专题01 力与物体的平衡(命题猜想)-2017年高考物理命题猜想与仿真押题(原卷版)

1、命题猜想一力与物体的平衡【考向解读】高考仍会以选择题为主，以受力分析、动态平衡为考点其中拉力方向的变化、斜面倾角的变化、摩擦力的突变、细绳拉力的突变、弹簧弹力的变化都是动态平衡中常出现的类型在平衡问题的分析中，摩擦力方向和大小的变化、滑动摩擦力和静摩擦力之间的转换也需要引起我们的注意要求学生灵活、熟练运用平衡问题的常规解法，准确地进行判断与求解预测2016年主要题型为选择题或计算题，高考热点主要有：受力分析、力的合成与分解、共点力的平衡，交汇命题点为带电体(或粒子)在电场、磁场或复合场中的平衡问题。【命题热点突破一】受力分析、物体的平衡分析受力的思路：先数研究对象有几个接触处，每个接触处最多有

2、两个力(弹力和摩擦力)。同时注意对场力的分析。假设法是判断弹力、摩擦力的存在及方向的基本方法。受力分析的基本步骤：明确研究对象一一隔离物体分析一一画受力示意图一一验证受力合理性。善于变换研究对象：若不能直接判断研究对象与接触的物体间是否有相互作用的弹力和摩擦力，可以采用变换研究对象，借助其他物体的受力判定。例1.2016全国卷I如图1-,一光滑的轻滑轮用细绳OO,悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，贝“)绳OO,的张力也在一定范围内变化物块b所受

3、到的支持力也在一定范围内变化连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化规律方法】1物体受力分析的常用方法(1)整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力(2)假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在v=0时一定是平衡状态吗？不一定.3处理平衡问题的基本方法物体受三个力平衡时，利用力的合成或分解法比较简单.解平

4、衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少，物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法.【变式探究】如图所示，质量均为m的a、b两物体，放在两固定的水平挡板之间，物体间用一竖直放置的轻弹簧连接，在b物体上施加水平拉力F后，两物体始终保持静止状态，已知重力加速度为g,则下列说法正确的是()a物体对水平挡板的压力大小可能为2mga物体所受摩擦力的大小为Fb物体所受摩擦力的大小为F弹簧对b物体的弹力大小可能等于mg【命题热点突破二】共点力作用下物体的动态平衡例2.2016全国卷II质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O如图1-所示.用T

5、表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()图1-F逐渐变大，T逐渐变大BF逐渐变大，T逐渐变小F逐渐变小，T逐渐变大F逐渐变小，T逐渐变小【规律方法】求解动态平衡问题的思想和方法基本思想：化“动”为“静”，“静”中求“动”基本方法（1）解析法：画出研究对象的受力示意图，根据动态变化的原因，一般是某一夹角发生变化，用三角函数表示出各个作用力与变化夹角之间的关系，从而判断各作用力的变化.（2）图解法：当物体受到一个大小方向不变、一个方向不变、一个大小方向都变化的3个力作用而处于动态平衡时，如果题目只要求定性讨论力的大小而不必进行定量计算时，应首先考虑用矢量三角形方法【变式探究】如图所示，一

6、根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B,两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上。轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态。下列说法正确的是（）只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小【命题热点突破三】电学中的平衡问题电磁学中的物体的平衡问题，除了涉及重力、弹力和摩擦力之外，还涉及电磁学中的静电力、安培力和洛伦兹力.与力学中的共点力平衡问题一样，电磁学中的物体平衡问题也要遵循合力为零这一平衡条件所不同的

7、是除服从力学规律之外，还要服从电磁学规律，这是解决电磁学中的物体平衡问题的两条主线.例3.2016天津卷如图1-所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=5佰N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T.有一带正电的小球，质量m=1x10-6kg，电荷量q=2x10-6C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，g取10m/s2.求:图1-小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.【规律方法】处理电学中的平衡问题的方法:与纯力

8、学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化，分析方法是选取研究对象少*整体法”或“隔离法”受力分析多了个电场力F=Eq或安培力=BH或洛伦兹力F=qvB列平衡方程aF合=0或Fx=0,Fr=0【变式探究】如图所示，两根通电直导体棒用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O2两点，已知O1O2连线水平，导体棒静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为e保持导体棒中的电流大小和方向不变，在导体棒所在空间加上匀强磁场后绝缘细线与竖直方向的夹角均增大了相同的角度，下列分析正确的是()定相同所加磁场的方向可能沿x轴正方向所加磁场的方向可能沿z轴正方向所加磁场的方向可能沿y轴负方向【命题热点突破四】平衡中的临界、极值问

9、题例4.将三根伸长可不计的轻绳AB、BC、CD如图所示连接，现在B点悬挂一个质量为m的重物，为使BC绳保持水平且AB绳、CD绳与水平天花板夹角分别为60和30,需在C点再施加一作用力，则该力的最小值为()1A.mgB.qmgC3mg【特别提醒】物体平衡的临界问题：当某一物理量变化时，会引起其他几个物理量跟着变化，从而使物体所处的平衡状态恰好出现变化或恰好不出现变化.极限分析法：通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端(“极大”或“极小”、“极右”或“极左”等).解决中学物理极值问题和临界问题的方法物理分析方法：就是通过对物理过程的分析，抓住临界(或极值)条件进行求解.数学方法：例如求二次函数

10、极值、讨论公式极值、三角函数极值.【变式探究】质量为M的木楔倾角为0,在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑.如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块匀速上升，如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止).(1)当a=0时，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求在(1)条件下木楔对水平面的摩擦力是多少？【高考真题解读】2016江苏卷一轻质弹簧原长为8cm,在4N的拉力作用下伸长了2cm,弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为()A.40m/NB.40N/mC.200m/ND.200N/m2016江苏卷如图1-所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面

11、.若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中（）图1-桌布对鱼缸摩擦力的方向向左鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面2016全国卷I如图1-,一光滑的轻滑轮用细绳OO,悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，贝y（）绳OO,的张力也在一定范围内变化物块b所受到的支持力也在一定范围内变化连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化2

12、016全国卷II质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图1-所示.用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中（）图1-F逐渐变大，T逐渐变大F逐渐变大，T逐渐变小F逐渐变小，T逐渐变大F逐渐变小，T逐渐变小2016全国卷III如图1-所示，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计所有摩擦.小物块的质量为()图1-人m3A込B.2mC.mD.2m2016浙江卷某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧

13、OC的劲度系数为500N/m.如图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验.在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下：BlS2图1-7若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为N.若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数傾“变大”“变小”或“不变”).2016天津卷如图1-所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=5；3N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T.有一带正电的小球，质量m=1x10

14、-6kg,电荷量q=2x10-6C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，g取10m/s2.求：图1-小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.2016天津卷电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图1-所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感

15、应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同.磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B铝条的高度大于d电阻率为。为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g.图1-求铝条中与磁铁正对部分的电流I;若两铝条的宽度均为b推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度bZ的铝条，磁铁仍以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化.(2015江苏单科，4)如

16、图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()（多选）（2015广东理综，19）如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面列说法正确的有（杆对地面的压力大于自身重力绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力3.（多选）（2015浙江理综，20）如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q=3.0 x10-6C的正电荷。两线夹角为1

17、20，两线上的拉力大小分别为F1和F2oA的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2kg（重力加速度取g=10m/s2；静电力常量k=9.0 x109Nm2/C2,A、B球可视为点电荷），贝）A.支架对地面的压力大小为2.0N两线上的拉力大小F1=F2=1.9N将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，此时两线上的拉力大小F1=1.225N，F2=1.0N将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1=F2=0.866N4.（2015山东理综，16）如图所示，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A（A、B接触面竖直），此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知

18、A与B间的动摩擦因数为竹，A与地面间的动摩擦因数为“2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力A与B的质量之比为（）1A.一豁2C1+卅2唧2唧25.（2015新课标全国卷I,24）如图所示,长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。1biyyyyyv6.（2015浙江理综，24）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为竹