2021届高考物理二轮复习第一篇专题通关攻略1.1力与物体的平衡课件

1、第1讲力与物体的平衡考向一物体受力分析考向一物体受力分析( (基础保分基础保分) ) 【建模型建模型】通规律通规律【模型模型】1 1连接体模型连接体模型1.1.模型图解模型图解: :分类分类图例图例情景情景+ +结论结论推推拉拉型型 木块木块a a、b b紧挨着放在粗糙的水平地面上紧挨着放在粗糙的水平地面上, ,在水平推力在水平推力f f作作用下做匀加速运动用下做匀加速运动,a,a受到受到5 5个力作用个力作用,b,b受到受到4 4个力作用个力作用 甲、乙、丙三个物体叠放在水平面上甲、乙、丙三个物体叠放在水平面上, ,用水平力用水平力f f拉物体拉物体乙乙, ,它们仍保持静止状态它们仍保持静止

2、状态, ,则物体乙受力的个数为则物体乙受力的个数为5 5个个 物体物体b b在水平推力在水平推力f f作用下作用下, ,将物体将物体a a挤压在竖直墙壁上挤压在竖直墙壁上,a,a、b b处于静止状态处于静止状态, ,其中其中a a受到受到5 5个力作用个力作用,b,b共受到共受到4 4个力的个力的作用作用分分类类图例图例情景情景+ +结论结论滑滑轮轮型型 绳和滑轮的质量、摩擦均不计。绳和滑轮的质量、摩擦均不计。a a物体与斜面均粗糙物体与斜面均粗糙, ,当当物体物体b b由静止释放后由静止释放后,a,a受受4 4个力作用个力作用,b,b受受2 2个力作用个力作用2.2.应用规律应用规律: :受

3、力分析的常用方法受力分析的常用方法假设假设法法对于弹力、摩擦力对于弹力、摩擦力, ,若不能确定是否存在若不能确定是否存在, ,或者不能确定力的方向、特或者不能确定力的方向、特点点, ,可先作出假设可先作出假设( (如该力存在、沿某一个方向、摩擦力是静摩擦力如该力存在、沿某一个方向、摩擦力是静摩擦力),),然后根据该假设对运动状态的影响判断假设是否成立然后根据该假设对运动状态的影响判断假设是否成立整体整体法法与与隔离隔离法法若系统内各个物体的运动状态相同若系统内各个物体的运动状态相同, ,优先采用整体法优先采用整体法; ;如果需要求解系如果需要求解系统内部的相互作用统内部的相互作用, ,可再用隔

4、离法。如果系统内部各部分运动状态不可再用隔离法。如果系统内部各部分运动状态不同同, ,一般用隔离法。整体法与隔离法一般交叉综合运用一般用隔离法。整体法与隔离法一般交叉综合运用转换转换对象对象法法当直接分析一个物体的受力不方便时当直接分析一个物体的受力不方便时, ,可转换研究对象可转换研究对象, ,先分析另一个先分析另一个物体的受力物体的受力, ,再根据牛顿第三定律分析该物体的受力再根据牛顿第三定律分析该物体的受力【模型模型】2 2斜面体模型斜面体模型1.1.模型图解模型图解: :分类分类图例图例情景情景+ +分析分析斜面上的斜面上的滑块滑块 一个静止斜面的上面叠放着处于静止状态的两一个静止斜面

5、的上面叠放着处于静止状态的两个物块个物块a a、b b。对物块。对物块a a施加一个斜向上的力施加一个斜向上的力f,af,a、b b两个物块仍处于静止状态。则物块两个物块仍处于静止状态。则物块b b的受力个的受力个数可能是数可能是4 4个或个或5 5个个斜面上运斜面上运动的电荷动的电荷 质量为质量为m,m,带电荷量为带电荷量为+q+q的滑块的滑块, ,在处于匀强磁在处于匀强磁场场b b中的绝缘粗糙足够长的斜面上由静止开始中的绝缘粗糙足够长的斜面上由静止开始下滑下滑, ,在滑块离开斜面前受到在滑块离开斜面前受到4 4个力的作用个力的作用分类分类图例图例情景情景+ +分析分析斜面上的斜面上的通电导

6、线通电导线 粗糙斜面上一水平放置的通电直导线处于粗糙斜面上一水平放置的通电直导线处于静止状态静止状态, ,其切面图如图所示。则通电导线其切面图如图所示。则通电导线受到受到3 3个或个或4 4个力作用个力作用斜面上的斜面上的磁铁磁铁 磁铁的磁铁的n n极附近固定一根通有如图所示电流极附近固定一根通有如图所示电流的长直导线的长直导线, ,但磁铁始终在粗糙的斜面上静但磁铁始终在粗糙的斜面上静止止, ,则磁铁受到则磁铁受到4 4个力作用个力作用2.2.应用提醒应用提醒: :(1)(1)只分析研究对象受的力只分析研究对象受的力, ,而不分析研究对象给其他物体的力。而不分析研究对象给其他物体的力。(2)(

7、2)先分析主动力先分析主动力, ,如重力、电场力、磁场力如重力、电场力、磁场力( (洛伦兹力和安培力洛伦兹力和安培力) )等等, ,再分析被动再分析被动力。力。(3)(3)在难以确定物体的某些受力情况时在难以确定物体的某些受力情况时, ,可先确定物体的运动状态可先确定物体的运动状态, ,再运用平衡条再运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力。件或牛顿运动定律判定未知力。【练类题练类题】重拓展重拓展1.(1.(连接体模型连接体模型) )如图固定在地面上的水平光滑桌面上如图固定在地面上的水平光滑桌面上, ,有三个相同的物体有三个相同的物体a a、b b、c c叠放在一起叠放在一起,a,a的左端通过一根

8、轻绳与质量为的左端通过一根轻绳与质量为m m的小球相连的小球相连, ,绳与水平方向的夹角绳与水平方向的夹角为为,小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的力小球静止在光滑的半圆形器皿中。水平向右的力f f作用在作用在b b上上, ,三个物体保三个物体保持静止状态。下列说法正确的是持静止状态。下列说法正确的是( () )a.a.小球受到小球受到2 2个力作用个力作用b.b.物体物体c c受受3 3个力作用个力作用c.c.物体物体b b受受5 5个力作用个力作用d.d.物体物体a a受受6 6个力作用个力作用【解析解析】选选c c。小球受重力、绳子的拉力、器皿对小球的支持力。小球受重力、绳子的拉力、

9、器皿对小球的支持力3 3个力的作用个力的作用, ,选选项项a a错误错误;c;c保持静止状态保持静止状态, ,只受重力和只受重力和b b对对c c的支持力作用的支持力作用, ,选项选项b b错误错误;b;b受拉力、受拉力、重力、重力、c c对对b b的压力、的压力、a a对对b b的支持力及的支持力及a a对对b b的摩擦力的摩擦力, ,共共5 5个力作用个力作用, ,选项选项c c正确正确;a;a受重力、受重力、b b对对a a的压力、桌面对的压力、桌面对a a的支持力及的支持力及b b对对a a的摩擦力、绳子的拉力的摩擦力、绳子的拉力, ,共共5 5个力个力作用作用, ,选项选项d d错误

10、。错误。2.(2.(推理型推理型)()(多选多选)(2020)(2020济南三模济南三模) )如图所示，两楔形木块如图所示，两楔形木块a a、b b两部分靠在一两部分靠在一起，起，a a、b b之间的接触面光滑，木块之间的接触面光滑，木块b b放置在地面上，木块放置在地面上，木块a a上端用绳子拴在天花上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，板上，绳子处于竖直伸直状态，a a、b b两木块均保持静止，则两木块均保持静止，则( () )a.a.绳子的拉力等于木块绳子的拉力等于木块a a的重力的重力b.b.地面受的压力大于木块地面受的压力大于木块b b的重力的重力c.c.木块木块b b与地面

11、间不存在摩擦力与地面间不存在摩擦力d.d.木块木块b b受到地面的摩擦力水平向左受到地面的摩擦力水平向左【解析解析】选选a a、c c。绳子处于竖直伸直状态，对。绳子处于竖直伸直状态，对a a进行受力分析可知进行受力分析可知a a受到重力和受到重力和绳子的拉力，绳子的拉力，a a、b b接触面光滑，接触面光滑，a a、b b间没有摩擦力，间没有摩擦力，b b对对a a没有支持力，否则重没有支持力，否则重力、拉力支持力三个力不可能平衡，因此重力和拉力二力平衡，绳子的拉力等力、拉力支持力三个力不可能平衡，因此重力和拉力二力平衡，绳子的拉力等于木块于木块a a的重力，的重力，a a正确；对正确；对b

12、 b进行受力分析，进行受力分析，b b受到重力和地面支持力的作用且受到重力和地面支持力的作用且二力平衡，根据牛顿第三定律可知地面受的压力等于木块二力平衡，根据牛顿第三定律可知地面受的压力等于木块b b的重力，的重力，b b错误；对错误；对b b进行受力分析可知进行受力分析可知b b只受到重力和地面支持力两个力的作用，木块只受到重力和地面支持力两个力的作用，木块b b与地面间不与地面间不存在摩擦力，存在摩擦力，c c正确、正确、d d错误。错误。3.(3.(斜面体模型斜面体模型)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,水平地面上固定一个粗糙绝缘斜面水平地面上固定一个粗糙绝缘斜面, ,斜面与水斜

13、面与水平面的夹角为平面的夹角为。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端, ,另一端系有一个带另一端系有一个带电小球电小球a a。小球。小球a a的右侧固定放置带等量同种电荷的小球的右侧固定放置带等量同种电荷的小球b,b,两球心的高度相同两球心的高度相同, ,两两带电小球可视为点电荷。细线张紧且与斜面平行带电小球可视为点电荷。细线张紧且与斜面平行, ,小球小球a a静止在斜面上静止在斜面上, ,则小球则小球a a受力的个数可能为受力的个数可能为( () )a.3a.3个个b.4b.4个个c.5c.5个个d.6d.6个个【解析解析】选选b b、c c。小球。小球

14、a a受重力、斜面的支持力、细线的拉力、受重力、斜面的支持力、细线的拉力、b b对对a a的库仑斥力的库仑斥力, ,或小球或小球a a受重力、斜面的支持力、细线的拉力、受重力、斜面的支持力、细线的拉力、b b对对a a的库仑斥力、斜面对球的库仑斥力、斜面对球a a的的摩擦力摩擦力, ,选项选项b b、c c正确正确,a,a、d d错误。错误。【加固训练加固训练】1.(1.(摩擦力大小的计算摩擦力大小的计算) )如图所示如图所示, ,固定在水平地面上的物体固定在水平地面上的物体p,p,左侧是光滑圆弧面左侧是光滑圆弧面, ,一根轻绳跨过物体一根轻绳跨过物体p p顶点上的小滑轮顶点上的小滑轮, ,一

15、端系有质量为一端系有质量为m=4 kgm=4 kg的小球的小球, ,小球与圆心小球与圆心连线跟水平方向的夹角连线跟水平方向的夹角=60=60, ,绳的另一端水平连接物块绳的另一端水平连接物块3,3,三个物块重均为三个物块重均为50 n,50 n,作用在物块作用在物块2 2的水平力的水平力f=20 n,f=20 n,整个系统处于平衡状态整个系统处于平衡状态, ,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,则以下说法则以下说法正确的是正确的是( () )a.1a.1和和2 2之间的摩擦力是之间的摩擦力是20 n20 nb.2b.2和和3 3之间的摩擦力是之间的摩擦力是20 n20 nc.3c.

16、3与桌面间的摩擦力为与桌面间的摩擦力为20 n20 nd.d.物块物块3 3受受6 6个力作用个力作用【解析解析】选选b b。对小球受力分析可知。对小球受力分析可知, ,绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向绳的拉力等于小球重力沿圆弧面切线方向的分力的分力, ,由几何关系可知绳的拉力等于由几何关系可知绳的拉力等于20 n20 n。将三个物块看成一个整体受力分析。将三个物块看成一个整体受力分析, ,可知水平方向整体受到拉力可知水平方向整体受到拉力f f和绳的拉力的作用和绳的拉力的作用, ,由于由于f f等于绳的拉力等于绳的拉力, ,故整体受故整体受力平衡力平衡, ,与桌面间没有摩擦力与桌面间没有摩

17、擦力, ,故物块故物块3 3与桌面间的摩擦力为与桌面间的摩擦力为0,c0,c错误错误; ;由于物块由于物块1 1、2 2之间没有相对运动的趋势之间没有相对运动的趋势, ,故物块故物块1 1和和2 2之间没有摩擦力的作用之间没有摩擦力的作用,a,a错误错误; ;隔离物块隔离物块3 3受力分析受力分析, ,水平方向受力平衡可知物块水平方向受力平衡可知物块2 2和和3 3之间摩擦力的大小是之间摩擦力的大小是20 n,b20 n,b正确正确; ;物物块块3 3受重力、桌面的支持力、物块受重力、桌面的支持力、物块2 2的压力、物块的压力、物块2 2的摩擦力、绳的拉力的摩擦力、绳的拉力5 5个力作个力作用

18、用,d,d错误。错误。2.2.如图所示如图所示, ,在磁感应强度为在磁感应强度为b b的水平匀强磁场中的水平匀强磁场中, ,有一足够长的绝缘细棒有一足够长的绝缘细棒oooo在在竖直平面内垂直磁场方向放置竖直平面内垂直磁场方向放置, ,细棒与水平面夹角为细棒与水平面夹角为。一质量为。一质量为m m、带电荷量、带电荷量为为+q+q的圆环的圆环a a套在套在oooo棒上棒上, ,圆环圆环a a沿棒匀速下滑沿棒匀速下滑, ,则圆环在下滑过程中的受力个则圆环在下滑过程中的受力个数可能为数可能为( () )a.3a.3个个b.4b.4个个c.5c.5个个d.6d.6个个【解析解析】选选b b。圆环。圆环a

19、 a受重力、洛伦兹力、摩擦力和支持力作用受重力、洛伦兹力、摩擦力和支持力作用, ,选项选项b b正确正确,a,a、c c、d d错误。错误。考向二考向二 共点力作用下的静态平衡共点力作用下的静态平衡( (综合提能综合提能) )【建模型建模型】研典题研典题【模型模型】1 1 绳、弹簧、杆模型绳、弹簧、杆模型2.2.应用提醒应用提醒: :(1)(1)平衡状态平衡状态: :物体静止或匀速直线运动。物体静止或匀速直线运动。(2)(2)平衡条件平衡条件:f:f合合=0=0或或f fx x=0,f=0,fy y=0=0。(3)(3)平衡关系平衡关系: :物体受到的任一个力都和其余力的合力等大反向。物体受到

20、的任一个力都和其余力的合力等大反向。 (4)(4)杆受力不一定沿杆的方向杆受力不一定沿杆的方向, ,绳、弹簧受力一定沿绳或弹簧轴线。绳、弹簧受力一定沿绳或弹簧轴线。【典例典例1 1】( (综合性综合性)(2020)(2020芜湖三模芜湖三模) )如图所示是一竖直固定的光滑圆环如图所示是一竖直固定的光滑圆环, ,中央中央有孔的小球有孔的小球p p和和q q套在环上套在环上, ,由伸直的细绳连接由伸直的细绳连接, ,它们恰好能保持静止状态。已知它们恰好能保持静止状态。已知q q的质量为的质量为m,oqm,oq连线水平连线水平,pq,pq细绳连线与水平线夹角为细绳连线与水平线夹角为3030。则。则(

21、 )( )a.a.细绳对细绳对q q球的拉力大小为球的拉力大小为mgmgb.b.环对环对q q球的支持力大小为球的支持力大小为 mgmgc.pc.p球的质量为球的质量为2m2md.d.环对环对p p球的支持力大小为球的支持力大小为 mgmg333【解析解析】选选c c。对。对q q球球, ,受力分析如图所示。分解拉力受力分析如图所示。分解拉力t,t,可知竖直方向有可知竖直方向有tsin30tsin30=mg,=mg,水平方向有水平方向有tcos30tcos30=n=nq q, ,解得细绳对解得细绳对q q球的拉力大小为球的拉力大小为t=2mg,t=2mg,选选项项a a错误错误; ;环对环对q

22、 q球的支持力大小为球的支持力大小为n nq q= mg,= mg,选项选项b b错误错误; ;对对p p球球, ,受力分析如图所受力分析如图所示。在水平方向示。在水平方向tcos30tcos30=n=np psin30sin30, ,在竖直方向在竖直方向n np pcos30cos30=m=mp pg+tsin30g+tsin30, ,解解得得m mp p=2m,n=2m,np p=2 mg,=2 mg,选项选项c c正确正确,d,d错误。错误。33【名师点睛名师点睛】解答静态平衡问题的思路解答静态平衡问题的思路【母题变式母题变式】【变式变式1 1】( (多选多选) )如图所示如图所示, ,

23、把把【典例典例1 1】中的中的p p、q q小球套在由三根光滑的杆构成小球套在由三根光滑的杆构成的三角形框架上的三角形框架上, ,两球静止时两球静止时, ,细线与细线与abab杆成杆成角。角。a=90a=90,b=30,b=30, ,则下列则下列说法中正确的是说法中正确的是( )( ) a.30a.306060b.b.细线受到的拉力大小为细线受到的拉力大小为mg mg c.pc.p、q q两小球对杆的压力大小之比为两小球对杆的压力大小之比为22 d.d.细线受到的拉力大小为细线受到的拉力大小为 mgmg372【解析解析】选选a a、d d。根据平衡条件。根据平衡条件, ,对对p p球有球有n

24、n1 1=tsin+2mgcos30=tsin+2mgcos30, ,tcos=2mgsin30tcos=2mgsin30对对q q球有球有n n2 2=tcos+mgcos60=tcos+mgcos60, , tsin=mgsin60tsin=mgsin60, ,由得由得tan= ,tan= ,即即tan30tan30tantan60tantan时时, ,物块开始滑动物块开始滑动 木块与固定斜面间动摩擦因数为木块与固定斜面间动摩擦因数为=tan,=tan,用与斜用与斜面成面成角的力角的力f f拉着木块匀速上升拉着木块匀速上升, ,当当=时时,f,f有有最小值最小值, ,为为f fminmin

25、=mgsin 2=mgsin 22.2.应用规律应用规律: :【角度角度1 1】绳索类绳索类【典例典例4 4】( (创新性创新性)(2020)(2020青岛一模青岛一模) )图甲中滑索巧妙地利用了景区的自然落差图甲中滑索巧妙地利用了景区的自然落差, ,为滑行提供了原动力。游客借助绳套保护为滑行提供了原动力。游客借助绳套保护, ,在高空领略祖国大好河山的壮美。其在高空领略祖国大好河山的壮美。其装置简化如图乙所示装置简化如图乙所示, ,倾角为倾角为3030的轨道上套一个质量为的轨道上套一个质量为m m的滑轮的滑轮p,p,质量为质量为3m3m的的绳套和滑轮之间用不可伸长的轻绳相连。某次检修时绳套和滑

26、轮之间用不可伸长的轻绳相连。某次检修时, ,工人对绳套施加一个拉力工人对绳套施加一个拉力f,f,使绳套从滑轮正下方的使绳套从滑轮正下方的a a点缓慢移动点缓慢移动, ,运动过程中运动过程中f f与轻绳的夹角始终保持与轻绳的夹角始终保持120120, ,直到轻绳水平直到轻绳水平, ,绳套到达绳套到达b b点。整个过程滑轮保持静止点。整个过程滑轮保持静止, ,重力加速度为重力加速度为g,g,求求: :(1)(1)绳套到达绳套到达b b点时点时, ,轨道对滑轮的摩擦力大小和弹力大小轨道对滑轮的摩擦力大小和弹力大小; ;(2)(2)绳套从绳套从a a缓慢移动到缓慢移动到b b的过程中的过程中, ,轻绳

27、上拉力的最大值。轻绳上拉力的最大值。【解析解析】(1)(1)绳套到达绳套到达b b点时点时, ,对质量为对质量为3m3m的绳套的绳套, ,有有f f1 1=3mgtan30=3mgtan30= mg= mg对滑轮对滑轮p:fp:fn n-f-f1 1sin30sin30-mgcos30-mgcos30=0=0f+mgsin30f+mgsin30-f-f1 1cos30cos30=0=0解得解得f fn n= mg,f=mg= mg,f=mg33(2)(2)在绳套的动态平衡过程中在绳套的动态平衡过程中, ,当当f f与与mgmg垂直时轻绳中的弹力最大垂直时轻绳中的弹力最大, ,则有则有 答案答案

28、: :(1) (2)2 mg(1) (2)2 mgm3mgf2 3mgsin60mg 3mg3【名师点睛名师点睛】【角度角度2 2】相对滑动类相对滑动类【典例典例5 5】( (多选多选)(2020)(2020赣州一模赣州一模) )如图所示如图所示, ,物体物体a a和和b b的质量分别为的质量分别为4 kg4 kg和和1 kg,1 kg,用跨过定滑轮的细线相连用跨过定滑轮的细线相连, ,叠放在倾角为叠放在倾角为=30=30的光滑斜面上的光滑斜面上,a,a与与b b间的动摩擦间的动摩擦因数为因数为0.2,0.2,现有一平行于斜面向下的力现有一平行于斜面向下的力f f作用在物体作用在物体b b上上

29、, ,物体物体a a、b b保持静止保持静止, ,设设最大静摩擦力等于滑动摩擦力最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g(g取取10 m/s10 m/s2 2) )。则拉力。则拉力f f的值可能为的值可能为( )( )a.10 na.10 nb.20 nb.20 nc.30 nc.30 nd.40 nd.40 n【解析解析】选选a a、b b。拉力最大时。拉力最大时, ,对对a:t=ma:t=ma agsin+mgsin+ma agcos,gcos,对对b:fb:fm m+m+mb bgsin=t+mgsin=t+ma agcos,gcos,解得解得f fm m=28.9 n=28.9 n。拉力最小时拉

30、力最小时, ,对对a:a:t+mt+ma agcos=mgcos=ma agsin,gsin,对对b:fb:fminmin+m+ma agcos+mgcos+mb bgsin=t,gsin=t,解得解得f fminmin=1.1 n,=1.1 n,拉力拉力f f取值范围为取值范围为1.1 nf28.9 n,1.1 nf28.9 n,选项选项a a、b b正确正确,c,c、d d错误。错误。【练类题练类题】重拓展重拓展1.(“1.(“缓慢缓慢”移动模型移动模型)(2020)(2020浙江浙江7 7月选考月选考) )如图是如图是“中国天眼中国天眼”500 m500 m口径球面射电望远镜维护时的照片

31、。为不损伤望远镜球面口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面, ,质量为质量为m m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着的工作人员被悬在空中的氦气球拉着, ,当他在离底部有一定高度的望远当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时镜球面上缓慢移动时, ,氦气球对其有大小为氦气球对其有大小为 mgmg、方向竖直向上的拉力作用、方向竖直向上的拉力作用, ,使其有使其有“人类在月球上行走人类在月球上行走”的感觉的感觉, ,若将人视为质点若将人视为质点, ,此时工作人员此时工作人员( )( )56a.a.受到的重力大小为受到的重力大小为 mgmgb.b.受到的合力大小为受到的合力大小为 mgm

32、gc.c.对球面的压力大小为对球面的压力大小为 mgmgd.d.对球面的作用力大小为对球面的作用力大小为 mgmg16161616【解析解析】选选d d。人受到的重力大小仍为。人受到的重力大小仍为mg,mg,选项选项a a错误。因人在球面上缓慢移动错误。因人在球面上缓慢移动, ,所以合外力应该为零。根据题意所以合外力应该为零。根据题意, ,人的受力分析如图人的受力分析如图: :人对球面的压力应该小于人对球面的压力应该小于 , ,选项选项c c错误。根据共点力的平衡错误。根据共点力的平衡, ,人对球面的作用人对球面的作用力力( (支持力、静摩擦力的合外力支持力、静摩擦力的合外力) )应该等于应该

33、等于 , ,选项选项d d正确。正确。mg6mg62.2.( (临界极值模型临界极值模型) )如图所示如图所示, ,一人用钳碗夹夹住圆柱形茶杯一人用钳碗夹夹住圆柱形茶杯, ,在手竖直向上的力在手竖直向上的力f f作用下作用下, ,夹子和茶杯相对静止夹子和茶杯相对静止, ,并一起向上运动。夹子和茶杯的质量分别为并一起向上运动。夹子和茶杯的质量分别为m m、m,m,假设夹子与茶杯两侧间的静摩擦力在竖直方向上假设夹子与茶杯两侧间的静摩擦力在竖直方向上, ,夹子与茶杯两侧间的弹力在水夹子与茶杯两侧间的弹力在水平方向上平方向上, ,最大静摩擦力均为最大静摩擦力均为f,f,则下列说法正确的是则下列说法正确

34、的是( )( )a.a.人加大夹紧钳碗夹的力人加大夹紧钳碗夹的力, ,使茶杯向上匀速运动使茶杯向上匀速运动, ,则夹子与茶杯间的摩擦力增大则夹子与茶杯间的摩擦力增大b.b.当夹紧茶杯的夹子往下稍微移动一段距离当夹紧茶杯的夹子往下稍微移动一段距离, ,使夹子的顶角张大使夹子的顶角张大, ,但仍使茶杯匀但仍使茶杯匀速上升速上升, ,人的作用力人的作用力f f将变小将变小c.c.当人加速向上提茶杯时当人加速向上提茶杯时, ,作用力作用力f f可以达到的最大值是可以达到的最大值是 d.d.无论人提着茶杯向上向下做怎样的运动无论人提着茶杯向上向下做怎样的运动, ,若茶杯与夹子间不移动若茶杯与夹子间不移动

35、, ,则人的作用则人的作用力力f=(m+m)gf=(m+m)g2(fmm)m【解析解析】选选c c。无论人手夹紧还是夹子下移使夹子顶角变化。无论人手夹紧还是夹子下移使夹子顶角变化, ,茶杯向上匀速运动茶杯向上匀速运动时时, ,茶杯处于平衡状态茶杯处于平衡状态, ,合力为零。故合力为零。故f=(m+m)g,2ff=(m+m)g,2f静静=mg,=mg,摩擦力不变摩擦力不变, ,选项选项a a、b b错误错误; ;当向上加速时当向上加速时, ,茶杯所受的摩擦力达到最大静摩擦力时茶杯所受的摩擦力达到最大静摩擦力时, ,力力f f的值最大的值最大, ,则有则有2f-mg=ma,f-(m+m)g=(m+

36、m)a,2f-mg=ma,f-(m+m)g=(m+m)a,联立解得联立解得f= ,f= ,选项选项c c正确正确; ;当茶杯的运动状当茶杯的运动状态改变态改变, ,如向上匀加速运动时如向上匀加速运动时,f,f大于大于(m+m)g,(m+m)g,选项选项d d错误。错误。2f(mm)m专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练专题能力提升练( (一一) )力与物体的平衡力与物体的平衡(45(45分钟分钟100100分分) )一、选择题一、选择题( (本题共本题共8 8小题小题, ,每小题每小题6 6分分, ,共共4848分。其中分。其中1 15 5题为单选题为单选,6,68 8题为题为多选多选)

37、 )1.(20201.(2020日照一模日照一模) )如图所示如图所示, ,在水平桌面上叠放着物体在水平桌面上叠放着物体a a、b b、c,c,三个物体均三个物体均处于静止状态。下列说法正确的是处于静止状态。下列说法正确的是( () )a.ca.c一定受到水平桌面施加的摩擦力一定受到水平桌面施加的摩擦力b.bb.b对对a a的作用力一定竖直向上的作用力一定竖直向上c.cc.c对对b b的摩擦力可能水平向右的摩擦力可能水平向右d.bd.b对对a a的支持力与的支持力与a a受到的重力是一对作用力和反作用力受到的重力是一对作用力和反作用力【解析解析】选选b b。对。对a a、b b、c c整体分析

38、整体分析, ,受重力和支持力受重力和支持力, ,二力平衡二力平衡,c,c不受地面的摩不受地面的摩擦力擦力, ,选项选项a a错误错误; ;对物体对物体a a受力分析受力分析, ,受重力、支持力和静摩擦力受重力、支持力和静摩擦力, ,根据平衡条根据平衡条件件,b,b对对a a的作用力一定竖直向上的作用力一定竖直向上, ,和和a a的重力平衡的重力平衡, ,选项选项b b正确正确; ;以以a a和和b b整体为研究整体为研究对象对象, ,受到重力、支持力和静摩擦力受到重力、支持力和静摩擦力, ,根据平衡条件根据平衡条件,c,c对对b b的静摩擦力平行接触面的静摩擦力平行接触面向上向上, ,选项选项

39、c c错误错误;b;b对对a a的支持力与的支持力与a a对对b b的压力是一对作用力和反作用力的压力是一对作用力和反作用力, ,两力的两力的施力物体不同施力物体不同, ,受力物体不同受力物体不同, ,且两力的大小相等且两力的大小相等, ,方向相反方向相反, ,作用在同一条直线作用在同一条直线上。而上。而a a受到的重力受到的重力, ,受力物体还是受力物体还是a,a,且该力与且该力与b b对对a a的支持力不在同一直线上的支持力不在同一直线上, ,选选项项d d错误。错误。【总结提升总结提升】受力分析的四个步骤受力分析的四个步骤 【加固训练加固训练】如图所示如图所示,a,a、b b两个小球穿在

40、一根光滑的固定杆上两个小球穿在一根光滑的固定杆上, ,并且通过一条细绳跨过并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。已知定滑轮连接。已知b b球质量为球质量为m,m,杆与水平面成杆与水平面成角角, ,不计所有摩擦不计所有摩擦, ,重力加速度重力加速度为为g g。当两球静止时。当两球静止时,oa,oa段绳与杆的夹角也为段绳与杆的夹角也为,ob,ob段绳沿竖直方向段绳沿竖直方向, , 则下列说则下列说法正确的是法正确的是( () )a.aa.a可能受到可能受到2 2个力的作用个力的作用b.bb.b可能受到可能受到3 3个力的作用个力的作用c.c.绳子对绳子对a a的拉力等于的拉力等于mgmgd.ad.a的重

41、力为的重力为mgtan mgtan 【解析解析】选选c c。对。对a a、b b受力分析可知受力分析可知,a,a一定受一定受3 3个力个力,b,b一定受一定受2 2个力作用个力作用, ,选项选项a a、b b错误错误; ;对对b b受力分析可知受力分析可知,b,b受绳子拉力等于受绳子拉力等于mg,mg,因此绳子对因此绳子对a a的拉力等于的拉力等于mg,mg,选项选项c c正确正确; ;对对a a受力分析受力分析,g,ga asin=mgcos,sin=mgcos,可得可得g ga a= = , ,选项选项d d错误。错误。 mgtan2.(20202.(2020山东等级考山东等级考) )如图

42、所示如图所示, ,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上, ,质量分质量分别为别为m m和和2m2m的物块的物块a a、b,b,通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接,a,a、b b间的接触面和轻间的接触面和轻绳均与木板平行。绳均与木板平行。a a与与b b间、间、b b与木板间的动摩擦因数均为与木板间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等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于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为4545时时, ,物块物块a a、b b刚好要滑动刚好要滑动, ,则则的的值为值为( () )a.a. b.b. c.c. d

43、. d. 13141516【解析解析】选选c c。当木板与水平面的夹角为。当木板与水平面的夹角为4545时时, ,两物块刚好滑动两物块刚好滑动, ,对对a a物块受力物块受力分析如图甲分析如图甲, ,沿斜面方向沿斜面方向,a,a、b b之间的滑动摩擦力之间的滑动摩擦力f f1 1=n=mgcos45=n=mgcos45, ,根据平衡根据平衡条件可知条件可知t=mgsin45t=mgsin45+mgcos45+mgcos45; ;对对b b物块受力分析如图乙物块受力分析如图乙, ,沿斜面方向沿斜面方向,b,b与斜面之间的滑动摩擦力与斜面之间的滑动摩擦力f f2 2=n=n=3mgcos453mg

44、cos45, ,根据平衡条件可知根据平衡条件可知2mgsin452mgsin45=t+mgcos45=t+mgcos45+3mgcos453mgcos45, ,两式联立两式联立, ,可得可得2mgsin452mgsin45=mgsin45=mgsin45+mgcos45+mgcos45+mgcos45+mgcos45+3mgcos453mgcos45, ,解得解得= ,a= ,a、b b、d d错误错误,c,c正确。故选正确。故选c c。153.(20203.(2020海淀区三模海淀区三模) )某同学用如图所示的实验装置验证某同学用如图所示的实验装置验证 “ “力的平行四边形定力的平行四边形定

45、则则”。将弹簧测力计。将弹簧测力计a a挂于固定点挂于固定点p p，下端用细线挂一重物，下端用细线挂一重物m m，在弹簧测力计，在弹簧测力计b b的的挂钩处系一细线，把细线的另一端系在弹簧测力计挂钩处系一细线，把细线的另一端系在弹簧测力计a a下端细线上的下端细线上的o o点处，手持点处，手持弹簧测力计弹簧测力计b b水平向左拉，使水平向左拉，使o o点缓慢地向左移动，且总保持弹簧测力计点缓慢地向左移动，且总保持弹簧测力计b b的拉力的拉力方向不变，不计弹簧测力计所受的重力，两弹簧测力计的拉力均不超出它们的方向不变，不计弹簧测力计所受的重力，两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程，则弹簧测力计量

46、程，则弹簧测力计a a、b b的示数的示数f fa a、f fb b的变化情况是的变化情况是( () )a.fa.fa a变大、变大、f fb b变小变小b.fb.fa a变小、变小、f fb b变大变大c.fc.fa a变大、变大、f fb b变大变大d.fd.fa a变小、变小、f fb b变小变小【解析解析】选选c c。以。以o o点为研究对象，其受力变化如图所示，由图可知开始时弹簧点为研究对象，其受力变化如图所示，由图可知开始时弹簧a a处于竖直状态，其拉力大小等于处于竖直状态，其拉力大小等于mgmg，b b弹簧拉力为零；当弹簧拉力为零；当o o点向左移动时，弹簧点向左移动时，弹簧a

47、a与竖直方向的夹角在增大，由受力图可知与竖直方向的夹角在增大，由受力图可知f fa a变大、变大、f fb b变大，变大，a a、b b、d d均错误，均错误，c c正正确。确。【加固训练加固训练】如图所示如图所示, ,小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间, ,薄板在薄板在f f作用下逆时针缓慢转动作用下逆时针缓慢转动, ,在墙与薄板之间的夹角在墙与薄板之间的夹角缓慢地从缓慢地从9090逐渐减小的过逐渐减小的过程中程中( () )a.a.小球对薄板的压力可能小于小球的重力小球对薄板的压力可能小于小球的重力b.b.小球对薄板的正压力一直增大小球对薄板的

48、正压力一直增大c.c.小球对墙的压力先减小小球对墙的压力先减小, ,后增大后增大d.d.小球对墙的正压力不可能大于小球的重力小球对墙的正压力不可能大于小球的重力【解析解析】选选b b。以小球为研究对象。以小球为研究对象, ,小球处于平衡状态。当墙与薄板之间的夹角小球处于平衡状态。当墙与薄板之间的夹角缓慢地从缓慢地从9090逐渐减小的过程中逐渐减小的过程中, ,薄板给球的支持力薄板给球的支持力f f1 1逐渐增大逐渐增大, ,薄板受到的压薄板受到的压力增大力增大, ,小球对薄板的压力不可能小于小球的重力小球对薄板的压力不可能小于小球的重力, ,选项选项a a错误错误,b,b正确正确; ;当墙与薄

49、当墙与薄板之间的夹角板之间的夹角缓慢地从缓慢地从9090逐渐减小的过程中逐渐减小的过程中, ,墙壁给球的压力墙壁给球的压力f f2 2逐渐增大逐渐增大, ,根根据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力增大据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力增大, ,小球对墙的正压力可能大于小球的重小球对墙的正压力可能大于小球的重力力, ,选项选项c c、d d错误。错误。4.(20204.(2020滨海新区三模滨海新区三模) )如图所示，固定在水平地面上的物体如图所示，固定在水平地面上的物体a a，左侧是圆弧面，左侧是圆弧面，右侧是倾角为右侧是倾角为的斜面。一根轻绳跨过物体的斜面。一根轻绳跨过物体a a顶点上的小滑轮，绳

50、两端分别系有顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为质量为m m1 1、m m2 2的小球的小球b b、c c，假设绳与物体，假设绳与物体a a的表面平行，当两球静止时，小球的表面平行，当两球静止时，小球b b与与圆弧圆心之间的连线和水平面的夹角也为圆弧圆心之间的连线和水平面的夹角也为，不计一切摩擦，则，不计一切摩擦，则m m1 1、m m2 2之间的关之间的关系是系是( () )a.ma.m1 1= m= m2 2b.mb.m1 1=m=m2 2tantanc.mc.m1 1= = d.m d.m1 1=m=m2 2coscos2mtan【解析解析】选选b b。两小球通过光滑的滑轮相连，滑轮左右

51、两侧绳的拉力大小相等，。两小球通过光滑的滑轮相连，滑轮左右两侧绳的拉力大小相等，两小球都处于平衡状态，由受力分析可得：对两小球都处于平衡状态，由受力分析可得：对m m1 1有有f ft t=m=m1 1gcosgcos，对，对m m2 2有有f ft t=m=m2 2gsingsin，联立两式可得，联立两式可得m m1 1gcos=mgcos=m2 2gsingsin，即，即m m1 1=m=m2 2tantan，b b正确，正确，a a、c c、d d均错误。均错误。5.5.如图所示如图所示, ,内壁光滑粗细均匀的玻璃管竖直固定内壁光滑粗细均匀的玻璃管竖直固定, ,在玻璃管内有大小和质量均在

52、玻璃管内有大小和质量均相等的相等的a a、b b、c c三只小球三只小球,a,a、b b小球之间用轻质绝缘弹簧连接小球之间用轻质绝缘弹簧连接,c,c小球置于玻璃管小球置于玻璃管底部。当底部。当a a、b b、c c小球均处于静止时小球均处于静止时,a,a、b b小球之间的距离与小球之间的距离与b b、c c小球之间的距小球之间的距离相等离相等, ,已知已知a a、b b两只小球带电荷量均为两只小球带电荷量均为q(q0),cq(q0),c小球带电荷量为小球带电荷量为q(q0),q(q0),小球小球直径略小于玻璃管内径直径略小于玻璃管内径, ,它们之间的距离远大于小球直径它们之间的距离远大于小球直

53、径, ,则则( () )a.a.若若q=3q,q=3q,弹簧对小球弹簧对小球a a为向上的弹力为向上的弹力b.b.若若q=2q,q=2q,弹簧对小球弹簧对小球a a为向上的弹力为向上的弹力c.c.若若q=3q,q=3q,弹簧对小球弹簧对小球b b为向上的弹力为向上的弹力d.d.若若q=2q,q=2q,弹簧对小球弹簧对小球b b为向下的弹力为向下的弹力 【解析解析】选选a a。设。设a a、b b的质量为的质量为m,am,a、b b与与b b、c c之间的距离均为之间的距离均为l,l,假设当弹簧假设当弹簧处于压缩状态时处于压缩状态时,a,a球受到向上的弹力球受到向上的弹力, ,根据平衡条件对根据

54、平衡条件对a a列出平衡方程列出平衡方程, , 对对a a、b b两球整体分析两球整体分析 若假设成立则若假设成立则f0,f0,联立可以得到联立可以得到q qq q。若。若q=3q q,q=3q q,此时弹簧对小球此时弹簧对小球a a的弹力方向向上的弹力方向向上, ,对对小球小球b b的弹力方向向下的弹力方向向下, ,选项选项a a正确正确,c,c错误错误; ;若若q=2q q,q=2q q,此时弹簧对小球此时弹簧对小球a a的弹的弹力方向向下力方向向下, ,对小球对小球b b的弹力方向向上的弹力方向向上, ,选项选项b b、d d错误。错误。22q qq qmgkkfl2l，22q qqqk

55、k2mgl2l。8383836.6.如图所示如图所示, ,带电物体带电物体p p、q q可视为点电荷可视为点电荷, ,电荷量相同。倾角为电荷量相同。倾角为、质量为、质量为m m的斜的斜面体放在粗糙水平面上面体放在粗糙水平面上, ,将质量为将质量为m m的物体的物体p p放在粗糙的斜面体上。当物体放在粗糙的斜面体上。当物体q q放在放在与与p p等高等高(pq(pq连线水平连线水平) )且与物体且与物体p p相距为相距为r r的右侧位置时的右侧位置时,p,p静止且受斜面体的摩擦静止且受斜面体的摩擦力为力为0,0,斜面体保持静止斜面体保持静止, ,静电力常量为静电力常量为k,k,则下列说法正确的是

56、则下列说法正确的是( () )a.pa.p、q q所带电荷量为所带电荷量为 b.pb.p对斜面的压力为对斜面的压力为0 0c.c.斜面体受到地面的摩擦力为斜面体受到地面的摩擦力为0 0d.d.斜面体对地面的压力为斜面体对地面的压力为(m+m)g(m+m)g2mgr tank【解析解析】选选a a、d d。设设p p、q q所带电荷量为所带电荷量为q,q,对物体对物体p p受力分析如图受力分析如图所示所示, ,受到水平向左的库仑力受到水平向左的库仑力f=k f=k 、竖直向下的重力、竖直向下的重力mgmg、支持、支持力力fn,fn,由平衡条件可得由平衡条件可得tan= ,tan= ,解得解得q=

57、 ,q= ,选项选项a a正确正确; ;斜面对斜面对p p的支持力的支持力fn=mgcos+fsin,fn=mgcos+fsin,由牛顿第三定律可知由牛顿第三定律可知,p,p对斜面的压力为对斜面的压力为fnfn=mgcos+fsin,=mgcos+fsin,选项选项b b错误错误; ;对对p p和斜面体整体受力分析和斜面体整体受力分析, ,可知水平方向受到可知水平方向受到q q对对p p向左的库仑力向左的库仑力f=k f=k 和地面对斜面体水平向右的摩擦力和地面对斜面体水平向右的摩擦力, ,由平衡条件可知由平衡条件可知, ,斜面体斜面体22qrfmg2mgr tank22qr受到水平向右的摩擦

58、力大小为受到水平向右的摩擦力大小为f=k ,f=k ,选项选项c c错误错误; ;对对p p和斜面体整体受力分析和斜面体整体受力分析, ,竖直方向受到竖直向下的重力竖直方向受到竖直向下的重力(m+m)g(m+m)g和水平面的支持力和水平面的支持力, ,由平衡条件可得由平衡条件可得, ,水平水平面支持力等于面支持力等于(m+m)g,(m+m)g,根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律, ,斜面体对地面的压力大小为斜面体对地面的压力大小为(m+m)g,(m+m)g,选项选项d d正确。正确。22qr7.(20207.(2020西安六模西安六模) )如图所示如图所示, ,在倾角在倾角=30=30的光滑轨道

59、上的光滑轨道上, ,质量质量m=0.1 kgm=0.1 kg的的abab杆放在轨道上杆放在轨道上, ,轨道间距轨道间距l=0.2 m,l=0.2 m,电流电流i=0.5 ai=0.5 a。当加上垂直于杆。当加上垂直于杆abab的某一的某一方向的匀强磁场后方向的匀强磁场后, ,杆杆abab处于静止状态处于静止状态, ,则所加磁场的磁感应强度可能为则所加磁场的磁感应强度可能为 ( () )a.1 ta.1 tb.5.5 tb.5.5 tc.4 tc.4 td.7.5 td.7.5 t【解析解析】选选b b、d d。金属导轨光滑。金属导轨光滑, ,所以没有摩擦力所以没有摩擦力, ,则杆只受重力、支持

60、力和安则杆只受重力、支持力和安培力培力, ,根据平衡条件根据平衡条件, ,支持力和安培力的合力应与重力等大反向支持力和安培力的合力应与重力等大反向, ,根据矢量三角形根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图所示合成法则作出三种情况的合成图如图所示, ,由图可以看出当安培力由图可以看出当安培力f f与支持力垂与支持力垂直时有最小值直时有最小值f fminmin=mgsin,=mgsin,即即b bminminil=mgsin,il=mgsin,解得解得b bminmin=5 t,=5 t,选项选项b b、d d正确正确,a,a、c c错误。错误。【加固训练加固训练】( (多选多选)(202