【高考物理題型歸納】力與物體的平衡

1、百度空間“稚子居”整理收集稚言智語志斂于中，中庸為道本資料來源于七彩教育網(wǎng)力與物體的平衡題型一：常規(guī)力平衡問題解決這類問題需要注意：此類題型常用分解法也可以用合成法，關(guān)鍵是找清力及每個力的方向和大小表示！多為雙方向各自平衡，建立各方向上的平衡方程后再聯(lián)立求解。 例1一個質(zhì)量m的物體放在水平地面上,物體與地面間的摩擦因數(shù)為,輕彈簧的一端系在物體上,如圖所示.當用力F與水平方向成角拉彈簧時,彈簧的長度伸長x，物體沿水平面做勻速直線運動.求彈簧的勁度系數(shù).解析可將力F正交分解到水平與豎直方向，再從兩個方向上尋求平衡關(guān)系！水平方向應(yīng)該是力F的分力Fcos與摩擦力平衡，而豎直方向在考慮力的時候，不能只考

2、慮重力和地面的支持力，不要忘記力F還有一個豎直方向的分力作用！水平： Fcos=FN 豎直：FN Fsin=mg F=kx 聯(lián)立解出：k=變式訓練1 如圖，質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上，先用平行于斜面的推力F1作用于物體上，能使其能沿斜面勻速上滑，若改用水平推力作用于物體上，也能使物體沿斜面勻速上滑，則兩次力之比F1/F2=?題型二：動態(tài)平衡與極值問題解決這類問題需要注意：（1）三力平衡問題中判斷變力大小的變化趨勢時，可利用平行四邊形定則將其中大小和方向均不變的一個力，分別向兩個已知方向分解，從而可從圖中或用解析法判斷出變力大小變化趨勢，作圖時應(yīng)使三力作用點O的位置保持不變（2）一個物體受

3、到三個力而平衡，其中一個力的大小和方向是確定的，另一個力的方向始終不改變，而第三個力的大小和方向都可改變，問第三個力取什么方向這個力有最小值，當?shù)谌齻€力的方向與第二個力垂直時有最小值，這個規(guī)律掌握后，運用圖解法或計算法就比較容易了例2 圖2-5-3如圖2-5-3所示，用細線AO、BO懸掛重力，BO是水平的，AO與豎直方向成角如果改變BO長度使角減小，而保持O點不動，角（ < 450）不變，在角減小到等于角的過程中，兩細線拉力有何變化？解析圖2-5-3(解)取O為研究對象，O點受細線AO、BO的拉力分別為F1、F2，掛重力的細線拉力F3 = mgF1、F2的合力F與F3大小相等方向相反又因

4、為F1的方向不變，F(xiàn)的末端作射線平行于F2，那么隨著角的減小F2末端在這條射線上移動，如圖2-5-3(解)所示由圖可以看出，F(xiàn)2先減小，后增大，而F1則逐漸減小變式訓練2如圖所示，輕繩的一端系在質(zhì)量為m的物體上，另一端系在一個圓環(huán)上，圓環(huán)套在粗糙水平橫桿MN上，現(xiàn)用水平力F拉繩上一點，使物體處在圖中實線位置.然后改變F的大小使其緩慢下降到圖中虛線位置，圓環(huán)仍在原來位置不動，則在這一過程中，水平拉力F、環(huán)與橫桿的摩擦力f和環(huán)對桿的壓力N的變化情況是( )A.F逐漸減小，f逐漸增大，N逐漸減小B.F逐漸減小，f逐漸減小，N保持不變C.F逐漸增大，f保持不變，N逐漸增大D.F逐漸增大，f逐漸增大，N

5、保持不變變式訓練3如圖所示，小球用細線拴住放在光滑斜面上，用力推斜面向左運動，小球緩慢升高的過程中，細線的拉力將：( )A.先增大后減小 B.先減小后增大C.一直增大 D.一直減小變式訓練4如圖是給墻壁粉刷涂料用的“涂料滾”的示意圖使用時，用撐竿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下緩緩滾動，把涂料均勻地粉刷到墻上撐竿的重量和墻壁的摩擦均不計，而且撐竿足夠長，粉刷工人站在離墻壁一定距離處緩緩上推涂料滾，該過程中撐竿對涂料滾的推力為F1，涂料滾對墻壁的壓力為F2，以下說法正確的是 （ ）（A）F1增大 ， F2減?。˙）F1減小， F2 增大（C）F1、F2均增大（D）F1、F2均減小題型三：連接體的平

6、衡問題解決這類問題需要注意：由于此類問題涉及到兩個或多個物體，所以應(yīng)注意整體法與隔離法的靈活應(yīng)用。考慮連接體與外界的作用時多采用整體法，當分析物體間相互作用時則應(yīng)采用隔離法。例3圖2-5-1圖2-5-1(解)有一個直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙OB豎直向下，表面光滑OA上套有小環(huán)P，OB套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可以忽略、不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡，如圖2-5-1所示現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達到平衡，那么移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)相比較，AO桿對P的支持力FN和細繩上的拉力F的變化情況是：（ ） AFN不變，F(xiàn)變大 BFN不變，F(xiàn)變小 CF

7、N變大，F(xiàn)變大 DFN變大，F(xiàn)變小解析選擇環(huán)P、Q和細繩為研究對象在豎直方向上只受重力和支持力FN的作用，而環(huán)動移前后系統(tǒng)的重力保持不變，故FN保持不變?nèi)…h(huán)Q為研究對象，其受如圖2-5-1(解)所示Fcos = mg，當P環(huán)向左移時，將變小，故F變小，正確答案為B變式訓練5如圖所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的內(nèi)表面光滑。一根輕質(zhì)桿的兩端固定有兩個小球，質(zhì)量分別是m1，m2. 當它們靜止時，m1、m2與球心的連線跟水平面分別成60°，30°角，則碗對兩小球的彈力大小之比是（ ）A1：2BC1：D：2題型四：相似三角形在平衡中的應(yīng)用例4圖2-5-2如圖2

8、-5-2所示，輕繩的A端固定在天花板上，B端系一個重力為G的小球，小球靜止在固定的光滑的大球球面上已知AB繩長為l，大球半徑為R，天花板到大球頂點的豎直距離AC = d，ABO > 900求繩對小球的拉力和大球?qū)π∏虻闹С至Φ拇笮。ㄐ∏蚩梢暈橘|(zhì)點）圖1.4-2(解)解析小球為研究對象，其受力如圖1.4.2(解)所示繩的拉力F、重力G、支持力FN三個力構(gòu)成封閉三解形，它與幾何三角形AOB相似，則根據(jù)相似比的關(guān)系得到：=，于是解得F = G，F(xiàn)N = G點評本題借助于題設(shè)條件中的長度關(guān)系與矢量在角形的特殊結(jié)構(gòu)特點，運用相似三角形巧妙地回避了一些較為繁瑣的計算過程變式訓練6如圖所示，一輕桿兩端

9、固結(jié)兩個小球A、B，mA=4mB，跨過定滑輪連接A、B的輕繩長為L，求平衡時OA、OB分別為多長？ 變式訓練7如圖所示，豎直絕緣墻壁上固定一個帶電質(zhì)點A，A點正上方的P點用絕緣絲線懸掛另一質(zhì)點B，A、B兩質(zhì)點因為帶電而相互排斥，致使懸線與豎直方向成角.由于漏電A、B兩質(zhì)點的帶電量緩慢減小，在電荷漏完之前，關(guān)于懸線對懸點P的拉力F1大小和A、B間斥力F2在大小的變化情況，下列說法正確的是 （ ）圖14AF1保持不變BF1先變大后變 CF2保持不變D.F2逐漸減小 二、復合場中的物體平衡：題型五：重力場與電場中的平衡問題解決這類問題需要注意：重力場與電場的共存性以及帶電體受電場力的方向問題和帶電體

10、之間的相互作用。 例5在場強為E，方向豎直向下的勻強電場中，有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球，電荷量分別為+2q和-q，兩小球用長為L的絕緣細線相連，另用絕緣細線系住帶正電的小球懸掛于O點處于平衡狀態(tài)，如圖14所示，重力加速度為g，則細繩對懸點O的作用力大小為_兩球間細線的張力為 .解析2mg+Eq mgEq2kq2/L2變式訓練8已知如圖所示,帶電小球A、B的電荷量分別為QA、QB，OA=OB，都用長為L的絲線懸掛于O點。靜止時A、B相距為d，為使平衡時A、B間距離減小為d/2，可采用的方法是（ ）A 將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的兩倍B 將小球B的質(zhì)量增加為原來的8倍C 將小球A、B的電荷都減

11、少為原來的一半D 將小球A、B的電荷都減少為原來的一半，同時將小球B的質(zhì)量增加為原來的2倍題型六：重力場與磁場中的平衡問題解決這類問題需要注意：此類題型需注意安培力的方向及大小問題，能畫出正確的受力分析平面圖尤為重要。 例6 在傾角為的光滑斜面上，放置一通有電流I、長L、質(zhì)量為m的導體棒，如圖所示，試求:(1)使棒靜止在斜面上，外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B最小值和方向.(2)使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強磁場磁感應(yīng)強度B的最小值和方向.解析(1)，垂直斜面向下(2)，水平向左變式訓練9質(zhì)量為m的通電細桿ab置于傾角為的導軌上，導軌的寬度為d，桿ab與導軌間的摩擦因數(shù)為.有電流時，ab恰

12、好在導軌上靜止，如圖所示.圖(b)中的四個側(cè)視圖中，標出了四種可能的勻強磁場方向，其中桿ab與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是().答案:AB變式訓練10如圖（a），圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸.Q中通有變化電流，電流隨時間變化的規(guī)律如圖（b）所示.P所受的重力為G，桌面對P的支持力為N，則（ ）A.t1時刻NG B.t2時刻NG C.t3時刻NG D.t4時刻N=G變式訓練11如圖所示，上下不等寬的平行金屬導軌的EF和GH兩部分導軌間的距離為2L，I J和MN兩部分導軌間的距離為L，導軌豎直放置，整個裝置處于水平向里的勻強磁場中，金屬桿ab和cd的質(zhì)量均為

13、m，都可在導軌上無摩擦地滑動，且與導軌接觸良好，現(xiàn)對金屬桿ab施加一個豎直向上的作用力F，使其勻速向上運動，此時cd處于靜止狀態(tài)，則F的大小為（ ）A2mg B3mg C4mg Dmg題型七：重力場、電場、磁場中的平衡問題解決這類問題需要注意：應(yīng)區(qū)分重力、電場力、磁場力之間的區(qū)別及各自的影響因素。 例7 如圖1-5所示，勻強電場方向向右，勻強磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為帶電量為q的微粒以速度與磁場垂直、與電場成45角射入復合場中，恰能做勻速直線運動，求電場強度E的大小，磁感強度B的大小。解析由于帶電粒子所受洛侖茲力與垂直，電場力方向與電場線平行，知粒子必須還受重力才能做勻速直線運動。假設(shè)粒

14、子帶負電受電場力水平向左，則它受洛侖茲力就應(yīng)斜向右下與垂直，這樣粒子不能做勻速直線運動，所以粒子應(yīng)帶正電，畫出受力分析圖根據(jù)合外力為零可得， （1） （2）由（1）式得，由（1），（2）得變式訓練12如圖所示，勻強磁場沿水平方向，垂直紙面向里，磁感強度B=1T，勻強電場方向水平向右，場強E=10N/C。一帶正電的微粒質(zhì)量m=2×10-6kg，電量q=2×10-6C，在此空間恰好作直線運動，問：（1）帶電微粒運動速度的大小和方向怎樣？（2）若微粒運動到P點的時刻，突然將磁場撤去，那么經(jīng)多少時間微粒到達Q點？（設(shè)PQ連線與電場方向平行） 變式訓練參考答案變式訓練1：按甲圖，F(xiàn)1=mgsinmgcos按乙圖，采用正交分解法x方向 F2cosfmgsin=0y方向 NF2sinmgsin=0上式聯(lián)立得變式訓練2 B 變式訓練3B變式訓練4 D變式訓練5 B變式訓練6解析：采用隔離法分別以小球A、B為研究對象并對它們進行受力分析（如圖所示）可以看