專題1相互作用力與運(yùn)動-力與力的平衡-原卷版

第一節(jié)力與物體平衡高考命題分析高考命題分析2019年全國I選擇題·6分電場中的平衡中2019年全國I選擇題·6分動態(tài)平衡中2020年全國III選擇題·6分靜態(tài)平衡中知識回顧知識回顧1．彈力(1)大小：彈簧在彈性限度內(nèi)，彈力的大小可由胡克定律F＝kx計(jì)算；一般情況下物體間相互作用的彈力可由平衡條件或牛頓運(yùn)動定律來求解．(2)方向：一般垂直于接觸面(或切面)指向形變恢復(fù)的方向；繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向．2．摩擦力(1)大?。夯瑒幽Σ亮f＝μFN，與接觸面的面積無關(guān)；靜摩擦力的增大有一個限度，具體值根據(jù)牛頓運(yùn)動定律或平衡條件來求．(2)方向：沿接觸面的切線方向，并且跟物體的相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反．3．重力(1)大?。篏＝mg．(2)方向：豎直向下.4．電場力(1)大?。篎＝qE.若為勻強(qiáng)電場，電場力則為恒力；若為非勻強(qiáng)電場，電場力則與電荷所處的位置有關(guān)．點(diǎn)電荷間的庫侖力F＝keq\f(q1q2,r2).(2)方向：正電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向一致，負(fù)電荷所受電場力方向與場強(qiáng)方向相反．5．安培力(1)大小：F＝BIL，此式只適用于B⊥I的情況，且L是導(dǎo)線的有效長度，當(dāng)B∥I時F＝0.(2)方向：用左手定則判斷，安培力垂直于B、I決定的平面．6．洛倫茲力(1)大?。篎＝qvB，此式只適用于B⊥v的情況．當(dāng)B∥v時F＝0.(2)方向：用左手定則判斷，洛倫茲力垂直于B、v決定的平面，洛倫茲力不做功．7．共點(diǎn)力的平衡(1)平衡狀態(tài)：物體靜止或做勻速直線運(yùn)動．(2)平衡條件：F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0.(3)常用推論①若物體受n個作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個力與其余(n－1)個力的合力大小相等、方向相反．②若三個共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個力的有向線段首尾相接組成一個封閉三角形．1．處理共點(diǎn)力平衡問題的基本思路：確定平衡狀態(tài)(加速度為零)→巧選研究對象(整體法或隔離法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作討論．2．常用的方法(1)在判斷彈力或摩擦力是否存在以及確定它們的方向時常用假設(shè)法．(2)求解平衡問題時常用二力平衡法、動態(tài)三角形法、正交分解法、相似三角形法、圖解法等．3．帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件，只是要注意準(zhǔn)確分析場力——電場力、安培力或洛倫茲力．4．如果帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運(yùn)動，則一定是勻速直線運(yùn)動，因?yàn)镕洛⊥v.經(jīng)典例題經(jīng)典例題幾種常見力（2022?西城區(qū)校級模擬）某同學(xué)利用圖甲所示的裝置研究摩擦力的變化情況。水平桌面上固定一個力傳感器，傳感器通過細(xì)繩拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向右拉木板，傳感器記錄的力與時間的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是A．在時間內(nèi)，木板一定做勻加速運(yùn)動 B．在時間內(nèi)，木板一定做勻加速運(yùn)動 C．圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線 D．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為力學(xué)中的平衡問題（2022?豐臺區(qū)一模）納米微吸材料是一種新型材料。如圖所示，一手機(jī)被吸附在由納米微吸材料制成的手機(jī)支架上，此時手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若手機(jī)質(zhì)量為，手機(jī)和水平面的夾角為，重力加速度為，手機(jī)支架對手機(jī)的作用力大小為A． B． C． D．（2022?房山區(qū)一模）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。將彈簧測力計(jì)掛于固定點(diǎn)，下端用細(xì)線掛一重物，彈簧測力計(jì)的掛鉤處系一細(xì)線，把細(xì)線的另一端系在彈簧測力計(jì)下端細(xì)線上的點(diǎn)處，手持彈簧測力計(jì)水平向左拉，使點(diǎn)緩慢地向左移動，且總保持彈簧測力計(jì)的拉力方向不變，不計(jì)彈簧測力計(jì)所受的重力，兩彈簧測力計(jì)的拉力均不超出它們的量程，則彈簧測力計(jì)、的示數(shù)、的變化情況是A．一直減小，一直增大 B．一直增大，一直增大 C．一直增大，先增大后減小 D．先減小后增大，一直增大（2022?密云區(qū)一模）現(xiàn)代人經(jīng)常低頭玩手機(jī)，這會使頸椎長期受壓，可能引發(fā)頸椎病。人低頭時，可粗略認(rèn)為頭受重力，肌肉拉力和頸椎支持力。如圖所示，某同學(xué)低頭看手機(jī)時頭頸彎曲與豎直方向成，此時肌肉對頭的拉力約為頭重的4倍，沿圖中虛線方向，依據(jù)上述信息估算此時頸椎受到的壓力的可能值A(chǔ)． B． C． D．（2018?東城區(qū)二模）假如要撐住一扇用彈簧拉著的門，在門前地面上放一塊石頭，門往往能推動石頭慢慢滑動。然而，在門下縫隙處塞緊一個木楔（側(cè)面如圖所示），雖然木楔比石頭的質(zhì)量更小，卻能把門卡住。下列分析正確的是A．門能推動石頭是因?yàn)殚T對石頭的力大于石頭對門的力 B．將門對木楔的力正交分解，其水平分力與地面給木楔的摩擦力大小相等C．若門對木楔的力足夠大，門就一定能推動木楔慢慢滑動 D．塞在門下縫隙處的木楔，其頂角無論多大都能將門卡住整體法與隔離法（2022?西城區(qū)校級四模）傾角為、質(zhì)量為的斜面體靜止在水平桌面上，質(zhì)量為的木塊靜止在斜面體上。已知重力加速度大小為，下列選項(xiàng)正確的是A．木塊受到的摩擦力大小是 B．木塊對斜面體的壓力大小是 C．桌面對斜面體的支持力大小是 D．桌面對斜面體的摩擦力大小是如圖所示，兩個質(zhì)量都是的小球、用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀態(tài)．已知墻面光滑，水平地面粗糙．現(xiàn)將球向下移動一小段距離，兩球再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，地面對球的支持力和輕桿上的壓力的變化情況是A．不變，變大 B．變大，變大 C．不變，變小 D．變大，變小1．在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時，一般采用整體法與隔離法進(jìn)行分析．2．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．3．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)移研究對象法”．晾衣桿問題（2017?天津?多選）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿、上的、兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個條件，當(dāng)衣架靜止時，下列說法正確的是A．繩的右端上移到，繩子拉力不變 B．將桿向右移一些，繩子拉力變大 C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小 D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣服架懸掛點(diǎn)右移（2022?東城區(qū)二模）在建造房屋的過程中，建筑工人用輕繩穿過與重物固定連接的光滑圓環(huán)，將重物從高臺運(yùn)送到地面的過程，可以簡化為如圖所示的情景：工人甲和乙站在同一水平高臺上分別握住輕繩，甲在點(diǎn)靜止不動，乙站在點(diǎn)緩慢釋放輕繩，使重物下降。在乙釋放一小段輕繩的過程中，下列分析正確的是A．繩的拉力大小不變 B．工人甲受到高臺的支持力不變 C．工人甲受到高臺的摩擦力變大 D．工人甲受到高臺和繩的作用力的合力變大電場中的平衡問題（2017?朝陽區(qū)一模）如圖所示，兩條不等長的細(xì)線一端拴在同一點(diǎn)，另一端分別拴在兩個帶同種電荷的小球，電荷量分別為、，質(zhì)量分別為、，當(dāng)兩小球處于同一水平面時恰好靜止，且，則造成、不相等的原因是A． B． C． D．（多選）如圖所示，兩塊較大的金屬板、平行放置并與一電源相連，閉合后，兩板間有一質(zhì)量為、電荷量為的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下說法中正確的是A．若將板向下平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動，中有的電流B．若將板向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，中有的電流 C．若將斷開，則油滴立即做自由落體運(yùn)動，中無電流 D．若將斷開，再將板向下平移一小段位移，則油滴靜止（2021?西城區(qū)二模）電場對放入其中的電荷有力的作用。如圖所示，帶電球置于鐵架臺旁，把系在絲線上的帶電小球掛在鐵架臺的點(diǎn)。小球靜止時與帶電球處于同一水平線上，絲線與豎直方向的偏角為。已知球的質(zhì)量為，電荷量為，重力加速度為，靜電力常量為，兩球可視為點(diǎn)電荷。（1）畫出小球靜止時的受力圖，并求帶電球?qū)π∏虻撵o電力的大小；（2）寫出電場強(qiáng)度的定義式，并據(jù)此求出帶電球在小球所在處產(chǎn)生的電場的場強(qiáng)的大小和方向；（3）若已知小球靜止時與帶電球的距離為，求帶電球所帶的電荷量。通電導(dǎo)線在磁場中的平衡問題如圖所示，在水平地面上固定一對與水平面夾角為的光滑平行金屬導(dǎo)軌，頂端接有電源，直導(dǎo)體棒垂直兩導(dǎo)軌放置，且與兩軌道接觸良好，整套裝置處于勻強(qiáng)磁場中。圖為沿方向觀察的側(cè)視圖，下面四幅圖中所加磁場能使導(dǎo)體棒靜止在軌道上的是A．B． C． D．復(fù)合場中的平衡問題（2019?朝陽區(qū)一模）如圖為速度選擇器示意圖，、為其兩個極板。某帶電粒子以速度從射入，恰能沿虛線從射出。不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是A．極板的電勢一定高于極板的電勢 B．該粒子一定帶正電 C．該粒子以速度從射人，仍能沿虛線從射出 D．該粒子以速度從射人，也能沿虛線從射出質(zhì)量為、電荷量為的微粒以速度與水平方向成角從點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的混合場區(qū)，該微粒在電場力、洛倫茲力和重力的共同作用下，恰好沿直線運(yùn)動到，下列說法中正確的是A．該微粒一定帶負(fù)電荷 B．微粒從到的運(yùn)動可能是勻變速運(yùn)動 C．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 D．該電場的場強(qiáng)為（2017?朝陽區(qū)一模）如圖所示，平行板電容器上極板與下極板水平放置，一帶電液滴從下極板點(diǎn)射入，恰好沿直線從上極板點(diǎn)射出．下列說法正確的是A．該電容器上極板一定帶負(fù)電 B．液滴從點(diǎn)到點(diǎn)的過程中速度增加 C．液滴從點(diǎn)到點(diǎn)的過程中電勢能減少 D．液滴從點(diǎn)以原速度射入時，若再加一垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，則液滴可能做勻速直線運(yùn)動1．點(diǎn)電荷間的作用力大小要用庫侖定律．2．安培力方向的判斷要先判斷磁場方向、電流方向，再用左手定則，同時注意立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖．3．電場力或安培力的出現(xiàn)，可能會對壓力或摩擦力產(chǎn)生影響．4．如果帶電粒子在重力場、電場和磁場三者組成的復(fù)合場中做直線運(yùn)動，則一定是勻速直線運(yùn)動，因?yàn)镕洛⊥v.

真題速刷真題速刷1.（2020?北京）某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實(shí)驗(yàn)臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的圖象如圖乙所示。下列說法正確的是A．實(shí)驗(yàn)中必須讓木板保持勻速運(yùn)動 B．圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線 C．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為 D．只用圖乙中數(shù)據(jù)可得出物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2.（2019?新課標(biāo)Ⅰ?多選）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊，另一端與斜面上的物塊相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動，直至懸掛的細(xì)繩與豎直方向成．已知始終保持靜止，則在此過程中A．水平拉力的大小可能保持不變 B．所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加 C．所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D．所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加3.（2019?新課標(biāo)Ⅰ）如圖，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場，兩個帶電小球和用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則A．和都帶正電荷 B．和都帶負(fù)電荷 C．帶正電荷，帶負(fù)電荷 D．帶負(fù)電荷，帶正電荷4.（2019?天津）2018年10月23日，港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索（所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)）斜拉橋，其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是A．增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力 B．為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度 C．索塔兩側(cè)鋼索對稱且拉力大小相同時，