2015屆高考物理(四川專用)精講：專題1受力分析、物體的平衡Word版含解析]解析

1、當推力 F 沿斜面分量小于第-1 -頁共 19 頁2015 屆高考物理（四川專用）精講：專題 1 受力分析、物體的平衡【咼考定位】受力分析、物體的平衡問題是力學(xué)的基本問題，在高考中是n級要求，主要考查力的產(chǎn)生條件、力的大小方向的判斷（難點：彈力、摩擦力 卜力的合成與分解、平衡條件的應(yīng)用、動態(tài)平 衡問題的分析、連接體問題的分析，涉及的思想方法有：整體法與隔離法、假設(shè)法、正交分 解法、矢量三角形法、等效思想等.高考試題命題特點：這部分知識單獨考查一個知識點的 試題非常少，大多數(shù)情況都是同時涉及到幾個知識點，而且都是牛頓運動定律、功和能、電 磁學(xué)的內(nèi)容結(jié)合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核

2、.考題 1對物體受力分析的考查【例 1】如圖 1 所示，質(zhì)量為 m 的木塊 A 放在質(zhì)量為 M 的三角形斜面 B 上，現(xiàn)用大小均為 F,方向相反的水平力分別推 A 和 B,它們均靜止不動，則（）受到重力（M + m）g、支持力 N 和已知的兩個推力，水平方向：由于兩個推力的合力為零，故整體與地面間沒有摩擦力；豎直方向：有 N = （M + m）g，故 B 錯誤，D 正確；再對物體 A 受力分 析，受重力 mg、推力 F、斜面體 B 對 A 的支持力 N 和摩擦力 f，在沿斜面方向：當推力 F 沿斜面分量大于重力的下滑分量時，摩擦力的方向沿斜面向下，A . A 與 B 之間不一定存在摩擦力B .

3、 B 與地面之間可能存在摩擦力C. B 對 A 的支持力一定大于 mgD .地面對 B 的支持力的大小一定等于（M + m）審題突破 B、D 選項考察地面對 B 的作用力故可以：先對物體A、B 整體受力分析，根據(jù)平衡條件得到地面對整體的支持力和摩擦力；A、C 選項考察物體A、B 之間的受力，應(yīng)當隔離,物體 A 受力少，故：隔離物體A 受力分析，根據(jù)平衡條件求解B 對 A 的支持力和摩擦力.解析 對 A、B 整體受力分析，如圖,第-2 -頁共 19 頁重力的下滑分量時，摩擦力的方向沿斜面向上，當推力 F 沿斜面分量等于重力的下滑分量時，摩擦力為零，設(shè)斜面傾斜角為0,在垂直斜面方向：N = mgc

4、os9+Fsin0,所以 B 對 A的支持力不一定大于 mg,故 A 正確，C 錯誤故選擇 A、D.答案 ADO突破訓(xùn)練1. （2014 東 14）如圖 2 所示，水平地面上堆放著原木，關(guān)于原木 P 在支撐點 M、N 處受力的方向，下列說法正確的是（）圖 2A . M 處受到的支持力豎直向上B . N 處受到的支持力豎直向上C . M 處受到的靜摩擦力沿 MN 方向D . N 處受到的靜摩擦力沿水平方向答案 A解析 M 處支持力方向與支持面（地面）垂直，即豎直向上，選項 A 正確；N 處支持力方向與支 持面（原木接觸面）垂直，即垂直 MN 向上，故選項 B 錯誤；摩擦力與接觸面平行，故選項 C

5、、 D 錯誤.2.如圖 3 所示，一根輕桿的兩端固定兩個質(zhì)量均為m 的相同小球 A、B,用兩根細繩懸掛在天花板上，虛線為豎直線，a= 0=303=60求輕桿對 A 球的作用力（）圖 3A . mgB. , 3mg33C. 3 mg D. 2 mg答案 A解析 對 A 球受力分析如下圖，細繩對小球 A 的力為 Fi,桿對 A 的力為 F2,把 Fi和 mg 合成, 由幾何知識可得組成的三角形為等腰三角形，故F2= mg.3如圖 4 所示，用質(zhì)量為 M 的吸鐵石，將一張質(zhì)量為 m 的白紙壓在豎直固定的磁性黑板上.某同學(xué)沿著黑板面，用水平向右的恒力F 輕拉白紙，白紙未移動，則此時黑板對白紙的摩擦力第

6、-3 -頁共 19 頁的大小為（）圖 4A F B. mgC. F2+ mg2D.F2+Mg + mg2答案 D解析 對吸鐵石和白紙整體進行受力分析，在垂直于黑板平面內(nèi)受磁引力、黑板表面的支持力，在平行于黑板平面內(nèi)受豎直向下的重力（M + m）g、水平拉力 F 和黑板表面的摩擦力 f 作用， 由于紙未被拉動，所以摩擦力為靜摩擦力，根據(jù)共點力平衡條件可知，摩擦力f 與（M + m）g 和F 的合力等值反向，因此有 f=、/F2+（Mg + mg）,故選項 D 正確.方法提煉1. 合理的選取研究對象如果題目中給出的物體不止一個，在分析物體受力情況時，往往不能直接判斷它與其接觸的物體間是否有相互作用

7、的彈力和摩擦力，這時可以采用隔離法（或整體法），先分析其他物體（或整體）的受力情況，再分析被研究物體的受力情況.2. 結(jié)合運動狀態(tài)及時修正由于彈力和摩擦力都是被動力，它們的方向和大小與物體的運動狀態(tài)有密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時，除了根據(jù)力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運動狀態(tài)，結(jié)合牛 頓第二定律及時進行修正.考題 2 對靜態(tài)平衡問題的考查【例 2】如圖 5 所示，傾角為 60的斜面固定在水平面上，輕桿 B 端用鉸鏈固定在豎直墻上， A 端頂住質(zhì)量為 m、半徑為 R 的勻質(zhì)球并使之在圖示位置靜止，此時 A 與球心 0 的高度差為呼,第-4 -頁共 19 頁A .輕桿與水平面的夾角為

8、 60 B .輕桿對球的彈力大小為 2mgC .斜面對球的彈力大小為 mgD .球所受的合力大小為 mg,方向豎直向上審題突破 球受力的特點：輕桿 B 端用鉸鏈固定在豎直墻上所以輕桿上的彈力一定沿桿，支持力垂直斜面向上；由幾何知識確定輕桿與水平面的夾角，采用合成法，根據(jù)平衡條件求輕桿對球的彈力和斜面對球的彈力.h 1解析 設(shè)輕桿與水平方向夾角為0,由 sin0=1,0= 30故 A 錯誤；對球由幾何知識得，R 2輕桿對球的彈力大小 N2= mg,故 B 錯誤；斜面對球的彈力大小為mg , C 正確；球處于靜止狀態(tài)，所受的合力大小為 0, D 錯誤.答案 CO突破訓(xùn)練4完全相同的兩物體P、Q,質(zhì)

9、量均為 m,疊放在一起置于水平面上，如圖6 所示現(xiàn)用兩根等長的細線系在兩物體上，在細線的結(jié)點處施加一水平拉力F，兩物體始終保持靜止狀態(tài)，則下列說法不正確的是（重力加速度為 g）（）圖 6A .物體 P 受到細線的拉力大小為FB兩物體間的摩擦力大小為 2C .物體 Q 對地面的壓力大小為 2mgD .地面對 Q 的摩擦力大小為 F答案 A不計一切摩擦，輕桿可繞鉸鏈自由轉(zhuǎn)動，重力加速度為g,則有（）圖 5第-5 -頁共 19 頁解析 兩物體都保持靜止，對 P、Q 整體受力分析，豎直方向受到重力2mg 和地面支持力 N ,根據(jù)平衡狀態(tài)則有 N = 2mg, Q 對地面壓力大小等于支持力，選項C 正確

10、水平方向受到拉力F 和地面摩擦力 f，水平方向受力平衡 f = F，選項 D 正確.兩段細線等長，而拉力沿水平方向.設(shè) 細線和水平方向夾角為0,則有細線拉力 T = 2cOs選項 A 錯誤.對 P 受力分析水平方向受到細線拉力的水平分力 Tcos0=F 和 Q 對 P 的摩擦力 f,根據(jù) P 靜止平衡則有 f = 2，選項B 正確.5.在如圖所示的A、B、C、D 四幅圖中，滑輪本身的重力忽略不計，滑輪的軸O 安裝在一根輕木桿 P 上，一根輕繩 ab 繞過滑輪，a 端固定在墻上，b 端下面掛一個質(zhì)量都是 m 的重物，當滑輪和重物都靜止不動時，圖A、C、D 中桿 P 與豎直方向夾角均為0,圖 B

11、中桿 P 在豎直方向上，假設(shè) A、B、C、D 四幅圖中滑輪受到木桿彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD，則以下判斷中正確的是（）A . FA=FB=FC=FDB . FDD . FCFA=FBFD答案 B解析 設(shè)滑輪兩邊細繩的夾角為彈力 F 等于細繩拉力的合力，即幅對重物，可得繩子拉力等于重物重力mg，滑輪受到木桿F = 2mgcos 2，由夾角關(guān)系可得 FDFA= FBFc,選項 B 正確.6.傾角為 45。的斜面固定在墻角，一質(zhì)量分布均勻的光滑球體在大小為F 的水平推力作用下靜止在如圖 7 所示的位置，F(xiàn) 的作用線通過球心， 設(shè)球所受重力大小為 G,豎直墻對球的彈力大小為 F1，斜面對球

12、的彈力大小為F2,則下列說法正確的是（AHCD第-6 -頁共 i9 頁A . Fi一定大于 F B . F2一定大于 GC. F2一定大于 F D . F2一定大于 Fi答案 BViG解析 以球為研究對象，受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件可得：F2Sin0=GF=Fi+F2COS0所以 F2一定大于 G, Fi一定小于 F, F2與 F 的大小關(guān)系不確定，F(xiàn)i和 F2的大小關(guān)系也不確 定，所以 B 正確，A、C、D 錯誤.方法提煉共點力平衡問題的求解思路和方法i求解共點力平衡問題的一般思路物體靜止或做勻速直線運動一T物體處于平衡狀態(tài)一T對物體受力分析一T建立平衡方程一T對平衡方程，求解、討論2

13、常用求解方法(1) 正交分解法(2) 合成法考題 3對動態(tài)平衡問題的考查【例 3 如圖 8 所示，傾角為0的斜面體 c 置于水平地面上，小物塊b 置于斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a 連接，連接 b 的一段細繩與斜面平行.在a 中的沙子緩慢流出的A . b 對 c 的摩擦力一定減小過程中,a、b、c 都處于靜止狀態(tài)，則第-7 -頁共 19 頁B b 對 c 的摩擦力方向可能平行斜面向上C .地面對 c 的摩擦力方向一定向右D 地面對 c 的摩擦力一定減小審題突破 b 受到 c 的摩擦力不一定為零，與兩物體的重力、斜面的傾角有關(guān).對be 整體研究，由平衡條件分析水平面對c 的摩擦力方向和

14、支持力的大小.解析 設(shè) a、b 的重力分別為 Ga、Gb若 Ga= Gbsin0,b 受到 c 的摩擦力為零；若 GaGbsin0,b 受到 c 的摩擦力不為零.若 GaF ，故 N N , 即小物體靜止在 P 點時受到的支持力最大，靜止在M、N 點時受到的支持力相等，故C、D正確.答案 CDS 高考現(xiàn)場(2014 蘇 13)(15 分)如圖 13 所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L,長為 3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為0,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d 的薄絕緣涂層.勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為m 的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做

15、勻速運動，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直， 且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計，重力加速度為g.求：正、負ft荷存在亙線上的相互吸引力靜止在N N； P.P.說明在這三點平衛(wèi)， 止如外析物怵的受力悄況.要注血靜席擦圖 13第-12 -頁共 19 頁導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)卩;(2)導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小 v;答案(1)tan0曙：/。3 2 22Am g R sin0442B L解析(1)在絕緣涂層上導(dǎo)體棒受力平衡 mgs in0=卩 mgos0解得導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)尸 ta n0(2)在光滑導(dǎo)軌上感應(yīng)電動勢：E= BLv感應(yīng)電流：1= R

16、安培力：F安=BIL受力平衡的條件是：F安=mgsin0解得導(dǎo)體棒勻速運動的速度v = 0B L (3)摩擦生熱：QT=卩 mgdos012根據(jù)能量守恒定律知：3mgdsin0=Q+ QT+?mv3 2 22m g R sin0解得電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q= 2mgdsin0- .知識專題練訓(xùn)練 1題組 1 物體受力分析1 如圖 1 所示，A、B、C 三物塊疊放并處于靜止狀態(tài)，水平地面光滑，其它接觸面粗糙，則(3)整個運動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.(3)2mgdsin0第-13 -頁共 19 頁A A 與墻面間存在壓力B A 與墻面間存在靜摩擦力C A 物塊共受 4 個力作用第-14 -頁共 19

17、 頁D . B 物塊共受 4 個力作用答案 D解析 以三個物塊組成的整體為研究對象，水平方向上：地面光滑，對C 沒有摩擦力，根據(jù)平衡條件得知，墻對 A 沒有壓力，因而也沒有摩擦力，故A、B 錯誤.對 A 物塊，受到重力、B 的支持力和 B 對 A 的摩擦力三個力作用，故 C 錯誤先對 A、B 整體研究：水平方向上，墻 對 A 沒有壓力，則由平衡條件分析可知，C 對 B 沒有摩擦力再對 B 分析：受到重力、A 的壓力和 A 對 B 的摩擦力、C 的支持力，共受四個力作用，故D 正確.2.輕質(zhì)彈簧 A 的兩端分別連在質(zhì)量均為 m 的小球上，兩球均可視為質(zhì)點.另有兩根與 A 完全 相同的輕質(zhì)彈簧 B

18、、C,且 B、C 的一端分別與兩個小球相連， B 的另一端固定在天花板上， C 的另一端用手牽住，如圖 2 所示適當調(diào)節(jié)手的高度與用力的方向，保持 B 彈簧軸線跟豎直方向夾角為 37不變（已知 sin 37= 0.6, cos 37= 0.8），當彈簧 C 的拉力最小時,的形變量之比為（答案 C相同的小物塊（可視為質(zhì)點）,小物塊 A 靜止在球面的左側(cè)， 受到的摩擦力大小為壓力大小為小物塊 B 在水平力 F2作用下靜止在球面的右側(cè)，對球面的壓力大小為 N2,已知兩小物塊與球心連線和豎直方向的B、C 兩彈簧解析以兩球和彈簧A 組成的整體C 彈簧與B 彈簧垂直C 施加的拉力最小，由幾何關(guān)系知TB:T

19、C=4 : 3.3如圖 3 所示，固定的半球面右側(cè)是光滑的，左側(cè)是粗糙的,0 點為球心,A、B 為兩個完全F1,對球面的則（）第-15 -頁共 19 頁夾角均為第-16 -頁共 19 頁A . Fi: F2= cos0：1 B. Fi： F?= sin0：12 2C.N1: N2= cos0：1 D. N1: N2= sin0：1答案 AC解析 分別對 A、B 兩個相同的小物塊受力分析,如圖，由平衡條件，得：F1=mgsin0N1=mgcos0同理：F2= mgta n04.如圖 4 所示，在粗糙水平面上放置 A、B、C、D 四個小物塊，各小物塊之間由四根完全相 同的輕彈簧相互連接，正好組成一

20、個菱形，/BAD = 120整個系統(tǒng)保持靜止狀態(tài).已知A物塊所受的摩擦力大小為 f，則 D 物塊所受的摩擦力大小為（）A. f B. fC. 3f D. 2f答案 C解析 已知 A 物塊所受的摩擦力大小為f,設(shè)每根彈簧的彈力為 F ,則有：2Fcos 60 = f,對 D:2Fcos 30 = f，解得：f = . 3F= . 3f.N2=mgcos0Fimgs in0mgta nNjN2cos20.第-17 -頁共 19 頁題組 2 靜態(tài)平衡問題5.如圖 5 所示，登山者連同設(shè)備總重量為G.某時刻纜繩和豎直方向的夾角為拉纜繩的力大小也為 G,則登山者腳對巖石的作用力（）圖 5A .方向水平向

21、右B .方向斜向右下方C .大小為 Gtan0D .大小為 Gsin0答案 B解析 以登山者為研究對象，受力如圖,根據(jù)共點力平衡條件得知：N 與 G 和 T 的合力大小相等、方向相反，所以 N 方向斜向左上方，則由牛頓第三定律得知登山者腳對巖石的作用力方向斜向右下方.由力的合成法得：N =1 12GCOS【2（180 0 =2Gsin 206.如圖 6 所示，質(zhì)量為 M 的木板 C放在水平地面上，固定在C 上的豎直輕桿的頂端分別用細繩 a 和 b 連接小球 A 和小球 B，小球 A、B 的質(zhì)量分別為 mA和 mB,當與水平方向成 30角 的力 F 作用在小球 B 上時，A、B、C 剛好相對靜止

22、一起向右勻速運動，且此時繩a、b 與豎直方向的夾角分別為 30和 60則下列判斷正確的是（）圖 6A .力 F 的大小為 mBgB .地面對 C 的支持力等于（M +EA+mB）g0,若登山者手第-18 -頁共 19 頁C .地面對 C 的摩擦力大小為m 旳D. mA= mB第-19 -頁共 19 頁答案 ACD解析對小球 B 受力分析，水平方向：Feos 30 %cos 30 ,得：Tb= F ,豎直方向：Fsi n 30 + Tbsin 30 = mBg，解得：F = mBg, 故 A 正確；對小球 A 受力分析，豎直方向：mAg + TbSi n 30 =TaS in 60 水平方向：T

23、as in 30 = Tbsin 60 聯(lián)立得：mA= mB,故 D 正確；以 A、B、C 整體為研究對象受力分析，豎直方向：N+ Fs in 30 = (M + mA+ mB)g可見 N 小于(M + mA+ mB)g，故 B 錯誤；、水平方向：f= Feos 30 = mBgcos 30 = ? mBg,故 C 正確.7體育器材室里，籃球擺放在如圖7 所示的球架上.已知球架的寬度為d，每個籃球的質(zhì)量為 m、直徑為 D，不計球與球架之間的摩擦，則每個籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為解析 籃球受力平衡，設(shè)一側(cè)球架的彈力與豎直方向的夾角為0,如圖，由平衡條件，F(xiàn)!= F2=mg=2cos0，1A.gm

24、gmgDdB.2mg . D2-d2DD答案 C圖 7F水第-20 -頁共 19 頁則 Fi= F2=mgD，選項 C 正確.2 D2-d2&如圖 8 所示，在粗糙水平地面上放著一個截面為半圓的柱狀物體光滑半圓球 B,整個裝置處于靜止狀態(tài).已知A、B 兩物體的質(zhì)量分別為 mA和 mB,則下列說法正確的是（）A . A 物體對地面的壓力大小為 mAgB . A 物體對地面的壓力大小為（m+ mB）gC. B 物體對 A 物體的壓力大于 mBgD .地面對 A 物體沒有摩擦力答案 BC解析 對 A、B 整體受力分析，豎直方向： NA=（mA+ mB）g,水平方向：fA= NB,選項 A、D

25、 錯 誤，選項B 正確；B 受重力、A 的支持力 NAB、墻面的彈力 NB,故 NAB= m 旳2+NB，選項 C 正確.題組 3 動態(tài)平衡問題9如圖 9 所示，三根細線共系于 0 點，其中 OA 在豎直方向上，0B 水平并跨過定滑輪懸掛 一個重物，0C的 C 點固定在地面上，整個裝置處于靜止狀態(tài)若0C 加長并使 C 點左移，同時保持 0 點位置不變，裝置仍然處于靜止狀態(tài)， 則細線 0A 上拉力 FA和 0C 上的拉力 Fc與原 先相比是（）A . FA、FC都減小B . FA、FC都增大而 cos0=A，A 與豎直墻之間放一2DD圖 8A AD Djr J圖 9第-21 -頁共 19 頁C

26、. FA增大，F(xiàn)c減小第-22 -頁共 19 頁D . FA減小，F(xiàn)c增大答案 A解析 O 點受 FAFB、Fc三個力平衡，如圖.當按題示情況變化時，OB 繩的拉力 FB不變，OA 繩拉力 FA的方向不變，OC 繩拉力 Fc的方向與拉力 FB方向的夾角減小，保持平衡時FAFc的變化如虛線所示，顯然都是減小了.10 如圖 10 所示，物體 A、B 用細繩與彈簧連接后跨過滑輪，A 靜止在傾角為 45。的粗糙斜面上，B 懸掛著已知質(zhì)量 mA= 3mB，不計滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45。減小到 30且 A、B仍處于靜止狀態(tài)，那么下列說法中正確的是（）A 彈簧的彈力大小將不變B 物體 A 對斜面的壓力將

27、減小C 物體 A 受到的靜摩擦力將減小D .彈簧的彈力及 A 受到的靜摩擦力都不變答案 AC解析 彈簧彈力等于 B 物體的重力，即彈簧彈力不變，故 A 項正確；對 A 物體進行受力分析，列平衡方程可知，C 項正確，D 項錯誤；根據(jù) N = mAgcos0,當傾角減小時，A 物體對斜面壓 力變大，故 B 項錯誤.11.如圖 11 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，a、b 緊靠擋板處于靜止狀態(tài).現(xiàn)保證 b 球不動，使擋板 OP向右緩慢平移一小段距離，則（）圖 11第-23 -頁共 19 頁A 彈簧變長 B 彈簧變短C.力 F 變大 D. b 對地面的壓力變大答案 A解析 對 a 隔離分析可知，0P 向右緩慢平移時彈簧彈力變小，0P 對 a 的彈力變小，故彈簧 變長，A 正確；對 a、b 整體分析，F(xiàn) 與 0P 對 a 的彈力平衡，故力