2022届高考物理二轮复习 重难点01 力与物体的平衡

这是一份2022届高考物理二轮复习 重难点01 力与物体的平衡，共9页。试卷主要包含了受力分析，平衡问题的常用处理方法，用图解法进行动态平衡的分析等内容，欢迎下载使用。
一、受力分析
（1）受力分析的基本思路
（2）受力分析的思路和技巧
进行受力分析应注意以下几个方面：
①明确研究对象（可以是一个点、一个物体或一个系统等）．
②按顺序找力（一“重”、二“弹”、三“摩擦”、四“其他”）。
③画好受力图后，要检查，防止多力和少力．
④受力分析口诀：地球周围受重力，绕物一周找弹力，考虑有无摩擦力，其他外力细分析，合力分力不重复，只画受力抛施力．
⑤在受力分析的过程中，要注意题目给出的物理条件（如光滑——不计摩擦；轻物——重力不计；运动时空气阻力忽略等）．
⑥只分析根据性质命名的力（如重力、弹力、摩擦力等），不分析按效果命名的力（如下滑力、动力、阻力等）．
二、平衡问题的常用处理方法
平衡问题是指当物体处于平衡状态时，利用平衡条件求解力的大小或方向的问题．处理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法则．
1、整体法与隔离法在平衡问题中的应用
（1）对整体法和隔离法的理解
整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法，整体法的优点在于只需要分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用．
隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体的方法，隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间的相互作用关系表达清楚．
（2）整体法和隔离法的使用技巧
当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法．整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．
2、共点力作用下物体平衡的一般解题思路
3、共点力平衡中的临界与极值问题的处理方法
（1）临界问题
当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述．
常见的临界状态有：
①两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0（主要体现为两物体间的弹力为0）；
②绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值；绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0；
③存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大．
研究的基本思维方法：假设推理法．
（2）极值问题
平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．一般用图解法或解析法进行分析．
三、用图解法进行动态平衡的分析
1．动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题．
2．基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”．
3．基本方法：图解法和解析法．
解析动态平衡问题的常用方法
这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．如图所示，重力为G的小球放在固定斜面和竖直放置的挡板之间静止。斜面对小球的弹力为F1，挡板对小球的弹力为F2。挡板的下端有一个固定轴，让挡板缓慢转动到水平位置。不计一切摩擦。在该过程中，下列判断正确的是（ ）
A．F1与F2的合力逐渐减小B．F1与F2的合力逐渐增大
C．F1的大小先增大后减小D．F2的大小先减小后增大
【答案】 D
【解析】
AB．小球受重力，斜面对小球的弹力F1，挡板对小球的弹力F2，挡板缓慢转动，表示三个力的合力为0，所以F1和F2的合力始终与重力等大反向，即合力保持不变，AB错误；
CD．根据平衡条件，小球所受的三个力可以连接成矢量三角形，如图所示
斜面对小球的弹力F1在逐渐减小，挡板对小球的弹力F2先减小后增大，C错误，D正确。
故选D。
2．图是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是（ ）
A．只增加绳的长度B．只减小重物的质量
C．只将病人的脚向左移动D．只将两定滑轮的间距增大
【答案】 C
【解析】
对与滑轮接触的一小段绳子受力分析，如图
受到绳子的两个等大的拉力，则有
F1= F2= mg，2F1csθ = F
解得
F = 2mgcsθ
A．只增加绳的长度，不会改变角度θ，脚所受的拉力F不会改变，A错误；
B．要增大力F，关键是要减小角θ或者增大m，所以只减小重物的质量，脚所受的拉力减小，B错误；
C．由几何关系可知，只将病人的脚向左移动远离定滑轮，会减小角θ，则脚所受的拉力F会增大，C正确；
D．只将两定滑轮的间距变大，会增大角θ，脚所受的拉力F会减小，D错误。
故选C。
3．中国书法历史悠久，是中华民族优秀传统文化之一。在楷书笔画中，长横的写法要领如下；起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带。该同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。则在向右行笔的过程中（ ）
A．镇纸受到向左的摩擦力B．镇纸受到向右的摩擦力
C．白纸只受到向右的摩擦力D．桌面受到白纸向右的摩擦力
【答案】 D
【解析】
AB．白纸始终处于静止状态，镇纸没有相对运动趋势，所以镇纸始终不受摩擦力，故AB错误；
C．白纸始终处于静止状态，则白纸在水平方向受到的毛笔对白纸的向右摩擦力与桌面对白纸的向左摩擦力处于平衡状态，故C错误；
D．桌面对白纸的摩擦力向左，根据牛顿第三定律可知，白纸对桌面的摩擦力的方向向右，故D正确。
故选D。
4．如图所示为皮带运输机的示意图，A为传送带上的货物，皮带运输机顺时针转动，则（ ）
A．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动，A不受摩擦力
B．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动，A受到沿斜面向下的摩擦力
C．如果货物A和传送带都静止，A不受摩擦力
D．如果货物A无初速的放到传送带直至相对静止，A对传送带有沿斜面向下的摩擦力
【答案】 D
【解析】
A．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向上匀速运动，根据三力平衡条件，则A受到沿传送带向上的静摩擦力。A错误；
B．如果货物A随传送带一起无相对滑动地向下匀速运动，根据三力平衡条件，A受到沿斜面向上的摩擦力。B错误；
C．如果货物A和传送带都静止，根据三力平衡条件，则A受到沿传送带向上的静摩擦力。C错误；
D．如果货物A无初速的放到传送带直至相对静止，说明货物先向上加速后匀速，则匀速时，A受到沿斜面向上的摩擦力，根据牛顿第三定律，A对传送带有沿斜面向下的摩擦力。D正确。
故选D。
二、多选题
5．如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑。小球被轻质细线系住放在斜面上。细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢下移一小段距离，斜面体始终静止。移动过程中（ ）
A．细线对小球的拉力变大B．斜面对小球的支持力变大
C．斜面对地面的压力变大D．地面对斜面的摩擦力变大
【答案】 BCD
【解析】
AB．设小球和斜面体的质量分别为m和M，细线和斜面的夹角为θ，对小球受力分析，如图甲所示，小球受到重力mg、斜面的支持力FN和细线的拉力FT，则由平衡条件可得，沿斜面方向
mgsinα=FTcsθ
垂直斜面方向
FN+FTsinθ=mgcsα
使小球沿斜面缓慢下移时，θ减小，可知，FT变小，FN变大，A错误，B正确；
CD．对斜面体进行受力分析，如图乙所示，斜面体受到重力Mg、地面的支持力FN地、地面的静摩擦力Ff和小球的压力FN′，由平衡条件可得，水平方向满足
Ff=FN′sinα=FNsinα
可知Ff变大，竖直方向满足
FN地=Mg+FN′csα=Mg+FNcsα
可知FN地变大，根据牛顿第三定律可得，斜面体对地面的压力也变大，CD正确。
故选BCD。
6．如图所示，斜面固定在水平地面上，物体P，Q在力F作用下一起沿斜面向下做匀速直线运动，力F的方向与斜面平行，则下列说法正确的是（ ）
A．物块P与物块Q之间的摩擦力为静摩擦力
B．物块Q受到的力有3个
C．物块P受到的力有6个
D．物块P与斜面之间的摩擦力大小等于F
【答案】 ABC
【解析】
AB．物体P、Q在力F作用下一起沿斜面向下做匀速直线速运动，隔离物块Q，根据平衡条件可知物块Q受到重力，支持力与平行斜面向上的摩擦力，共3个力，由于物体P、Q相对静止，则物体P与物体Q之间的摩擦力为静摩擦力，故AB正确；
C．隔离物体P，其受到重力，物体Q对它的压力和平行斜面向下的静摩擦力，以及斜面对它的支持力和沿斜面向上的滑动摩擦力，还有力F，共6个力，故C正确；
D．根据平衡条件可得，物体P与斜面之间的摩擦力大小为
故D错误。
故选ABC。
三、解答题
7．如图所示，质量为m的物体A放在地面上的竖直轻弹簧B上，且弹簧B分别与地面和物体A相连接。现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接，当弹簧C处在水平位置且右端位于a点时它没有发生形变。已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2，不计定滑轮、细绳的质量和摩擦。将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，弹簧B的弹力的大小变为原来的，求：
（1） 弹簧C在a点时，弹簧B的的压缩量x1；
（2） a、b两点间的距离L。
【答案】 （1）；（2） 或
【解析】
（1）当弹簧C的右端位于a点时，弹簧C的弹力为零，对物体A，根据平衡有
解得弹簧B的形变量
（2）将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时，若弹簧B仍处于压缩状态，则对弹簧B、C分别有
，
此时a、b两点间的距离
若弹簧B仍处于拉伸状态，则对弹簧B、C分别有
，
此状况下，a、b的距离
8．如图所示，两个半圆柱A、B相接触并静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R。C的质量为2m，A、B的质量都为m，与地面间的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：
（1）未拉A时，C受到B作用力的大小F；
（2）动摩擦因数的最小值。
【答案】 （1）mg （2）
【解析】
（1）对C受力分析，如图所示
根据平衡条件有
解得
（2）C恰好降到地面时，此时受力分析可知
解得
此时B受地面的摩擦力
对A、B、C整体受力分析可知，地面对整体的支持力
则B受地面的支持力
整个过程中FN不变，根据题意，B保持静止，则μFN≥Ff，解得
方法
步骤
解析法
（1）列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式
（2）根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
图解法
（1）根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化
（2）确定未知量大小、方向的变化