專題01 力與物體的平衡(命題猜想)-2017年高考物理命題猜想與仿真押題(原卷版)

1、命題猜想一力與物體的平衡【考向解讀】高考仍會(huì)以選擇題為主，以受力分析、動(dòng)態(tài)平衡為考點(diǎn)其中拉力方向的變化、斜面傾角的變化、摩擦力的突變、細(xì)繩拉力的突變、彈簧彈力的變化都是動(dòng)態(tài)平衡中常出現(xiàn)的類型在平衡問題的分析中，摩擦力方向和大小的變化、滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力之間的轉(zhuǎn)換也需要引起我們的注意要求學(xué)生靈活、熟練運(yùn)用平衡問題的常規(guī)解法，準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷與求解預(yù)測(cè)2016年主要題型為選擇題或計(jì)算題，高考熱點(diǎn)主要有：受力分析、力的合成與分解、共點(diǎn)力的平衡，交匯命題點(diǎn)為帶電體(或粒子)在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的平衡問題。【命題熱點(diǎn)突破一】受力分析、物體的平衡分析受力的思路：先數(shù)研究對(duì)象有幾個(gè)接觸處，每個(gè)接觸處最多有

2、兩個(gè)力(彈力和摩擦力)。同時(shí)注意對(duì)場(chǎng)力的分析。假設(shè)法是判斷彈力、摩擦力的存在及方向的基本方法。受力分析的基本步驟：明確研究對(duì)象一一隔離物體分析一一畫受力示意圖一一驗(yàn)證受力合理性。善于變換研究對(duì)象：若不能直接判斷研究對(duì)象與接觸的物體間是否有相互作用的彈力和摩擦力，可以采用變換研究對(duì)象，借助其他物體的受力判定。例1.2016全國(guó)卷I如圖1-,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO,懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b.外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，貝“)繩OO,的張力也在一定范圍內(nèi)變化物塊b所受

3、到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化規(guī)律方法】1物體受力分析的常用方法(1)整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力(2)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)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與否對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的不同來判斷該力是否存在v=0時(shí)一定是平衡狀態(tài)嗎？不一定.3處理平衡問題的基本方法物體受三個(gè)力平衡時(shí)，利用力的合成或分解法比較簡(jiǎn)單.解平

4、衡問題建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合，需要分解的力盡可能少，物體受四個(gè)以上的力作用時(shí)一般要采用正交分解法.【變式探究】如圖所示，質(zhì)量均為m的a、b兩物體，放在兩固定的水平擋板之間，物體間用一豎直放置的輕彈簧連接，在b物體上施加水平拉力F后，兩物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g,則下列說法正確的是()a物體對(duì)水平擋板的壓力大小可能為2mga物體所受摩擦力的大小為Fb物體所受摩擦力的大小為F彈簧對(duì)b物體的彈力大小可能等于mg【命題熱點(diǎn)突破二】共點(diǎn)力作用下物體的動(dòng)態(tài)平衡例2.2016全國(guó)卷II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1-所示.用T

5、表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中()圖1-F逐漸變大，T逐漸變大BF逐漸變大，T逐漸變小F逐漸變小，T逐漸變大F逐漸變小，T逐漸變小【規(guī)律方法】求解動(dòng)態(tài)平衡問題的思想和方法基本思想：化“動(dòng)”為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”基本方法（1）解析法：畫出研究對(duì)象的受力示意圖，根據(jù)動(dòng)態(tài)變化的原因，一般是某一夾角發(fā)生變化，用三角函數(shù)表示出各個(gè)作用力與變化夾角之間的關(guān)系，從而判斷各作用力的變化.（2）圖解法：當(dāng)物體受到一個(gè)大小方向不變、一個(gè)方向不變、一個(gè)大小方向都變化的3個(gè)力作用而處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，如果題目只要求定性討論力的大小而不必進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先考慮用矢量三角形方法【變式探究】如圖所示，一

6、根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B,兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上。輕繩繞過光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（）只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小只將環(huán)A向下移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變只將環(huán)B向右移動(dòng)少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小【命題熱點(diǎn)突破三】電學(xué)中的平衡問題電磁學(xué)中的物體的平衡問題，除了涉及重力、彈力和摩擦力之外，還涉及電磁學(xué)中的靜電力、安培力和洛倫茲力.與力學(xué)中的共點(diǎn)力平衡問題一樣，電磁學(xué)中的物體平衡問題也要遵循合力為零這一平衡條件所不同的

7、是除服從力學(xué)規(guī)律之外，還要服從電磁學(xué)規(guī)律，這是解決電磁學(xué)中的物體平衡問題的兩條主線.例3.2016天津卷如圖1-所示，空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=5佰N/C，同時(shí)存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向與電場(chǎng)方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T.有一帶正電的小球，質(zhì)量m=1x10-6kg，電荷量q=2x10-6C，正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)撤掉磁場(chǎng)(不考慮磁場(chǎng)消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象)，g取10m/s2.求:圖1-小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向；從撤掉磁場(chǎng)到小球再次穿過P點(diǎn)所在的這條電場(chǎng)線經(jīng)歷的時(shí)間t.【規(guī)律方法】處理電學(xué)中的平衡問題的方法:與純力

8、學(xué)問題的分析方法一樣，學(xué)會(huì)把電學(xué)問題力學(xué)化，分析方法是選取研究對(duì)象少*整體法”或“隔離法”受力分析多了個(gè)電場(chǎng)力F=Eq或安培力=BH或洛倫茲力F=qvB列平衡方程aF合=0或Fx=0,Fr=0【變式探究】如圖所示，兩根通電直導(dǎo)體棒用四根長(zhǎng)度相等的絕緣細(xì)線懸掛于O、O2兩點(diǎn)，已知O1O2連線水平，導(dǎo)體棒靜止時(shí)絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均為e保持導(dǎo)體棒中的電流大小和方向不變，在導(dǎo)體棒所在空間加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角均增大了相同的角度，下列分析正確的是()定相同所加磁場(chǎng)的方向可能沿x軸正方向所加磁場(chǎng)的方向可能沿z軸正方向所加磁場(chǎng)的方向可能沿y軸負(fù)方向【命題熱點(diǎn)突破四】平衡中的臨界、極值問

9、題例4.將三根伸長(zhǎng)可不計(jì)的輕繩AB、BC、CD如圖所示連接，現(xiàn)在B點(diǎn)懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，為使BC繩保持水平且AB繩、CD繩與水平天花板夾角分別為60和30,需在C點(diǎn)再施加一作用力，則該力的最小值為()1A.mgB.qmgC3mg【特別提醒】物體平衡的臨界問題：當(dāng)某一物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量跟著變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)恰好出現(xiàn)變化或恰好不出現(xiàn)變化.極限分析法：通過恰當(dāng)?shù)剡x取某個(gè)變化的物理量將其推向極端(“極大”或“極小”、“極右”或“極左”等).解決中學(xué)物理極值問題和臨界問題的方法物理分析方法：就是通過對(duì)物理過程的分析，抓住臨界(或極值)條件進(jìn)行求解.數(shù)學(xué)方法：例如求二次函數(shù)

10、極值、討論公式極值、三角函數(shù)極值.【變式探究】質(zhì)量為M的木楔傾角為0,在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí)，它正好勻速下滑.如果用與木楔斜面成角的力F拉著木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個(gè)過程中始終靜止).(1)當(dāng)a=0時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求在(1)條件下木楔對(duì)水平面的摩擦力是多少？【高考真題解讀】2016江蘇卷一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8cm,在4N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2cm,彈簧未超出彈性限度，則該彈簧的勁度系數(shù)為()A.40m/NB.40N/mC.200m/ND.200N/m2016江蘇卷如圖1-所示，一只貓?jiān)谧肋吤偷貙⒆啦紡聂~缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面

11、.若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中（）圖1-桌布對(duì)魚缸摩擦力的方向向左魚缸在桌布上的滑動(dòng)時(shí)間和在桌面上的相等若貓?jiān)龃罄?，魚缸受到的摩擦力將增大若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面2016全國(guó)卷I如圖1-,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO,懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b.外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，貝y（）繩OO,的張力也在一定范圍內(nèi)變化物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化2

12、016全國(guó)卷II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1-所示.用T表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中（）圖1-F逐漸變大，T逐漸變大F逐漸變大，T逐漸變小F逐漸變小，T逐漸變大F逐漸變小，T逐漸變小2016全國(guó)卷III如圖1-所示，兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上：一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球.在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊.平衡時(shí)，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑.不計(jì)所有摩擦.小物塊的質(zhì)量為()圖1-人m3A込B.2mC.mD.2m2016浙江卷某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得圖中彈簧

13、OC的勁度系數(shù)為500N/m.如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn).在保持彈簧伸長(zhǎng)1.00cm不變的條件下：BlS2圖1-7若彈簧秤a、b間夾角為90，彈簧秤a的讀數(shù)是N(圖2中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N.若彈簧秤a、b間夾角大于90，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)、彈簧秤b的讀數(shù)傾“變大”“變小”或“不變”).2016天津卷如圖1-所示，空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=5；3N/C，同時(shí)存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向與電場(chǎng)方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T.有一帶正電的小球，質(zhì)量m=1x10

14、-6kg,電荷量q=2x10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)撤掉磁場(chǎng)(不考慮磁場(chǎng)消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象)，g取10m/s2.求：圖1-小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向；從撤掉磁場(chǎng)到小球再次穿過P點(diǎn)所在的這條電場(chǎng)線經(jīng)歷的時(shí)間t.2016天津卷電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運(yùn)行安全性的輔助制動(dòng)裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖1-所示，將形狀相同的兩根平行且足夠長(zhǎng)的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為。一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好勻速穿過，穿過時(shí)磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感

15、應(yīng)的效果與磁鐵不動(dòng)、鋁條相對(duì)磁鐵運(yùn)動(dòng)相同.磁鐵端面是邊長(zhǎng)為d的正方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對(duì)兩鋁條區(qū)域的磁場(chǎng)均可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B鋁條的高度大于d電阻率為。為研究問題方便，鋁條中只考慮與磁鐵正對(duì)部分的電阻和磁場(chǎng)，其他部分電阻和磁場(chǎng)可忽略不計(jì)，假設(shè)磁鐵進(jìn)入鋁條間以后，減少的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為g.圖1-求鋁條中與磁鐵正對(duì)部分的電流I;若兩鋁條的寬度均為b推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時(shí)速度v的表達(dá)式；在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度bZ的鋁條，磁鐵仍以速度v進(jìn)入鋁條間，試簡(jiǎn)要分析說明磁鐵在鋁條間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和速度如何變化.(2015江蘇單科，4)如

16、圖所示，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()（多選）（2015廣東理綜，19）如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面列說法正確的有（桿對(duì)地面的壓力大于自身重力繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零繩子拉力的合力與桿的重力是一對(duì)平衡力3.（多選）（2015浙江理綜，20）如圖所示，用兩根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn)，A上帶有Q=3.0 x10-6C的正電荷。兩線夾角為1

17、20，兩線上的拉力大小分別為F1和F2oA的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2kg（重力加速度取g=10m/s2；靜電力常量k=9.0 x109Nm2/C2,A、B球可視為點(diǎn)電荷），貝）A.支架對(duì)地面的壓力大小為2.0N兩線上的拉力大小F1=F2=1.9N將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小F1=1.225N，F(xiàn)2=1.0N將B移到無窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1=F2=0.866N4.（2015山東理綜，16）如圖所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A（A、B接觸面豎直），此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑。已知

18、A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為竹，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力A與B的質(zhì)量之比為（）1A.一豁2C1+卅2唧2唧25.（2015新課標(biāo)全國(guó)卷I,24）如圖所示,長(zhǎng)為10cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T,方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12V的電池相連，電路總電阻為2。已知開關(guān)斷開時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開關(guān)斷開時(shí)相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量。1biyyyyyv6.（2015浙江理綜，24）小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖甲所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長(zhǎng)L=0.1m,豎直邊長(zhǎng)H=0.3m,匝數(shù)為竹