、B錯(cuò)誤；因彈簧對(duì)乙有沿斜面向下的彈力，乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用，C正確；對(duì)甲、乙和斜面整體受力分析，由水平方向合力為零可得，水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用，D正確。 答案CD

8、,2.將一橫截面為扇形的物體B放在水平面上，一小滑塊A放在物體B上，如圖7所示，除了物體B與水平面間的摩擦力之外，其余接觸面的摩擦力均可忽略不計(jì)，已知物體B的質(zhì)量為M，滑塊A的質(zhì)量為m，當(dāng)整個(gè)裝置靜止時(shí)，滑塊A與物體B接觸的一面與豎直擋板之間的夾角為。已知重力加速度為g，則下列選項(xiàng)正確的是(),圖7,答案C,3. (多選)如圖8所示，用一段繩子把輕質(zhì)滑輪吊裝在A點(diǎn)，一根輕繩跨過(guò)滑輪，繩的一端拴在井中的水桶上，人用力拉繩的另一端，滑輪中心為O點(diǎn)，人所拉繩子與OA的夾角為，拉水桶的繩子與OA的夾角為。人拉繩沿水平面向左運(yùn)動(dòng)，把井中質(zhì)量為m的水桶勻速提上來(lái)，人的質(zhì)量為M，重力加速度為g，在此過(guò)程中，

9、以下說(shuō)法正確的是(),圖8,A.始終等于 B.吊裝滑輪的繩子上的拉力逐漸變大 C.地面對(duì)人的摩擦力逐漸變大 D.地面對(duì)人的支持力逐漸變大,解析水桶勻速上升，拉水桶的輕繩中的拉力T始終等于mg，對(duì)滑輪受力分析如圖甲所示，,垂直于OA方向有Tsin Tsin ，所以，沿OA方向有FTcos Tcos 2Tcos ，人向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中變大，所以和均變大，吊裝滑輪的繩子上的拉力F變小，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)人受力分析如圖乙所示，逐漸變大，水平方向有fTsin ，地面對(duì)人的摩擦力逐漸變大，豎直方向有FNTcos Mg，地面對(duì)人的支持力FNMgTcos 逐漸變大，選項(xiàng)C、D正確。 答案ACD,電磁場(chǎng)中的平

10、衡問(wèn)題,規(guī) 律 方 法,1.帶電體的平衡問(wèn)題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場(chǎng)力電場(chǎng)力、安培力或洛倫茲力。,(1),2.處理電學(xué)中平衡問(wèn)題的方法： 與純力學(xué)問(wèn)題的分析方法一樣，學(xué)會(huì)把電學(xué)問(wèn)題力學(xué)化。,1.(2016南京二模)均勻帶正電的薄圓盤(pán)的右側(cè)，用絕緣細(xì)線A、B懸掛一根水平通電直導(dǎo)線ab，電流方向由a到b，導(dǎo)線平行于圓盤(pán)平面。現(xiàn)圓盤(pán)繞過(guò)圓心的水平軸沿如圖9所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)線仍然豎直，與圓盤(pán)靜止時(shí)相比，下列說(shuō)法正確的是(),精 典 題 組,圖9,A.細(xì)線所受彈力變小 B.細(xì)線所受彈力不變 C.細(xì)線所受彈力變大 D.若改變圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，細(xì)線所受彈力變大 解析圓盤(pán)靜止時(shí)，通電直導(dǎo)線受到豎

11、直向上的彈力和豎直向下的重力，兩者等大反向，合力為零。當(dāng)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則，圓盤(pán)產(chǎn)生水平向右的磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則，通電直導(dǎo)線受到方向向下的安培力，故細(xì)線所受的彈力變大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；若改變圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，通電直導(dǎo)線受到的安培力方向向上，細(xì)線所受的彈力變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案C,2.(多選) (2016鹽城三模)某老師用圖10所示裝置探究庫(kù)侖力與電荷量的關(guān)系。A、B是可視為點(diǎn)電荷的兩帶電小球，用絕緣細(xì)線將A懸掛，實(shí)驗(yàn)中在改變電荷量時(shí)，移動(dòng)B并保持A、B連線與細(xì)線垂直。用Q和q表示A、B的電荷量，d表示A、B間的距離，(不是很小)表示細(xì)線與豎直方向的夾角，x表示A偏離O點(diǎn)的水

12、平距離，實(shí)驗(yàn)中(),圖10,A.d應(yīng)保持不變 B.B的位置在同一圓弧上 C.x與電荷量乘積Qq成正比 D.tan 與A、B間庫(kù)侖力成正比,答案ABC,3.如圖11所示,將長(zhǎng)為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)金屬棒中通以0.4 A的電流時(shí)，彈簧恰好不伸長(zhǎng)。g10 m/s2。,圖11,(1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?(2)當(dāng)金屬棒中通過(guò)大小為0.2 A、方向由a到b的電流時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)1 cm。如果電流方向由b到a，而電流大小不變，則彈簧伸長(zhǎng)又是多少？,答案(1)0.5 T(2)3 cm,高頻考點(diǎn)一整體法與隔離法

13、的綜合應(yīng)用,解題方略解題中的“一題多變”是通過(guò)轉(zhuǎn)化題目中的條件和所求問(wèn)題，生成多道不同的、新的題目。此項(xiàng)練習(xí)能使同學(xué)們觸類旁通，更加熟練地掌握解題方法，培養(yǎng)靈活解題的能力，同時(shí)訓(xùn)練同學(xué)們思維的變通性和邏輯性，能開(kāi)拓思維的廣度和深度，提升同學(xué)們的解題推理能力。,【典例】 如圖12所示，兩段等長(zhǎng)細(xì)線串接著兩個(gè)質(zhì)量相等的小球a、b，并懸掛于O點(diǎn)?，F(xiàn)在兩個(gè)小球上分別加上水平方向的外力，其中作用在b球上的力為F、作用在a球上的力為2F，則此裝置平衡時(shí)的位置可能是下列圖中的(),圖12,答案C,變式1改變物體的受力情況,如圖13所示，兩段等長(zhǎng)絕緣細(xì)線將質(zhì)量分別為2m、m的小球A、B懸掛在O點(diǎn)，小球A、B分

14、別帶有4q和q的電荷量，不考慮A、B兩小球之間的作用力，當(dāng)系統(tǒng)處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中并靜止時(shí)，可能出現(xiàn)的狀態(tài)應(yīng)是(),圖13,答案D,變式2改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如圖所示，車廂里懸掛著兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的小球(下面球的質(zhì)量為m1)，當(dāng)車廂向右做勻加速運(yùn)動(dòng)(空氣阻力不計(jì))，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，下列各圖中正確的是(),答案B,變式3改變物體所處的情境,如圖14所示，有三根長(zhǎng)度皆為l1.0 m的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端分別掛有質(zhì)量均為m1.0102 kg的帶電小球A和B，它們的電荷量分別為q和q，q1.0107 C。A、B之間用第三根線連接起來(lái)。空間存在大小為E1.0106 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向