（新课标卷）河北省廊坊市高考物理押题猜想之力和物体的平衡

廊坊2013年高考押题猜想力和物体的平衡本专题重点有：三、考点透视1．力是物体间的相互作用，力是矢量，力的合成和分解。例1．如图1-2所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图，图中BC边为斧头背，AB、AC边是斧头的刃面。要使斧头容易劈开木柴，则（）A．BC边短一些，AB边也短一些B．BC边长一些，AB边短一些-21-\nC．BC边短一些，AB边长一些D．BC边长一些，AB边也长一些解析：设斧头所受的重力与向下的压力的合力为F，按照力的作用效果将力F分解为F1和F2如图1-3所示。由几何关系可知：，所以。显然BC边越短，AB边越长，越容易劈开木柴。答案：C。开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求从开始到物块B刚要离开C时物块A的位移d。(重力加速度为g)。3．静摩擦最大静摩擦滑动摩擦滑动摩擦定律-21-\n例3．如图1-5所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（）A．4μmgB．3μmgC．2μmgD．μmg[答案：A点拨：当两物体间相对滑动时产生的摩擦为滑动摩擦，其方向与两者间的相对运动方向相反，大小与该接触面的正压力成正比。4.滑动摩擦定律和多物体参与平衡问题[来例4.如图1-7所示,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是A.B.C.D.点拨：把小物块A和B看做整体，进行受力分析，然后抓住整体受力特点，根据滑动摩擦定律写出AB整体受到的摩擦力大小，列平衡方程，是突破多物体参与的平衡问题的关键，这类题能很好考查考生基础知识的掌握与基本能力，复习时应引起注意。-21-\n5．共点力作用下物体的平衡例5．如图1-7所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，质量为m的物体受外力F1和F2的作用，F1方向水平向右，F2方向竖直向上。若物体静止在斜面上，则下列关系正确的是()A．F1sinθ＋F2cosθ＝mgsinθ，F2≤mgB．F1cosθ＋F2sinθ＝mgsinθ，F2≤mgC．F1sinθ－F2cosθ＝mgsinθ，F2≤mgD．F1cosθ－F2sinθ＝mgsinθ，F2≤mg6.平衡问题中的临界问题例6.在机械设计中常用到下面的力学原理，如图1-9所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的夹角θ大于某个值，那么，无论连杆AB对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称这为“自锁”现象。为使滑块能“自锁”θ应满足什么条件？（设滑块与所在平面间的动摩擦因数为）四、热点分析-21-\n本专题体现了常见力的概念和求法，研究了力与物体的平衡状态之间的关系，是力学乃至电磁学的重要基础，熟练的掌握解决各种性质的力和物体的平衡问题方法，不仅构筑起了处理力学问题的基本框架，培养考生处理物理问题的基本技能，而且还能渗透科学思想与方例1．木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F=1N的水平拉力作用在木块B上.如图1-9所示.力F作用后（）A．木块A所受摩擦力大小是12.5NB．木块A所受摩擦力大小是11.5NC．木块B所受摩擦力大小是9ND．木块B所受摩擦力大小是7N本题简介：本题考查了胡克定律，静摩擦，物体平衡条件。难度：较易-21-\n反思：摩擦力是高考中的一个热点，同时也是学习中的一个难点。求解摩擦力时，首先要判断该处是滑动摩擦还是静摩擦，而静摩擦力的大小由物体所受外力和运动状态决定的。所以在解题时要特别注意的。例2.一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球篮中减少的质量为A．2(M)B.MC.2MD.0反思：本题是匀速直线运动的变力作用下的平衡问题，从题中找出物理情景从一种向另一种转换时的联系，向另一个过程迁移，列平衡方程就能使问题得以突破。例3．如图1-10所示，A、B是带有等量的同种电荷的两小球，它们的质量都是m，它们的悬线长度是L，悬线上端都固定在同一点O，B球悬线竖直且被固定，A球在力的作用下，偏离B球χ的地方静止平衡，此时A受到绳的拉力为F，现在保持其他条件不变，用改变A球质量的方法，使A球在距B为χ处平衡，则A球受到的绳的拉力为原来的A．TB．2TC．4TD．8T-21-\n反思：本题涉及重力、弹力、库仑力、库仑定律和共点力作用下物体的平衡条件。考查学生的理解、分析、推理和综合运用知识的能力。这是一道学科内综合的试题，充分体现了目前理科综合的命题特点。纵观近几年有关力的平衡的考题，将力的合成与分解、物体的平衡条件中后续的电场力、磁场力等综合在一起进行考查，已经成为一个新的命题热点。解决本题的关键是正确分析先后两种情况下小球的受力情况，再设法寻找力的矢量三角形和结构三角形的相似，利用相似三角形法求解。五、能力突破解析：物体相对钢板具有向左的速度分量v1和侧向的速度分量v2，故相对钢板的合速度v的方向如图1-13所示，滑动摩擦力的方向与v的方向相反。根据平衡条件可得:F＝fcosθ＝-21-\nμmg从上式可以看出：钢板的速度V1越大，拉力F越小。答案：C反思：滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反。解决此类问题的关键是找出相对运动方向，从而判断出所受的滑动摩擦力的方向，方能正确求解。反思：整体法是将两个或者两个以上的物体作为一个整体进行分析的方法，而隔离法是将某个物体单独隔离出来进行分析的方法，整体法、隔离法是分析物体平衡问题的常用方法，通常两种方法结合使用。例3.如图1-16所示，在方向竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨ABCD。导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ。现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即I=kt，其中k为恒量。若金属棒与导轨始终垂直，则在下图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是（）-21-\n例4．如图1-17所示，重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？-21-\n例5．如图19所示，带电量分别为4q和－q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d，若杆上套一带电小环C，带电体A、B和C均可视为点电荷。（2）若小环C带电量为q，将小环拉离平衡位置一小位移x（|x|<<d）后静止释放，由于q受的电场力背离平衡位置，所以q将由静止开始背离平衡位置做加速运动，不可能回到平衡位置。（3）环C带电－q，平衡位置不变，将环C向右拉离平衡位置一小位移x-21-\n，选取向右为矢量的正方向C受的回复力为利用近似关系化简得，所以小环C将做简谐运动。可能与接触面积有关,于是他准备用实验探究这个问题。(1)这位同学认为：滑动摩擦力的大小与接触面积成正比，这属于科学探究活动中的__________环节。(2)为完成本实验，需要自己制作木块，他应制作的木块是下列选项中的_______A．各面粗糙程度相同的正方体木块B．各面粗糙程度不相同的正方体木块C．各面粗糙程度相同，长宽高各不相等的长方体木块D．各面粗糙程度不相同,长宽高各不相等的长方体木块答案：(1)作出假设；(2)C(3)乙；-21-\n乙方案中物体处于静止状态，弹簧秤的读数就等于物体所受的摩擦力的大小。反思：本题考查了摩擦力大小的决定因素、控制变量法的物理思想，还着重考查了学生的实验探究能力。实验探究是新课标的一个重要思想，值得我们注意。六、规律整合静摩擦还是滑动摩擦。一般可先假设物体与接触面之间相对静止，由物体的状态，根据牛顿第二定律可求出为了使物体能相对静止所需的摩擦力的大小，如果该力小于等于最大静摩擦，则能相对静止，否则就相对滑动。静摩擦的计算可根据牛顿第二定律求解，滑动摩擦力的计算直接利用滑动摩擦定律。【高考预测】1．下列各实例中弹力的方向描述正确的是（）-21-\nA．图甲中，地面对运动员的弹力B．图乙中，弯曲的细木棍对圆木的弹力C．图丙中，碗对筷子的弹力D．图丁中，路灯杆对路灯的弹力3．如右图所示，木块b放在一固定斜面上，其上表面水平，木块a放在b上。用平行于斜面向上的力F作用于a，a、b均保持静止。则木块b的受力个数可能是（）A．2个B．3个C．4个D．5个5．如右图甲所示，一物块置于水平地面上。现用一个与竖直方向成θ角的力F拉物块，现使力F沿顺时针转动，并保持物块沿水平方向做匀速直线运动；得到拉力F与θ变化关系图线如右-21-\n图乙所示，根据图中信息可知物块与地面之间的动摩擦因数为（）A．B．C．D．D．2m9．如右图所示，图形凹槽半径R=30cm，质量m=1kg的小物块在沿半径方向的轻弹簧挤压下处于静止状态。已知弹簧的劲度系数k=50N/m，自由长度L=40cm，一端固定在圆心O-21-\n处，弹簧与竖直方向的夹角为37°。取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则（）A．物块对槽的压力大小是15NB．物块对槽的压力大小是13NC．槽对物块的摩擦力大小是6ND．槽对物块的摩擦力大小是8ND．OQ绳所受拉力先增大后减小-21-\n（1）（8分）某装置截面图如下图所示，一截面为等腰梯形的滑槽水平放置，一截面为等腰梯形的滑块可在槽中滑动。已知滑块重G=20N，滑块与滑槽底面有较小空隙，滑块的底角θ=60°，滑块与槽之间的动摩擦因数，求要使滑块沿着滑槽匀速滑动，需要的水平方向的作用力F的大小。15．（12分）如下图所示，贴着竖直墙面的物体A的质量mA=0.2kg，放在水平面上的物体B的质量mB=1.0kg，绳和滑轮间的摩擦均不计，且绳的OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起匀速运动。取g=10m/s2，求：（1）物体B与桌面间的动摩擦因数？-21-\n（2）如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，需多大的拉力？（3）若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后，物体B受到的摩擦力多大？答案与解析：-21-\n6．【答案】B【解析】由平衡条件可知绳中张力，对B物体分析有，。7．【答案】C【解析】由受力分析可知，；在空中同一位置作业，当桶中的水不断减少，α不变，重力变小，F1与F2同时减少；若缓慢增加悬绳的长度，α变小，重力不变，F1与F2同时减少。8．【答案】C-21-\n12．【答案】（1）（2）对横杆的压力大小为2mg，方向竖直向下，环受到的摩擦力大小为0.75mg，方向水平向左【解析】（1）取小球为研究对象进行受力分析，由平衡规律得：①（1分）②（1分）联立解得③（1分）（2）取AB组成的系统为研究对象④（1分）⑤（1分）由牛顿第三定律⑥（1分）对横杆的压力大小为2mg，方向竖直向下（1分），环受到的摩擦力大小为0.75mg，方向水平向左（1分）。13．【答案】12N【解析】滑块在竖直平面内受到3个力的作用，如下图所示，由力的平衡条件可知（2分）（2分）解得：（2分）滑块一侧受到的摩擦力（1分）水平推力（1分）。-21-\n15．【答案】（1）μ=0.2（2）4N（3）2N【解析】（1）因A和B恰好一起匀速运动，所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等，且等于A的重力mAg值。B对桌面的压力FN等于B的重力mBg。所以有F1=μFN（1分）FN=mBg（1分）T=F1=mAg（1分）解得：μ=0.2（1分）（2）如果用水平力F向左拉B，使物体A和B做匀速运动，此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变，根据物体B水平方向的平衡由F=T+F1=2mAg=4N（4分）（3）若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后，物体B对桌面的压力变大，受到的最大静摩擦力将变大，但此时物体B将静止不动，物体与桌面间的摩擦力为静摩擦力，根据物体B和物体A的平衡可知，物体B受到的摩擦力为F1'=T=mAg=2N（4分）。-21-\n-21-