2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（12）受力分析 共点力的平衡

2021年高考物理一轮复习考点全攻关 专题（12）受力分析　共点力的平衡（原卷版） 专题解读: 1.本专题是本章重要知识和规律的综合，特别是受力分析和平衡条件的应用，是高考的重点和热点． 2．高考对本专题内容的考查主要是在选择题中作为一个考查点出现，但近年在计算题中也作为一个力学或电学考点命题． 3．用到的相关知识有：受力分析、力的合成与分解、共点力的平衡条件；用到的主要方法有：整体法与隔离法、合成法、正交分解法等． 命题热点一：物体的受力分析 1．力学中的五种力 种类 大小 方向 重力 G＝mg(不同高度、纬度、星球，g不同) 竖直向下 弹簧弹力 F＝kx(x为形变量) 沿弹簧轴线 静摩擦力 0＜Ff静≤Ffmax 与相对运动趋势方向相反 滑动摩擦力 Ff滑＝μFN 与相对运动方向相反 万有引力 F＝G 沿质点间的连线 2.受力分析 (1)把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程． (2)一般步骤 3．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来分析的方法 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 【例1】如图1所示，A、B、C三个物体处于平衡状态，则关于A、B、C三个物体的受力个数，下列说法正确的是(　　) 图1 A．A物体受到4个力的作用 B．B物体受到3个力的作用 C．C物体受到3个力的作用 D．C物体受到4个力的作用 【变式1】如图2所示，两个质量均为m的小球通过两根轻弹簧A、B连接，在水平外力F作用下，系统处于静止状态，弹簧实际长度相等．弹簧A、B的劲度系数分别为kA、kB，且原长相等．弹簧A、B与竖直方向的夹角分别为θ与45°.设A、B中的拉力分别为FA、FB.小球直径相比弹簧长度可以忽略，重力加速度为g.则(　　) 图2 A．tan θ＝ B．kA＝kB C．FA＝mg D．FB＝2mg 命题热点二：静态平衡问题 1．共点力平衡 (1)平衡状态：物体静止或做匀速直线运动． (2)平衡条件：F合＝0或Fx＝0，Fy＝0. (3)常用推论 ①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反． ②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形． 2．解题基本思路 确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论． 3．常用的方法 (1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定它们的方向时常用假设法． (2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、图解法等． 【例2】用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图3所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则(　　) 图3 A．F1＝mg，F2＝mg B．F1＝mg，F2＝mg C．F1＝mg，F2＝mg D．F1＝mg，F2＝mg 【变式2】如图4所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右．细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为(　　) 图4 A. B. C．Tsin α D．Tcos α 【变式3】如图5所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B，A悬挂起来，B穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角为θ，则物体A、B的质量之比mA∶mB等于(　　) 图5 命题热点三：动态平衡问题 1．动态平衡 动态平衡就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡． 2．常用方法 解析法、图解法等，特别是三力动态平衡问题，常用图解法分析． 题型1　图解法的应用 用图解法分析物体动态平衡问题时，一般是物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化． 【例3】光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆，小球通过轻绳与细杆相连，此时轻绳处于水平方向，球心恰位于圆弧形细杆的圆心处，如图6所示．将悬点A缓慢沿杆向上移动，直到轻绳处于竖直方向，在这个过程中，轻绳的拉力(　　) 图6 A．逐渐增大 B．大小不变 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【变式4】质量为m