预测02 受力分析与力的动态平衡问题 -【临门一脚】2021年高考物理三轮冲刺过关(新高考专用)

2021年高考物理【临门一脚】（新高考专用） 预测02 受力分析与力的动态平衡问题 概率预测 ☆☆☆☆☆ 题型预测 选择题☆☆☆☆ 计算题☆ 考向预测 本专题命题重点是力的动态平衡；通过情境紧密联系生活，围绕物理学科核心素养，考查考生从实际问题中构建物理模型的能力。一般需要利用整体法和隔离法进行受力分析，题型一般为选择题。 1、解析法的应用 此法常用于可以较简捷列出平衡条件方程的情况或者正交分解的情况 （1）先受力分析，得出物体受哪几个力而处于平衡状态。 （2）建立直角坐标系，正交分解力，列平衡条件方程，或在力的三角形中结合三角形知识列平衡条件方程。 （3）分析方程中的变量有哪些，分析题目信息得到这些物理量是如何变化的。 （4）把分析得到的变化的物理量代入方程，得到平衡条件下的受力动态变化情况。 2、图解法的应用 此处常用于物体受三个力作用，其中一个力大小、方向不变，另一个力的方向不变的情景，思路如下： （1）先受力分析，得出物体受几个力而处于平衡状态。 （2）分析题目给出的信息，判断物体受力的变化方式。 （3）把受力对应到几何图形中结合几何知识分析。 3、三角形相似法的应用 此法是图解法的特例，一般研究对象受绳（杆）或其他物体的约束，从几何形状来看，有一个边大小不变，方向改变，还有一个边的大小、方向均不变。且物体受到三个力的作用，其中的一个力大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法。 1、解决动态平衡问题的一般思路 化“动”为“静”，多个状态下“静”态对比，分析各力的变化或极值. 2、三力作用下动态平衡 3、四力作用下动态平衡 （1）在四力平衡中，如果有两个力为恒力，或这两个力的合力方向确定，为了简便可用这两个力的合力代替这两个力，转化为三力平衡，例如： 如图，qE<mg，把挡板缓慢转至水平的过程中，可以用重力与电场力的合力mg－qE代替重力与电场力. 如图，物体在拉力F作用下匀速运动，改变θ大小，求拉力的最小值，可以用支持力与摩擦力的合力F′代替支持力与摩擦力.（tan θ＝μ） （2）对于一般的四力平衡及多力平衡，可采用正交分解法. 1．（2020·全国高考真题）如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°，则β等于（　　） A．45° B．55° C．60° D．70° 【答案】 B 【解析】 甲物体是拴牢在O点，且甲、乙两物体的质量相等，则甲、乙绳的拉力大小相等，O点处于平衡状态，则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上，如图所示 根据几何关系有 解得 。 故选B。 2．（2020·山东高考真题）如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为（　　） A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 当木板与水平面的夹角为 时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图 沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 对B物块受力分析如图 沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力 根据平衡条件可知 两式相加，可得 解得 故选C。 一、单选题 1．（2021·云南高三二模）如图所示，倾角为 30°的光滑斜面固定不动，轻质弹簧连接质量均为m的小物块 P、Q置于斜面上，用水平向右的力F作用在 Q上，P、Q均静止，则F的大小为（　　） A． mg B． mg C． mg D． mg 【答案】 B 【解析】 整体分析可知 所以 故选B。 2．（2021·内蒙古包头市·高三一模）如图（a），滑块在与水平方向夹角为37°斜向上的拉力F作用下，沿水平桌面做匀速直线运动。将该桌面倾斜成与水平方向夹角为37°，保持拉力的方向不变，大小变为2F，如图（b），滑块恰好沿倾斜桌面向上做匀速直线运动。滑块与桌面间的动摩擦因数是（　　） A． B． C． D． 【答案】 A 【解析】 设滑块质量为m，当滑块沿水平桌面做匀速直线运动，据平衡条件可得，在水平、竖直方向分别有 当滑块沿倾斜桌面向上做匀速直线运动，沿斜面方向、垂直斜面方向分别有 联立可解得 A正确。 故选A。 3．（2021·广东高三一模）如图甲为一种门后挂钩的照片，相邻挂钩之间的距离为10cm，图乙挂包的宽度约为20cm，在挂包质量一定的条件下，为了使悬挂时挂包带受力最小，下列措施正确的是（　　） A．随意挂在一个钩子上 B．使挂包带