高考物理一輪復(fù)習(xí)方略關(guān)鍵能力題型突破2-3受力分析共點(diǎn)力的平衡

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()【通型通法】1.題型特征：受力分析。2.思維導(dǎo)引：【解析】選C。A項(xiàng)中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡可得小球受到的彈力應(yīng)豎直向上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B項(xiàng)中若左邊的繩有拉力，則豎直向上的繩就會(huì)發(fā)生傾斜，所以左邊的繩沒(méi)有拉力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C項(xiàng)中球與球相接觸的彈力方向，垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面(即在兩球心的連線上)，墻對(duì)球的彈力過(guò)球心垂直于墻，指向小球，選項(xiàng)C正確；D項(xiàng)中球與面接觸的彈力方向，過(guò)接觸點(diǎn)垂直于接觸面，指向球心，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！九e一反三】分析表中A球的受力情況。注意所有接觸面均光滑。母題變式1變式2變式3【解析】變式1變式2變式31.受力分析的四個(gè)步驟：2.受力分析的四種方法：方法步驟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)行受力分析的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)行受力分析的方法假設(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)行分析求解的方法【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示，在豎直向上的恒力F作用下，a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于它們受力情況的說(shuō)法正確的是()A.a一定受到4個(gè)力可能受到4個(gè)力與墻壁之間一定有彈力和摩擦力與b之間一定有摩擦力【解析】選A、D。將a、b看成整體，其受力圖如圖甲所示，說(shuō)明a與墻壁之間沒(méi)有彈力和摩擦力作用；對(duì)物體b進(jìn)行受力分析，如圖乙所示，b受到3個(gè)力作用，所以a受到4個(gè)力作用?？键c(diǎn)二共點(diǎn)力平衡問(wèn)題正交分解法的應(yīng)用【典例2】(2019·全國(guó)卷Ⅱ)物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為33，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N，則物塊的質(zhì)量最大為kg 3kg kg 3kg【通型通法】1.題型特征：多力作用下，物體處于平衡狀態(tài)。2.思維導(dǎo)引：【解析】選A。對(duì)物塊受力分析如圖所示，由平衡條件得，沿斜面方向Fmgsin30°Ff=0，沿垂直斜面方向FNmgcos30°=0，又Ff=μFN，聯(lián)立方程解得m=150kg。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。合成法或分解法的應(yīng)用【典例3】(2019·全國(guó)卷Ⅲ)用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示。兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車上，傾角分別為30°和60°。重力加速度為g。當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，圓筒對(duì)斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則 ()1=33mg，F(xiàn)2=31=32mg，F(xiàn)2=31=12mg，F(xiàn)2=31=32mg，F(xiàn)2=1【解析】選D。當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，圓筒工件受力平衡。對(duì)圓筒進(jìn)行受力分析知圓筒受重力mg和斜面Ⅰ、Ⅱ的支持力F1′、F2′。將圓筒的重力mg沿著垂直于斜面Ⅰ和垂直于斜面Ⅱ方向上分解，則F1′=mgcos30°=32mg，F(xiàn)2′=mgsin30°=12mg。由牛頓第三定律可知斜面對(duì)圓筒的支持力與圓筒對(duì)斜面的壓力大小相等，方向相反。故F1=32mg，F(xiàn)2=【多維訓(xùn)練】(2019·天津高考)2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索(所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi))斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 ()A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度C.索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱分布【解析】選C。以橋身為研究對(duì)象，鋼索對(duì)橋身拉力的合力與橋身的重力等大反向，即鋼索對(duì)索塔向下的壓力在數(shù)值上等于橋身的重力，增加鋼索的數(shù)量對(duì)索塔受到的向下的壓力無(wú)影響，因此A錯(cuò)誤；由圖甲可知2Tcosα=Mg，當(dāng)索塔高度降低后，α變大，cosα變小，故T變大，因此B錯(cuò)誤；由對(duì)選項(xiàng)B的分析可知，當(dāng)鋼索對(duì)稱分布時(shí)，2Tcosα=Mg，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下，因此C正確；如圖乙進(jìn)行受力分析，由正弦定理可知，只要滿足FABsinα=FACsinβ，鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四邊形定則進(jìn)行合成，其合力的方向一定是豎直向下的，所以鋼索不一定要對(duì)稱分布，故1.共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的分析步驟：2.整體法、隔離法的應(yīng)用技巧：(1)不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時(shí)，優(yōu)先選用整體法。(2)應(yīng)用隔離法，一般隔離“簡(jiǎn)單”的物體，如待求量少或受力少或處于邊緣的物體。(3)將整體法與隔離法有機(jī)結(jié)合、靈活運(yùn)用。(4)各“隔離體”間的關(guān)聯(lián)力，表現(xiàn)為作用力和反作用力，對(duì)于整體系統(tǒng)則是內(nèi)力?！炯庸逃?xùn)練】(2019·江蘇高考)如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為α，繩的拉力為T(mén)，則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為 ()A.Tsinα 【解析】選C。根據(jù)平衡條件可知繩對(duì)氣球拉力的水平分量與風(fēng)對(duì)氣球的作用力平衡，由力的分解可知F風(fēng)=Tsinα，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)三動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題圖解法解平衡問(wèn)題【典例4】(多選)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過(guò)程中 ()A.水平拉力的大小可能保持不變所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加所受斜面的摩擦力大小一定一直增加所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加【通型通法】1.題型特征：三力平衡且一力方向恒定。2.思維導(dǎo)引：【解析】選B、D。如圖所示，以物塊N為研究對(duì)象，它在水平向左拉力F作用下，緩慢向左移動(dòng)直至細(xì)繩與豎直方向夾角為45°的過(guò)程中，水平拉力F逐漸增大，繩子拉力T逐漸增大，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)M受力分析可知，若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下，則隨著繩子拉力T的增加，則摩擦力f也逐漸增大；若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，則隨著繩子拉力T的增加，摩擦力f可能先減小后增加，C錯(cuò)誤，D正確?！径嗑S訓(xùn)練】如圖所示，兩塊相互垂直的光滑擋板OP、OQ，OP豎直放置，小球a、b固定在輕彈簧的兩端。水平力F作用于b時(shí)，a、b緊靠擋板處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)保證b球不動(dòng)，使擋板OP向右緩慢平移一小段距離，則 ()A.彈簧變長(zhǎng) B.彈簧變短C.力F變大 對(duì)地面的壓力變大【解析】選A。選a球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖所示，由畫(huà)出的平行四邊形可知，擋板的彈力FN變小，彈力F彈逐漸減小，即彈簧的壓縮量變短，彈簧變長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；選a球、b球整體為研究對(duì)象，由平衡條件可知，F(xiàn)變小，b對(duì)地面的壓力不變，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)。相似三角形解平衡問(wèn)題【典例5】如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點(diǎn)正上方，B端吊一重物G，現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達(dá)到豎直前(均未斷)，關(guān)于繩子的拉力F和桿受的彈力FN的變化，判斷正確的是 ()變大變小N變大 N變小【解析】選B。本題考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。設(shè)物體的重力為G。以B點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況，作出力圖，如圖所示。作出力FN與F的合力F2，根據(jù)平衡條件得知，F(xiàn)2=F1=G。由△F2FNB∽△OBA得FNF2=ABAO，解得FN=ABAOG，式中，AB、AO、G不變，則FN保持不變，C、D錯(cuò)誤；由△F2FNB∽△【多維訓(xùn)練】如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上。一根細(xì)線的下端系著小球，上端穿過(guò)小孔用手拉住。現(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在移動(dòng)過(guò)程中手對(duì)線的拉力F和軌道對(duì)小球的彈力FN的大小變化情況是 ()不變，F(xiàn)N增大 不變，F(xiàn)N減小減小，F(xiàn)N不變 增大，F(xiàn)N減小【解析】選C。小球沿圓環(huán)緩慢上移過(guò)程，受重力G、拉力F、彈力FN三個(gè)力處于平衡狀態(tài)。小球受力如圖所示，由圖可知△OAB∽△GFA，即：GR=FAB=FN解析法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題【典例6】如圖所示，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切。穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對(duì)球的彈力為FN。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 ()增大，F(xiàn)N減小 減小，F(xiàn)N減小增大，F(xiàn)N增大 減小，F(xiàn)N增大【解析】選A。分析小球受力如圖所示，由于F與FN方向垂直，所以拉力F=mgsinθ，F(xiàn)N=mgcosθ，隨著θ增大，F(xiàn)增大，F(xiàn)N減小，A正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，細(xì)繩一端與光滑小球連接，