專題1+受力分析+物體的平衡(高考定位+審題破題,含原創(chuàng)題組及)

1、高考定位受力分析、物體的平衡問題是力學(xué)的基本問題，在高考中是級要求，主要考查力的產(chǎn)生條件、力的大小方向的判斷(難點：彈力、摩擦力)、力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動態(tài)平衡問題的分析、連接體問題的分析，涉及的思想方法有：整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等高考試題命題特點：這部分知識單獨考查一個知識點的試題非常少，大多數(shù)情況都是同時涉及到幾個知識點，而且都是牛頓運動定律、功和能、電磁學(xué)的內(nèi)容結(jié)合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核考題1對物體受力分析的考查例1(雙選)如圖1所示，質(zhì)量為m的木塊A放在質(zhì)量為M的三角形斜面B上，現(xiàn)用大小均為F，方向相反的水平力分別推

2、A和B，它們均靜止不動，則()AA與B之間不一定存在摩擦力BB與地面之間可能存在摩擦力CB對A的支持力一定大于mgD地面對B的支持力的大小一定等于(Mm)g審題突破B、D選項考察地面對B的作用力故可以：先對物體A、B整體受力分析，根據(jù)平衡條件得到地面對整體的支持力和摩擦力；A、C選項考察物體A、B之間的受力，應(yīng)當(dāng)隔離，物體A受力少，故：隔離物體A受力分析，根據(jù)平衡條件求解B對A的支持力和摩擦力解析對A、B整體受力分析，如圖，受到重力(Mm)g、支持力FN和已知的兩個推力，水平方向：由于兩個推力的合力為零，故整體與地面間沒有摩擦力；豎直方向：有FN(Mm)g，故B錯誤，D正確；再對物體A受力分析

3、，受重力mg、推力F、斜面體B對A的支持力FN和摩擦力f，在沿斜面方向：當(dāng)推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量時，摩擦力的方向沿斜面向下，當(dāng)推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量時，摩擦力的方向沿斜面向上，當(dāng)推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量時，摩擦力為零，設(shè)斜面傾斜角為，在垂直斜面方向：FNmgcos Fsin ，所以B對A的支持力不一定大于mg，故A正確，C錯誤故選擇A、D.答案AD1(單選)(2014·廣東·14)如圖2所示，水平地面上堆放著原木，關(guān)于原木P在支撐點M、N處受力的方向，下列說法正確的是()AM處受到的支持力豎直向上BN處受到的支持力豎直向上CM處受到的靜摩擦

4、力沿MN方向DN處受到的靜摩擦力沿水平方向答案A解析M處支持力方向與支持面(地面)垂直，即豎直向上，選項A正確；N處支持力方向與支持面(原木接觸面)垂直，即垂直MN向上，故選項B錯誤；摩擦力與接觸面平行，故選項C、D錯誤2(單選)如圖3所示，一根輕桿的兩端固定兩個質(zhì)量均為m的相同小球A、B，用兩根細(xì)繩懸掛在天花板上，虛線為豎直線，30°，60°，求輕桿對A球的作用力()AmgB.mgC.mg D.mg答案A解析對A球受力分析如下圖，細(xì)繩對小球A的力為F1，桿對A的力為F2，把F1和mg合成，由幾何知識可得組成的三角形為等腰三角形，故F2mg.3(單選)如圖4所示，用質(zhì)量為M

5、的吸鐵石，將一張質(zhì)量為m的白紙壓在豎直固定的磁性黑板上某同學(xué)沿著黑板面，用水平向右的恒力F輕拉白紙，白紙未移動，則此時黑板對白紙的摩擦力的大小為()AF BmgC. D.答案D解析對吸鐵石和白紙整體進行受力分析，在垂直于黑板平面內(nèi)受磁引力、黑板表面的支持力，在平行于黑板平面內(nèi)受豎直向下的重力(Mm)g、水平拉力F和黑板表面的摩擦力f作用，由于紙未被拉動，所以摩擦力為靜摩擦力，根據(jù)共點力平衡條件可知，摩擦力f與(Mm)g和F的合力等值反向，因此有f，故選項D正確1合理的選取研究對象如果題目中給出的物體不止一個，在分析物體受力情況時，往往不能直接判斷它與其接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，

6、這時可以采用隔離法(或整體法)，先分析其他物體(或整體)的受力情況，再分析被研究物體的受力情況2結(jié)合運動狀態(tài)及時修正由于彈力和摩擦力都是被動力，它們的方向和大小與物體的運動狀態(tài)有密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時，除了根據(jù)力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運動狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律及時進行修正考題2對靜態(tài)平衡問題的考查例2(單選)如圖5所示，傾角為60°的斜面固定在水平面上，輕桿B端用鉸鏈固定在豎直墻上，A端頂住質(zhì)量為m、半徑為R的勻質(zhì)球并使之在圖示位置靜止，此時A與球心O的高度差為，不計一切摩擦，輕桿可繞鉸鏈自由轉(zhuǎn)動，重力加速度為g，則有()A輕桿與水平面的夾角為60°

7、;B輕桿對球的彈力大小為2mgC斜面對球的彈力大小為mgD球所受的合力大小為mg，方向豎直向上審題突破球受力的特點：輕桿B端用鉸鏈固定在豎直墻上所以輕桿上的彈力一定沿桿，支持力垂直斜面向上；由幾何知識確定輕桿與水平面的夾角，采用合成法，根據(jù)平衡條件求輕桿對球的彈力和斜面對球的彈力解析設(shè)輕桿與水平方向夾角為，由sin ，30°，故A錯誤；對球由幾何知識得，輕桿對球的彈力大小FN2mg，故B錯誤；斜面對球的彈力大小為mg，C正確；球處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受的合力大小為0，D錯誤答案C4(單選)完全相同的兩物體P、Q，質(zhì)量均為m，疊放在一起置于水平面上，如圖6所示現(xiàn)用兩根等長的細(xì)線系在兩物體上，

8、在細(xì)線的結(jié)點處施加一水平拉力F，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法不正確的是(重力加速度為g)()A物體P受到細(xì)線的拉力大小為B兩物體間的摩擦力大小為C物體Q對地面的壓力大小為2mgD地面對Q的摩擦力大小為F答案A解析兩物體都保持靜止，對P、Q整體受力分析，豎直方向受到重力2mg和地面支持力FN，根據(jù)平衡狀態(tài)則有FN2mg，Q對地面壓力大小等于支持力，選項C正確水平方向受到拉力F和地面摩擦力f，水平方向受力平衡fF，選項D正確兩段細(xì)線等長，而拉力沿水平方向設(shè)細(xì)線和水平方向夾角為，則有細(xì)線拉力FT，選項A錯誤對P受力分析水平方向受到細(xì)線拉力的水平分力FTcos 和Q對P的摩擦力f，根據(jù)P靜止平衡

9、則有f，選項B正確5(單選)在如圖所示的A、B、C、D四幅圖中，滑輪本身的重力忽略不計，滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上，一根輕繩ab繞過滑輪，a端固定在墻上，b端下面掛一個質(zhì)量都是m的重物，當(dāng)滑輪和重物都靜止不動時，圖A、C、D中桿P與豎直方向夾角均為，圖B中桿P在豎直方向上，假設(shè)A、B、C、D四幅圖中滑輪受到木桿彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD，則以下判斷中正確的是()AFAFBFCFDBFDFAFBFCCFAFCFDFB DFCFAFBFD答案B 解析設(shè)滑輪兩邊細(xì)繩的夾角為，對重物，可得繩子拉力等于重物重力mg，滑輪受到木桿彈力F等于細(xì)繩拉力的合力，即F2mgcos ，由夾角關(guān)系可得

10、FDFAFBFC，選項B正確6(單選)傾角為45°的斜面固定在墻角，一質(zhì)量分布均勻的光滑球體在大小為F的水平推力作用下靜止在如圖7所示的位置，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)球所受重力大小為G，豎直墻對球的彈力大小為F1，斜面對球的彈力大小為F2，則下列說法正確的是()AF1一定大于F BF2一定大于GCF2一定大于F DF2一定大于F1答案B解析以球為研究對象，受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件可得：F2sin GFF1F2cos 所以F2一定大于G，F(xiàn)1一定小于F，F(xiàn)2與F的大小關(guān)系不確定，F(xiàn)1和F2的大小關(guān)系也不確定，所以B正確，A、C、D錯誤共點力平衡問題的求解思路和方法1求解共點力平衡

11、問題的一般思路2常用求解方法(1)正交分解法(2)合成法考題3對動態(tài)平衡問題的考查例3(雙選)如圖8所示，傾角為的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行在a中的沙子緩慢流出的過程中，a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()Ab對c的摩擦力一定減小Bb對c的摩擦力方向可能平行斜面向上C地面對c的摩擦力方向一定向右D地面對c的摩擦力一定減小審題突破b受到c的摩擦力不一定為零，與兩物體的重力、斜面的傾角有關(guān)對bc整體研究，由平衡條件分析水平面對c的摩擦力方向和支持力的大小解析設(shè)a、b的重力分別為Ga、Gb.若GaGbsin ，b受到c的摩

12、擦力為零；若GaGbsin ，b受到c的摩擦力不為零若GaGbsin ，b受到c的摩擦力沿斜面向上，故A錯誤，B正確對b、c整體，水平面對c的摩擦力fFTcos Gacos ，方向水平向左在a中的沙子緩慢流出的過程中，則摩擦力在減小，故C錯誤，D正確答案BD7(單選)如圖9甲，手提電腦散熱底座一般設(shè)置有四個卡位用來調(diào)節(jié)角度某同學(xué)將電腦放在散熱底座上，為了獲得更好的舒適度，由原卡位4緩慢地調(diào)至卡位1(如圖乙)，電腦始終靜止在底座上，則()A電腦受到的支持力變大B電腦受到的摩擦力變小C散熱底座對電腦的作用力變大D散熱底座對電腦的作用力不變答案D 解析對筆記本電腦受力分析如圖所示，有：FNmgcos

13、 、fmgsin .由原卡位1調(diào)至卡位4，減小，靜摩擦力f減小、支持力FN增加；散熱底座對電腦的作用力的合力是支持力和靜摩擦力的合力，與重力平衡，始終是不變的，故D正確8(單選)如圖10將兩個質(zhì)量均為m的小球a、b用細(xì)線相連懸掛于O點，用力F拉小球a，使整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，且懸線Oa與豎直方向的夾角為30°，則F的最小值為()A.mg BMg C.mg D.mg答案B解析以a、b兩球為一整體進行受力分析：受重力2mg，繩子的拉力FT，拉力F，其中重力是恒力，繩子拉力FT方向恒定，根據(jù)平衡條件，整體受合外力為零，所以當(dāng)F的方向與繩子垂直時最小，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得：F2mgsi

14、n 30°mg，所以B正確，A、C、D錯誤9(單選)(2014·山東·14)如圖11所示，用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點，制成一簡易秋千，某次維修時將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長且懸掛點不變木板靜止時，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對木板拉力的大小，則維修后()AF1不變，F(xiàn)2變大BF1不變，F(xiàn)2變小CF1變大，F(xiàn)2變大DF1變小，F(xiàn)2變小答案A解析木板靜止時，木板受重力G以及兩根輕繩的拉力F2，根據(jù)平衡條件，木板受到的合力F10，保持不變兩根輕繩的拉力F2的合力大小等于重力G，保持不變，當(dāng)兩輕繩剪去一段后，兩根輕繩的拉力F2與豎

15、直方向的夾角變大，因其合力不變，故F2變大選項A正確，選項B、C、D錯誤1當(dāng)受力物體的狀態(tài)發(fā)生“緩慢”變化時，物體所處的狀態(tài)仍為平衡狀態(tài)，分析此類問題的方法有解析法和矢量三角形法2分析動態(tài)平衡問題時需注意以下兩個方面：(1)在動態(tài)平衡問題中，一定要抓住不變的量(大小或方向)，此題中不變的量是力F3和F1的合力的大小和方向，然后分析其他量的變化(2)當(dāng)物體受到一個大小和方向都不變、一個方向不變、一個大小和方向都變化的三個力作用，且題目只要求定性討論力的大小而不必進行定量計算時，首先考慮用圖解法考題4應(yīng)用平衡條件解決電學(xué)平衡問題例4(雙選)(6分)如圖12所示，粗糙程度均勻的絕緣空心斜面ABC放置

16、在水平面上，CAB30°，斜面內(nèi)部O點(與斜面無任何連接)固定一個正點電荷，一帶負(fù)電可視為質(zhì)點的小物體可以分別靜止在M、P、N點，P為MN的中點，OMON，OMAB，則下列判斷正確的是()A小物體在M、P、N點靜止時一定都是受4個力B小物體靜止在P點時受到的摩擦力最大C小物體靜止在P點時受到的支持力最大D小物體靜止在M、N點時受到的支持力相等解析對小物體分別在三處靜止時進行受力分析，如圖：結(jié)合平衡條件小物體在P、N兩點時一定受四個力的作用，而在M處不一定，故A錯誤；小物體靜止在P點時，摩擦力fmgsin 30°，設(shè)小物體靜止在M、N點時，庫侖力為F，則小物體靜止在N點時fm

17、gsin 30°Fcos 30°，小物體靜止在M點時fmgsin 30°Fcos 30°，可見小物體靜止在N點時所受摩擦力最大，故B錯誤；小物體靜止在P點時，設(shè)庫侖力為F，受到的支持力FNmgcos 30°F，小物體靜止在M、N點時：FNmgcos 30°Fsin 30°，由庫侖定律知FF，故FNFN，即小物體靜止在P點時受到的支持力最大，靜止在M、N點時受到的支持力相等，故C、D正確 答案CD(2014·江蘇·13)(15分)如圖13所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，長為3d，導(dǎo)軌

18、平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為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)做勻速運動，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，重力加速度為g.求：(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)；(2)導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小v；(3)整個運動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案(1)tan (2)(3)2mgdsin 解析(1)在絕緣涂層上導(dǎo)體棒受力平衡mgsin mgcos 解得導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)tan .(2)在光滑導(dǎo)軌上感應(yīng)電動勢：EBL

19、v感應(yīng)電流：I安培力：F安BIL受力平衡的條件是：F安mgsin 解得導(dǎo)體棒勻速運動的速度v.(3)摩擦生熱：QTmgdcos 根據(jù)能量守恒定律知：3mgdsin QQTmv2解得電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q2mgdsin .知識專題練訓(xùn)練1題組1物體受力分析1(單選)如圖1所示，A、B、C三物塊疊放并處于靜止?fàn)顟B(tài)，水平地面光滑，其它接觸面粗糙，則()AA與墻面間存在壓力 BA與墻面間存在靜摩擦力CA物塊共受4個力作用 DB物塊共受4個力作用答案D 解析以三個物塊組成的整體為研究對象，水平方向上：地面光滑，對C沒有摩擦力，根據(jù)平衡條件得知，墻對A沒有壓力，因而也沒有摩擦力，故A、B錯誤對A物塊，受到重力

20、、B的支持力和B對A的摩擦力三個力作用，故C錯誤先對A、B整體研究：水平方向上，墻對A沒有壓力，則由平衡條件分析可知，C對B沒有摩擦力再對B分析：受到重力、A的壓力和A對B的摩擦力、C的支持力，共受四個力作用，故D正確2(單選)輕質(zhì)彈簧A的兩端分別連在質(zhì)量均為m的小球上，兩球均可視為質(zhì)點另有兩根與A完全相同的輕質(zhì)彈簧B、C，且B、C的一端分別與兩個小球相連，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牽住，如圖2所示適當(dāng)調(diào)節(jié)手的高度與用力的方向，保持B彈簧軸線跟豎直方向夾角為37°不變(已知sin 37°0.6，cos 37°0.8)，當(dāng)彈簧C的拉力最小時，B、C兩彈

21、簧的形變量之比為()A11 B35 C43 D54答案C 解析以兩球和彈簧A組成的整體為研究對象，受力分析如圖所示，由合成法知當(dāng)C彈簧與B彈簧垂直時，彈簧C施加的拉力最小，由幾何關(guān)系知FTBFTC43.3(雙選)如圖3所示，固定的半球面右側(cè)是光滑的，左側(cè)是粗糙的，O點為球心，A、B為兩個完全相同的小物塊(可視為質(zhì)點)，小物塊A靜止在球面的左側(cè)，受到的摩擦力大小為F1，對球面的壓力大小為FN1；小物塊B在水平力F2作用下靜止在球面的右側(cè)，對球面的壓力大小為FN2，已知兩小物塊與球心連線和豎直方向的夾角均為，則()AF1F2cos 1 BF1F2sin 1CFN1FN2cos21 DFN1FN2s

22、in21答案AC 解析分別對A、B兩個相同的小物塊受力分析，如圖，由平衡條件，得：F1mgsin FN1mgcos 同理：F2mgtan FN2故cos ，cos2.4(單選)如圖4所示，在粗糙水平面上放置A、B、C、D四個小物塊，各小物塊之間由四根完全相同的輕彈簧相互連接，正好組成一個菱形，BAD120°，整個系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)已知A物塊所受的摩擦力大小為f，則D物塊所受的摩擦力大小為()A.f BF C.f D2f答案C解析已知A物塊所受的摩擦力大小為f，設(shè)每根彈簧的彈力為F，則有：2Fcos 60°f，對D：2Fcos 30°f，解得：fFf.題組2靜態(tài)平衡問

23、題5(單選)如圖5所示，登山者連同設(shè)備總重量為G.某時刻纜繩和豎直方向的夾角為，若登山者手拉纜繩的力大小也為G，則登山者腳對巖石的作用力()A方向水平向右 B方向斜向右下方C大小為Gtan D大小為Gsin 答案B 解析以登山者為研究對象，受力如圖，根據(jù)共點力平衡條件得知：FN與G和FT的合力大小相等、方向相反，所以FN方向斜向左上方，則由牛頓第三定律得知登山者腳對巖石的作用力方向斜向右下方由力的合成法得：FN2Gcos(180°)2Gsin .6(雙選)如圖6所示，質(zhì)量為M的木板C放在水平地面上，固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細(xì)繩a和b連接小球A和小球B，小球A、B的質(zhì)量分別為m

24、A和mB，當(dāng)與水平方向成30°角的力F作用在小球B上時，A、B、C剛好相對靜止一起向右勻速運動，且此時繩a、b與豎直方向的夾角分別為30°和60°，則下列判斷正確的是()A力F的大小為2 mBgB地面對C的支持力等于(MmAmB)gC地面對C的摩擦力大小為mBgDmAmB答案CD 解析對小球B受力分析，水平方向：Fcos 30°FTbcos 30°，得：FTbF，豎直方向：Fsin 30°FTbsin 30°mBg，解得：FmBg，故A錯誤；對小球A受力分析，豎直方向：mAgFTbsin 30°FTasin 60&

25、#176; 水平方向：FTasin 30°FTbsin 60°聯(lián)立得：mAmB，故D正確；以A、B、C整體為研究對象受力分析，豎直方向：FNFsin 30°(MmAmB)g可見FN小于(MmAmB)g，故B錯誤；水平方向：fFcos 30°mBgcos 30°mBg，故C正確7(單選)體育器材室里，籃球擺放在如圖7所示的球架上已知球架的寬度為d，每個籃球的質(zhì)量為m、直徑為D，不計球與球架之間的摩擦，則每個籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為()A.mg B. C. D.答案C 解析籃球受力平衡，設(shè)一側(cè)球架的彈力與豎直方向的夾角為，如圖，由平衡條件，F(xiàn)1F

26、2，而cos ，則F1F2，選項C正確8(雙選)如圖8所示，在粗糙水平地面上放著一個截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑半圓球B，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)已知A、B兩物體的質(zhì)量分別為mA和mB，則下列說法正確的是()AA物體對地面的壓力大小為mAgBA物體對地面的壓力大小為(mAmB)gCB物體對A物體的壓力大于mBgD地面對A物體沒有摩擦力 答案BC 解析對A、B整體受力分析，豎直方向：FNA(mAmB)g，水平方向：fAFNB，選項A、D錯誤，選項B正確；B受重力、A的支持力FNAB、墻面的彈力FNB，故FNAB，選項C正確題組3動態(tài)平衡問題9(單選)如圖9所示，三根細(xì)線共系于O點，

27、其中OA在豎直方向上，OB水平并跨過定滑輪懸掛一個重物，OC的C點固定在地面上，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)若OC加長并使C點左移，同時保持O點位置不變，裝置仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，則細(xì)線OA上拉力FA和OC上的拉力FC與原先相比是()AFA、FC都減小 BFA、FC都增大CFA增大，F(xiàn)C減小 DFA減小，F(xiàn)C增大答案A 解析O點受FA、FB、FC三個力平衡，如圖當(dāng)按題示情況變化時，OB繩的拉力FB不變，OA繩拉力FA的方向不變，OC繩拉力FC的方向與拉力FB方向的夾角減小，保持平衡時FA、FC的變化如虛線所示，顯然都是減小了10(雙選)如圖10所示，物體A、B用細(xì)繩與彈簧連接后跨過滑輪，A靜止在傾角為45°的粗糙斜面上，B懸掛著已知質(zhì)量mA3mB，不計滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45°減小到30°，且A、B仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么下列說法中正確的是()A彈簧的彈力大小將不變B物體A對斜面的壓力將減小C物體A受到的靜摩擦力將減小D彈簧的彈力及A受到的靜摩擦力都不變答案AC 解析彈簧彈力等于B物體的重力，即彈簧彈力不變，故A項正確；對A物體進行受力分析，列平衡方程可知，C項正確，D項錯誤；根據(jù)FNmAgcos ，當(dāng)傾角減小時，A物體對斜面壓力變大，故B項錯誤11 (單選)如圖11所示，兩塊相互垂直的光滑擋板OP、OQ，OP豎直放置，小球a、b