2022屆全國新高考物理沖刺復(fù)習(xí)力與物體的平衡

2022屆全國新高考物理沖刺復(fù)習(xí)

力與物體的平衡

基本知能:

,---------------------------.,---------------------------------------------------rI靜態(tài)平衡I

合力為零~I靜止或勻速直線運動『(―-------.

1

------'------------------動態(tài)平衡I

,___________________,1自由落體運動

I運動學(xué)問題超重、

,-------------------------------,,---------------------------------------/'---------------------------------<1豎直上拋運動失重和

I與速度共線勻變速直線運動I-------------------------------完全失

I動力學(xué)兩類基本問題I

力與運動I------------------------------------------,,-------------------------------------------平拋運動

與速度不共線I-變速曲線運石］,

------------------------------------------------------------------------------------vI帶電粒子在一強電場中的類平拋運動I

,_____________________，彳I方向與速度垂直I_I勻速圓周運動］

1合力大小一定、方向變化I,________________________,,___________________________,,___________,

----------------------方向周期性變化I—I周期性加速、減速II圖像法I

I變速圓周運冢I_I牛頓運動定律、能量守恒定律］

合力大小和方向都變化］I運動軌跡是一般仙線I~I能鼠觀點I

x、Ep、Ek

|合外力(或切向合外力)/=-心簡諧運動］—V,a>

周期性和對稱性

考點一I力學(xué)中的平衡問題

1.研究對象選取的兩點技巧

(1)采用整體法進(jìn)行受力分析時，要注意系統(tǒng)內(nèi)各個物體的狀態(tài)應(yīng)該相同。

(2)當(dāng)直接分析一個物體的受力不方便時，可轉(zhuǎn)移研究對象，先分析另一個

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)換研究對象

法”。

2.求解平衡問題的常用方法

二力平衡法、合成法、正交分解法、相似三角形法、正弦定理法、圖解法等。

共點力平衡的常用處理方法

適用條件平衡關(guān)系

三個共點任意兩個力的合力一定與第三個力大小相

合成法

力等，方向相反

三個共點某一個力按力的作用效果分解，則其分力和

效果分解法

力其他兩個力滿足平衡條件

三個或三

將物體所受的力分解為相互垂直的兩組力，

正交分解法個以上共

每組力都滿足平衡條件

點力

考向1物體的靜態(tài)平衡

［典例1］（多選）（2021.山東濟南高三檢測）如圖所示，A、8、C三個完全相

同的水泥管道靜止疊放在水平地面上，假設(shè)每個管道的質(zhì)量均為機，重力加速度

為g，下列說法正確的是（）

A.A對8的彈力大小為當(dāng)"mg

B.地面對8、C均沒有摩擦力作用

C.地面對B的支持力大小為竽mg

-J3

D.地面對B的摩擦力大小為手"吆

［思路點撥】此題為多物體的靜態(tài)平衡問題，解此題關(guān)鍵是以下兩點：

（1）將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，靈活采用整體法或隔離法選取研究對象并做好

受力分析。

（2）根據(jù)受力特點采用合成法或分解法列平衡方程求解。

AD解析：［選擇A、B、C為研究對象，可得其截面圖如圖甲所示，對A

受力分析如圖乙所示，由題意知，F(xiàn)BA=FCA,2F?ACOS30°=/ng,則A對5的彈

A

力選項A正確；對6受力分析如圖丙所示，由于A對6有

斜向左下的彈力，則地面對5有摩擦力作用，同理，地面對C也有摩擦力作用，

選項B錯誤；對由平衡條件可得機g+EiKOS30°=WNB,Eissin30°=R,

3、G

聯(lián)立解得尸NB=5/ng,Ff=^~mg,選項C錯誤，D正確。

畬反思感悟：處理靜態(tài)平衡問題的思路方法

〔確定平衡狀態(tài)。=。＞一雪算~巧選研究對象

、-----------------7罔區(qū)4\/

（建立平衡方程卜------------（受力分析）

7力的處理方法:合成法

.----------------〕或正交分解法

求解或討論

考向2磁場中的平衡問題

［典例2］（2021.湖南卷）質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱

面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，8為半圓水平直徑的端點。凹槽恰好與

豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為根的小滑塊。用推力E推動小滑塊由A點向B點

緩慢移動，力尸的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，

下列說法正確的是（）

A.推力/先增大后減小

B.凹槽對滑塊的支持力先減小后增大……-?r

c.墻面對凹槽的壓力先增大后減小，

D.水平地面對凹槽的支持力先減小后增大

［題眼點撥］（1）“小滑塊由4點向5點緩慢移動”運動中的任

意狀態(tài)可看成平衡狀態(tài)。氏

（2）“力戶的方向始終沿圓瓠的切線方向“力戶的方向與彈力方飛￡）小

向的夾角始終為90°o

C［對小滑塊受力分析，如圖所示，由題意可知，推力尸與凹

mg

槽對滑塊的支持力尸N始終垂直，即〃+/始終為90°,在小滑塊由A

點向B點緩慢移動的過程中，〃減小，少增大，而jF=，〃gcosa,F^=mgsina9

可知推力戶一直增大，凹槽對滑塊的支持力尸N一直減小，A、B錯誤；對小滑

塊和凹槽整體根據(jù)平衡條件可得，墻面對凹槽的壓力大小Fm=Fsina=mgcos

=

a-sina=l/ngsin2a,水平地面對凹槽的支持力FmMg+mg-Fcosa9在小滑

jr

塊由4點向B點緩慢移動的過程中，a由不逐漸減小到零，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知墻

面對凹槽的壓力先增大后減小，水平地面對凹槽的支持力一直減小，C正確，D

錯誤。］

1.解決動態(tài)平衡問題的一般思路

化“動”為“靜”，多個狀態(tài)下“靜”態(tài)對比，分析各力的變化或極值.

2.三力作用下的動態(tài)平衡一個力為“圖解法|

恒力,另一

個力方向

恒定U解析法I

3.四力作用下的動態(tài)平衡分析物體構(gòu)建矢量

受力情況三角形

（1）在四力平衡中，如果有兩個一個力為IH相似三角形?。?/p>

恒力，另外

兩個力方

力為恒力，或這兩個力的合力方向向均變化L三角形動態(tài)圖

確定，為了簡便可用這兩個力的合力代替這兩個力，轉(zhuǎn)化為三力平衡，例如:

如圖，qE<mg,把擋板緩慢轉(zhuǎn)至水平的過程中，可以用重力與靜電力的合力

mg-qE代替重力與靜電力.

mg-qE

如圖，物體在拉力尸作用下做勻速直線運動，改變。大小，求拉力的最小值,

可以用支持力與摩擦力的合力尸代替支持力與摩擦力.(tan。=〃)

(2)對于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法.

考點二I電磁場中的平衡問題

1.基本原則

解決電磁學(xué)中的平衡問題，要把握“電學(xué)搭臺，力學(xué)唱戲”的破題原則，要

結(jié)合電磁學(xué)的基本規(guī)律和力學(xué)的受力分析及平衡條件解題。

2.四點注意

(1)求解點電荷間的作用力大小要運用庫侖定律。

(2)安培力方向的判斷要先明確磁場方向、電流方向，再用左手定則，同時

注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。

(3)電場力或安培力的出現(xiàn)，可能會對彈力或摩擦力產(chǎn)生影響。

(4)涉及電路問題時，要注意閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。

口考向1電場中的靜態(tài)平衡

[典例3](多選)如圖所示，傾角為。的斜面體c置于水平地面上，小物塊匕

置于斜面上，通過絕緣細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與帶正電小球M連接，定滑輪左

側(cè)連接物塊。的一段細(xì)繩與斜面平行,帶負(fù)電的小球N用絕緣細(xì)線懸掛于尸點。

設(shè)兩帶電小球在緩慢漏電的過程中，兩球心始終處于同一水平面上，并且從c

都處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法中正確的是()

A.對c的摩擦力一定減小

B.地面對c的支持力一定變大

C.地面對c的摩擦力方向一定向左

D.地面對c的摩擦力一定變大

［題眼點撥］(1)“絕緣細(xì)繩跨過光滑的定滑輪”細(xì)繩對物塊b的拉力與對

M的拉力大小相等。

(2)“緩慢漏電”庫侖力逐漸減小。

BC［兩帶電小球在緩慢漏電過程中，庫侖力廠庫=號減小。對小球M,

由平衡條件知，繩子拉力大小Fr=Y(/Mg)2+/I減小;對物塊b,摩擦力Fn=

mhgsin0—FT,方向向上，或Fn=Fr—，"〃gsin仇方向向下，故其可能增大，也

可能減小，選項A錯誤；對方、c整體，地面對c的支持力FN=(/nz)4-mc)g—Frsin

〃隨尸r減小而變大，地面對c的摩擦力aj=Frcos〃減小，方向一定向左，選

項B、C正確，D錯誤。］

［考向2磁場中的平衡問題

［典例4］(多選)質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為。的光滑的平行導(dǎo)軌上,

在磁場的作用下，，活恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖所示。下圖是從〃端觀察時的四

個平面圖，其中通電細(xì)桿仍可能保持靜止的是()

AB［桿受到豎直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面的支持力的

作用，在這三個力的作用下，可能處于平衡狀態(tài)，A正確；桿受到豎直向下的重

力、豎直向上的安培力，在這兩個力的作用下，可能處于平衡狀態(tài)，B正確；桿

受到豎直向下的重力和豎直向下的安培力，支持力垂直于斜面向上，在這三個

力的作用下，不可能處于平衡狀態(tài)，C錯誤；桿受到豎直向下的重力，水平向左

的安培力，垂直于斜面向上的支持力，在這三個力的作用下，不可能處于平衡

狀態(tài)，D錯誤。］

威反思感悟：電磁學(xué)中平衡問題的解題流程與力學(xué)問題的解題流程和分析

方法一樣，把方法和規(guī)律進(jìn)行遷移應(yīng)用即可：

最研究殛）Rf“整體法”或“隔離法”

力分增加，電場力F=gE或安培力F=B〃

、--------,或洛倫茲力尸=?8

衡庵）求解.%=o或凡=0,尸產(chǎn)o

考點三I新情境探究

近幾年高考物理試題中與生活、生產(chǎn)、高科技密切聯(lián)系的試題在逐漸增多，

如以生活、勞動為情境，考查受力分析和共點力平衡等。同學(xué)們在解決此類問

題時要將所學(xué)物理知識與實際情境聯(lián)系起來，抓住問題實質(zhì)，將問題轉(zhuǎn)化為熟

知的物理模型和物理過程求解。

考向1以矢量發(fā)動機為背景考查物體的受力分析

［典例5］（2020-7月浙江選考）矢量發(fā)動機是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生

不同方向推力的一種發(fā)動機。當(dāng)殲20隱形戰(zhàn)斗機以速度。斜向上飛行時，其矢

量發(fā)動機的噴口如圖所示。已知飛機受到重力G、發(fā)動機推力為、與速度方向

垂直的升力也和與速度方向相反的空氣阻力Ffo下列受力分析示意圖可能正確

的是（）

A［由題意可知所受重力G豎直向下，空氣阻力R與速度方向相反，升力

入與速度方向垂直，發(fā)動機推力Fi的方向沿噴口的反方向，對比圖中選項可知

只有A選項符合題意。故選A。］

考向2以“中國天眼”維護(hù)為背景考查物體的平衡問題

［典例6］（20207月浙江選考）如圖是“中國天眼”500m口徑球面射電望遠(yuǎn)

鏡維護(hù)時的照片。為不損傷望遠(yuǎn)鏡球面，質(zhì)量為m的工作人員被懸在空中的氮

氣球拉著，當(dāng)他在離底部有一定高度的望遠(yuǎn)鏡球面上緩慢移動時，氫氣球?qū)ζ溆?/p>

大小為*〃g、方向豎直向上的拉力作用，使其有“人類在月球上行走”的感覺，

若將人視為質(zhì)點，此時工作人員（）

■一、

1

受到的重力大小為%