新教材高考物理二轮复习专题1力与运动第1讲力与物体的平衡课件

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【知识回顾•构建网络】
【感悟高考•真题再练】
1.(2023浙江卷)如图所示,水平面上固定两个平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,∠aOb=90°,半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为(　　)A.Fa=0.6G,Fb=,Fb=,Fb=,Fb=0.8G
解析 对圆柱体受力分析,如图所示,根据三力平衡得,Fb=Gcs θ=0.8G, Fa=Gsin θ=0.6G,选项D正确。
2.(2020山东卷)如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时,物块A、B刚好要滑动,则μ的值为(　　)
答案 C解析 物块A、B刚好要滑动,说明两者间的摩擦力为最大静摩擦力,B与木板之间的摩擦力也为最大静摩擦力,对A有,绳子拉力FT=mgsin 45°+FfBA=mgsin 45°+μmgcs 45°,对B有,2mgsin 45°=FT+FfAB+Ff板B,又Ff板B=3μmgcs 45°,联立得μ= ,选项A、B、D错误,C正确。
3.(2022广东卷)右图是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2,且∠AOB=60°。下列关系式正确的是(　　)A.F=F1B.F=2F1C.F=3F1D.F= F1
解析 对O点进行受力分析,如图所示,由几何关系可知θ=30°。根据平衡条件得F1cs 30°+F2cs 30°=F,又F1=F2,解得F= F1,选项D正确,A、B、C错误。
4.(2020全国Ⅲ卷)如图所示,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(　　)A.45°B.55°C.60°D.70°
答案 B解析 O点受力如图所示,甲、乙两物体的质量相等,连接物体的绳子的拉力与物体的重力相等,所以F甲=F乙;O点受三个力处于平衡状态,拉力F与另两个力的合力等大反向,所以与墙相连一侧的细绳的延长线是力F甲和力F乙夹角的角平分线,根据几何关系知,θ=β,2θ+α=180°,解得β=55°,选项B正确。
5.(2021湖南卷)质量为m'的凹槽静止在水平地面上,内壁为半圆柱面,截面如图所示,A为半圆的最低点,B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动,力F的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略,下列说法正确的是(　　)A.推力F先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大C.墙面对凹槽的压力先增大后减小D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
答案 C解析 如图所示,在任意位置,对小滑块受力分析,设FN与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件有FN=mgcs θ,推力F=mgsin θ。在小滑块由A点向B点移动的过程中,θ角由0°变为90°,所以推力F增大,FN减小,选项A、B错误。选小滑块和凹槽整体为研究对象,推力在水平方向的分力F水平=Fcs θ=mgsin θcs θ = ,先增大后减小,所以墙面对凹槽的压力先增大后减小,选项C正确。推力在竖直方向的分力F竖=Fsin θ=mgsin2θ,增大,故水平地面对凹槽的支持力F支=(m+m')g-F竖减小,选项D错误。
【方法规律归纳】1.“四步”搞定受力分析　　 两法交替使用“一定”:灵活运用整体法和隔离法确定研究对象;“二析”:按顺序分析研究对象的受力情况;“三画”:画出受力示意图;“四查”:检查是否漏力、多力或错力。温馨提示 分析轻绳、轻杆弹力的“两种”模型(1)“活结”与“死结”:“活结”两侧绳的弹力大小一定相等,“死结”两侧绳的弹力大小不一定相等。(2)“活杆”与“死杆”:“活杆”弹力方向一定沿杆,“死杆”弹力方向不一定沿杆。
2.共点力的平衡　　 速度、加速度均为0(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。(2)平衡条件:F合=0或Fx=0、Fy=0。(3)常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相等、方向相反。②若三个共点力的合力为零,则这三个力的有向线段首尾相接可组成一个封闭三角形。
[典例 1] (命题点1)如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是(　　)
思维点拨 本题考查物体的受力分析和平衡条件;解答平衡问题常用的方法有合成法、分解法(按作用效果分解和正交分解)、三角形法。素养提升 处理平衡问题的基本思路
【对点训练】1.(命题点1)在建筑工地上经常使用吊车起吊货物。为了研究问题方便,把吊车简化成如图所示的模型,支撑硬杆OP的一端装有定滑轮,另一端固定在车体上,质量不计的钢丝绳索绕过定滑轮吊起质量为m的物件缓慢上升,不计定滑轮质量和轴摩擦,重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)A.钢丝绳索对定滑轮的作用力方向竖直向下B.钢丝绳索对定滑轮的作用力方向一定沿着OP方向C.钢丝绳索对定滑轮的作用力大小等于2mgD.钢丝绳索对定滑轮的作用力大小小于2mg
答案 D解析 钢丝绳索弹力大小处处相等,对定滑轮的作用力方向如图所示,即为F合的方向,故A、B错误。质量为m的物件缓慢上升,可看成匀速运动,则F=mg,钢丝绳索对定滑轮的作用力大小F合=2Fcs α=2mgcs α