1、1【二轮复习名师专题突破秘籍】2014 高考物理二轮复习：力与物体场内的平衡（考点汇聚+专题专讲专练+考点串讲，14 页 word，含名师详解）专题定位 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题高考对本专题内容的考查主要有：对各种性质力特点的理解；共点力作用下平衡条件的应用考查的主要物理思想和方法有：整体法和隔离法；假设法；合成法；正交分解法；矢量三角形法；相似三角形法；等效思想；分解思想应考策略 深刻理解各种性质力的特点熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法1 弹力(1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律 F kx 计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解
2、(2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向2 摩擦力(1)大小：滑动摩擦力 Ff F N，与接触面的面积无关；静摩擦力 0m2sin ，则甲所受摩擦力沿斜面向上B若在乙物块上面再放一个小物块后，甲、乙仍静止，则甲所受的摩擦力一定变小C若在乙物块上面再放一个小物块后，甲、乙仍静止，则甲所受的拉力一定变大D若在甲物块上面再放一个小物块后，甲、乙仍静止，则甲所受拉力一定变大答案 AC解析 对乙受力分析可知细绳上的拉力 FT0 m2gsin ，由 m1gsin m2gsin 可知甲所受摩擦力沿斜面向上，A 正确若在乙物块上再放一个小物块 m 后，细绳上的拉力
3、变为 FT1( m2 m)gsin ，故甲所受的拉力一定变大，C 正确因 FT1与 m1gsin 的大小关系不确定，则甲若受到的摩擦力仍沿斜面向上，摩擦力减小；甲若受到的摩擦力沿斜面向下，则摩擦力可能会增大，B 错误若在甲物块上再放一个小物块后，甲、乙仍静止，则仍可根据乙的平衡条件得到拉力 FT2 m2gsin ，即拉力不变，D 错误题型 3 共点力作用下的动态平衡问题例 3 (2013天津5)如图 5 所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到5接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力
4、 FN以及绳对小球的拉力 FT的变化情况是 ( )图 5A FN保持不变， FT不断增大B FN不断增大， FT不断减小C FN保持不变， FT先增大后减小D FN不断增大， FT先减小后增大审题突破 小球受到几个力作用？在缓慢推动斜面体的过程中这几个力变化时有什么显著特征？解析 对小球受力分析如图(重力 mg、支持力 FN，绳的拉力 FT)画出一簇平行四边形如图所示，当 FT方向与斜面平行时， FT最小，所以 FT先减小后增大， FN一直增大，只有选项 D 正确答案 D以题说法 动态平衡问题分析的三个常用方法1解析法：一般把力进行正交分解，两个方向上列平衡方程，写出所要分析的力与变化角度的关
5、系，然后判断各力的变化趋势2图解法：能用图解法分析动态变化的问题有三个显著特征：一、物体一般受三个力作用；二、其中有一个大小、方向都不变的力；三、还有一个方向不变的力3相似三角形法：物体一般受三个力作用而平衡，系统内一定总存在一个与矢量三角形相似的结构三角形，这种情况下采用相似三角形法解决问题简单快捷如图 6 所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为 m 的小球套在圆环上一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移在移动过程中手对线的拉力 F 和环对小球的弹力 FN的大小变化情况是 ( )6图 6A F 减小， FN不变 B F 不变， F
6、N减小C F 不变， FN增大 D F 增大， FN减小答案 A解析 对小球受力分析，其所受的三个力组成一个闭合三角形，如图所示，力三角形与圆内的三角形相似，由几何关系可知 mgR FNR，小球上移时 mg 不变， R 不变， L 减小， F 减小， FN不变，A 正FL确题型 4 带电体在电场内的平衡问题例 4 如图 7 所示，相互垂直的固定绝缘光滑挡板 PO、 QO 竖直放置在重力场中， a、 b 为两个带有同种电荷的小球(可以近似看成点电荷)，当用水平向左的作用力 F 作用于 b 时，a、 b 紧靠挡板处于静止状态现若稍改变 F 的大小，使 b 稍向左移动一段小距离，则当a、 b 重新处
7、于静止状态后 ( )图 7A a、 b 间电场力增大B作用力 F 将减小C地面对 b 的支持力变大D地面对 b 的支持力变小审题突破 分析带电小球 a 受力的变化，能用图解法吗？变方向的力方向是如何变化的？能把 a、 b 当成一个整体吗？解析 带电小球 a 受力变化问题符合图解法的特征使 b 稍向左移动一段小距离时，二者连线与竖直方向夹角减小，即 F 库 与竖直方向夹角减小，如图分析知 F 库 减小， FN减小，选项 A 错误球 a、 b 之间7的库仑力可以看成内力，故把 a、 b 当成一个整体可知水平作用力 F与 FN平衡，故 F 减小，B 正确地面对 b 球的支持力等于两个小球的重力，故不
8、变，C、D 都错误答案 B以题说法 1.电场和重力场内的平衡问题，仍然是力学问题力学中用到的图解法和正交分解法仍然可以用在电场和重力场中2当涉及多个研究对象时，一般采用整体法和隔离法结合的方法求解如本题分析地面对 b 的支持力和作用力 F 的变化时应用整体法可以非常方便地得出结论.1应用平衡条件解决电学平衡问题审题示例如图 8 所示，在倾角为 的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨 PQ、 MN，相距为 L，导轨处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下有两根质量均为 m 的金属棒 a、 b，先将 a 棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块 c 连接，连接 a 棒的细
9、线平行于导轨，由静止释放 c，此后某时刻，将 b 也垂直导轨放置，a、 c 此刻起做匀速运动， b 棒刚好能静止在导轨上， a 棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计则 ( )图 8A物块 c 的质量是 2msin B回路中电流方向俯视为顺时针C b 棒放上后， a 棒受到的安培力为 2mgsin D b 棒放上后， a 棒中电流大小是mgsin BL审题模板8解析 由右手定则可知回路中电流方向俯视为逆时针，B 错误因为 a、 b、 c 都处于平衡状态，分别列三个平衡方程 FT mgsin F 安 a、 F 安 b mgsin ， FT mcg，而且a、 b 中电流相等
10、，所以 F 安 a F 安 b BIL，联立解以上四个方程，可得 F 安 a F 安b mgsin ， mc2 msin ，电流大小为 ，所以 A、D 正确，C 错误mgsin BL答案 AD点睛之笔 此题为力电综合问题，考查了力学知识的平衡问题和电磁感应知识两问题的连接点是安培力安培力及其他力的共同作用使物体处于平衡状态，由平衡条件可推出安培力的大小，进而得到电路的电流因此，在解决力电综合问题时，找准问题的连接点是解题的关键一带电金属小球 A 用绝缘细线拴着悬挂于 O 点，另一带电金属小球 B 用绝缘支架固定于 O 点的正下方，金属小球 A、 B 静止时位置如图 9 所示由于空气潮湿，金属小
11、球 A、 B 缓慢放电此过程中，小球 A 所受的细线的拉力 F1和小球 B 对 A 的库仑力F2的变化情况是 ( )图 9A F1减小， F2减小 B F1减小， F2不变C F1增大， F2增大 D F1不变， F2减小答案 D解析 对小球 A 受力分析，受重力、绳的拉力和 B 对 A 的库仑力，根据平衡条件得绳的拉力和库仑力的合力与重力等大反向，作出三力的矢量三角形，由相似关系得 F1OA F2AB，因金属小球缓慢放电，因此两球之间距离 AB 减小，可知此过程中， F1不变， F2减小，mgOBD 正确9(限时：45 分钟)一、单项选择题1如图 1 所示为通过轻杆相连的 A、 B 两小球，
12、用两根细线将其悬挂在水平天花板上的 O点已知两球重力均为 G，轻杆与细线 OA 长均为 L.现用力 F 作用于小球 B 上(图上 F 未标出)，使系统保持静止状态且 A、 B 两球在同一水平线上则力 F 最小值为( )图 1A. G B. G C G D2 G22 2答案 A解析 由于系统处于静止状态时， A、 B 两球在同一水平线上，因此悬线 OA 竖直，轻杆中的弹力为零，小球 B 受竖直向下的重力、沿悬线 OB 斜向上的拉力和 F 的作用而处于静止状态，三力的合力为零，表示三力的线段构成封闭三角形，由于重力的大小及方向不变，悬线拉力的方向不变，由几何关系可知，当 F 的方向与 OB 垂直且
13、斜向右上方时， F最小，由几何关系可知，此时 F Gsin 45 G，选项 A 正确222(2013新课标15)如图 2，在固定斜面上的一物块受到一外力 F 的作用， F 平行于斜面向上若要物块在斜面上保持静止， F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为 F1和 F2(F20)由此可求出 ( )图 2A物块的质量B斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力D物块对斜面的正压力答案 C10解析 当拉力为 F1时，物块有沿斜面向上运动的趋势，受到沿斜面向下的静摩擦力，则F1 mgsin fm.当拉力为 F2时，物块有沿斜面向下运动的趋势，受到沿斜面向上的静摩擦力，则 F2 fm mgsin
14、，由此解得 fm ，其余几个量无法求出，只有选项F1 F22C 正确3如图 3 所示，一串红灯笼在水平风力的吹动下发生倾斜，悬挂绳与竖直方向的夹角为30.设每个红灯笼的质量均为 m，绳子质量不计则自上往下数第一个红灯笼对第二个红灯笼的拉力大小为 ( )图 3A. mg B2 mg233C4 mg D. mg433答案 D解析 把下面两个灯笼作为一个整体，进行受力分析，由 Fcos 302 mg 解得F mg，选项 D 正确. 4334两个劲度系数分别为 k1和 k2的轻质弹簧 a、 b 串接在一起， a 弹簧的一端固定在墙上，如图 4 所示开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在 b 弹簧的 p 端向右拉动弹簧，已知 a 弹簧的伸长量为 L，则 ( )图 4A b 弹簧的伸长量也为 LB b 弹簧的伸长量为k1Lk2C p 端向右移动的距离为 2LD p 端向右移动的距离为(1 )Lk2k1答案 B解析 两弹簧的弹力大小相等，通过 a 弹簧的伸长量可得弹簧的弹力为 F k1L，则 b 弹
