专题01 力与物体的平衡-备战2021届高考物理二轮复习题型专练

专题01　力与物体的平衡 【要点提炼】 一、几种常见力的性质对比 种类 大小 方向 说明 静摩擦力 0<F静≤Fmax 与相对运动趋势方向相反 没有计算公式，只能由牛顿运动定律或平衡条件求解 滑动摩擦力 F＝μFN 与相对运动方向相反 一般情况下FN ≠mg 电场力 F电＝qE 正(负)电荷受电场力的方向与电场强度方向相同(相反) 带电体处于电场中一定受到电场力作用 安培力 F＝BILsin θ 当B∥I时，F＝0 可由左手定则判断，安培力(洛伦兹力)的方向总是垂直于B与I(或B与v)决定的平面 电流或运动电荷处于磁场中不一定受到磁场力 洛伦兹力 F洛＝qvBsin θ 当B∥v时，F洛＝0 二、平衡中的临界与极值问题 1.常见的临界状态 (1)两接触物体脱离的临界条件是两物体间的弹力恰好为0。 (2)绳子断的临界条件为绳中的张力达到最大值，绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中的张力为0。 (3)两物体间相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大静摩擦力。 2.平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中的最大值或最小值问题。一般用图解法或解析法分析。 【方法指导】 一、整体法与隔离法的应用对比 二、解答平衡问题的常用方法 1.在三个力作用下物体的平衡问题中，常用合成法分析；在多个力作用下物体的平衡问题中，常用正交分解法分析。 2.动态平衡问题的常用方法 (1)图解法　(2)解析法　(3)相似三角形法　(4)正弦(或余弦)定理法等。 命题点一： 力学中的平衡问题 考向一　静态平衡 【典例1】 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1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(　　) A.F1＝eq \f(\r(3),3)mg，F2＝eq \f(\r(3),2)mg B.F1＝eq \f(\r(3),2)mg，F2＝eq \f(\r(3),3)mg C.F1＝eq \f(1,2)mg，F2＝eq \f(\r(3),2)mg D.F1＝eq \f(\r(3),2)mg，F2＝eq \f(1,2)mg （图1） 【答案】　D 【解析】　如图所示，卡车匀速行驶，圆筒受力平衡，由题意知，力F1′与F2′相互垂直。 由牛顿第三定律知F1＝F1′，F2＝F2′， 则F1＝mgsin 60°＝eq \f(\r(3),2)mg， F2＝mgsin 30°＝eq \f(1,2)mg，选项D正确。 考向二　动态平衡 解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。 【典例2】 (多选)如图2，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止，则在此过程中(　　) A.水平拉力的大小可能保持不变 B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加 C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 （图2） 【答案】　BD 【解析】　选N为研究对象，受力情况如图甲所示，用水平拉力F缓慢拉动N的过程中，水平拉力F逐渐增大，细绳的拉力T逐渐增大，选项A错误，B正确；对M受力分析，如图乙所示，受重力GM、支持力FN、绳的拉力T以及斜面对它的摩擦力f。若开始时斜面对M的摩擦力f沿斜面向上，则T＋f＝GMsin θ，T逐渐增大，f逐渐减小，当f减小到零后，再反向增大。若开始时斜面对M的摩擦力f沿斜面向下，此时，T＝GMsin θ＋f，当T逐渐增大时，f逐渐增大，C错误，D正确。 【方法总结】 1.“死结”：可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点。“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。 2.“活结”：可理解为把绳子分成两段，且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，因此由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。　　　　　　 【拓展练习】 1. 2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥，其索塔与钢索如图3所示。下列说法正确的是(　　) （图3） A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力 B.为了减小钢索承受的