专题1 第1课时　力与物体的平衡试卷

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第1课时 力与物体的平衡
命题规律 1.命题角度：(1)物体的受力分析、静态平衡、动态平衡；(2)静电力、安培力、洛伦兹力作用下的平衡.2.常考题型：选择题．
高考题型1 静态平衡问题
1．研究对象的选取：整体法和隔离法．
2．受力分析的方法
(1)假设法．
(2)转换研究对象法：根据牛顿第三定律，如图1.
图1
(3)动力学分析法：根据牛顿第二定律，由加速度方向判定合力的方向，从而确定某一个力的方向，如图2.
图2
3．共点力平衡的常用处理方法
考向一 合成法
例1 (2020·全国卷Ⅲ·17)如图3，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连．甲、乙两物体质量相等．系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β.若α＝70°，则β等于( )
图3
A．45° B．55° C．60° D．70°
答案 B
解析 取O点为研究对象，在三力的作用下O点处于平衡状态，对其受力分析如图所示，根据几何关系可得β＝55°，故选B.
考向二 正交分解法
例2 如图4所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L的水平导轨上．下列说法正确的是( )
图4
A．金属棒受到的安培力大小为F＝BILsin θ
B．金属棒受到的摩擦力大小为Ff＝BILcs θ
C．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大
D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大
答案 C
解析 金属棒受到的安培力大小F＝BIL，故A错误；电流方向从a到b，受力分析如图所示，根据平衡条件有Ff＝Fsin θ＝BILsin θ，FN＝G－Fcs θ＝G－BILcs θ，若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故B、D错误；若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C正确．
总结提升
(1)静电场、磁场中的平衡问题，受力分析时要注意静电力、磁场力方向的判断，再结合平衡条件分析求解．
(2)涉及安培力的平衡问题，画受力示意图时要注意将立体图转化为平面图．
考向三 整体法与隔离法在平衡中的应用
例3 (2021·辽宁省1月适应性测试·7)如图5所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑．系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β应满足( )
图5
A．tan α＝3ct β
B．2tan α＝3ct β
C．3tan α＝tan(α＋β)
D．3tan α＝2tan(α＋β)
答案 C
解析 设绳子拉力为FT，墙壁支持力为FN，两球之间的压力为F，将两个球作为一个整体进行受力分析，可得FTcs α＝3mg，FTsin α＝FN
对小球进行受力分析，可得Fcs (α＋β)＝mg，
Fsin (α＋β)＝FN，联立得3tan α＝tan (α＋β)
故选C.
高考题型2 动态平衡问题
1．解决动态平衡问题的一般思路
化“动”为“静”，多个状态下“静”态对比，分析各力的变化或极值．
2．三力作用下的动态平衡
3．四力作用下的动态平衡
(1)在四力平衡中，如果有两个力为恒力，或这两个力的合力方向确定，为了简便可用这两个力的合力代替这两个力，转化为三力平衡，例如：
如图6，qEmg，F2mg，F2＝2mg
C．F1