1 专题一 第1讲　力与物体的平衡（教师用书）-【正禾一本通】2023高考物理高三二轮专题复习高效讲义（老高考）

专题一　力与运动 【建构知识体系】 第1讲　力与物体的平衡　► 对应学生用书P1 [命题规律]　1.命题角度：(1)物体的受力分析、静态平衡、动态平衡；(2)静电力、安培力、洛伦兹力作用下的平衡。2.常考题型：选择题。 核心考点1　静态平衡问题 【突破核心知识】 1．研究对象的选取 整体法和隔离法。 2．受力分析的方法 (1)假设法。 (2)转换研究对象法：根据牛顿第三定律，如图。 (3)动力学分析法：根据牛顿第二定律，由加速度方向判定合力的方向，从而确定某一个力的方向，如图。 3．共点力平衡的常用处理方法 适用条件 平衡关系 合成法 三个 共点力 任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 效果 分解法 三个 共点力 某一个力按力的作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交 分解法 三个或 三个以 上共点力 将物体所受的力分解为相互垂直的两组力，每组力都满足平衡条件 【练透必考角度】 考向一　正交分解法 1．如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ，ab静止于宽为L的水平导轨上。下列说法正确的是(　　) A．金属棒受到的安培力大小为F＝BILsin θ B．金属棒受到的摩擦力大小为Ff＝BILcos θ C．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大 D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大 解析：选C。金属棒受到的安培力大小F＝BIL，故A错误；电流方向从a到b，受力分析如图所示，根据平衡条件有Ff＝Fsin θ＝BILsin θ，FN＝G－Fcos θ＝G－BILcos θ，若只增大磁感应强度B后，导轨对金属棒的支持力减小，所以金属棒对导轨的压力减小，故B、D错误；若只改变电流方向，安培力方向将变为斜向右下，安培力在竖直方向上的分力竖直向下，所以金属棒对导轨的压力将增大，故C正确。 [总结提升] (1)静电场、磁场中的平衡问题，受力分析时要注意静电力、磁场力方向的判断，再结合平衡条件分析求解。 (2)涉及安培力的平衡问题，画受力示意图时要注意将立体图转化为平面图。 考向二　整体法与隔离法在平衡中的应用 2．如图所示，用轻绳系住一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑。系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，则α、β应满足(　　) A．tan α＝3cot β B．2tan α＝3cot β C．3tan α＝tan(α＋β) D．3tan α＝2tan(α＋β) 解析：选C。设绳子拉力为FT，墙壁支持力为FN，两球之间的压力为F，将两个球作为一个整体进行受力分析，可得FTcos α＝3mg，FTsin α＝FN 对小球进行受力分析，可得Fcos (α＋β)＝mg，Fsin (α＋β)＝FN，联立得3tan α＝tan (α＋β)，故选C。 考向三　合成法 3．(2022·山东济南模拟)如图所示，家用篮球收纳架放置在水平地面上，立柱保持竖直，横向挡杆相互平行且和立柱夹角为60°，两立柱之间宽度为14 cm，一个篮球直径为22 cm，质量为0.5 kg，g取10 N/kg。不考虑篮球与横向挡杆和立柱之间的摩擦力，求： (1)该篮球受到两横向挡杆作用力的合力多大？ (2)某一根立柱和该篮球之间的弹力多大？ 解析：(1)对篮球受力分析如图所示 两横向挡杆合力F1，则F1sin θ＝G 解得F1＝＝ N (2)两立柱的合力为F2， 则F2＝F1cos θ＝ N 篮球俯视图如图所示，P、Q为球与立柱交点 立柱的弹力F与合力F2的夹角为α，由几何关系有cos α＝＝ 由立柱合力和分力的关系，有2Fcos α＝F2 解得：F＝ N 答案：(1) N　(2) N 核心考点2　动态平衡问题 【突破核心知识】 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。 2．三力作用下的动态平衡 3．四力作用下的动态平衡 (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，可以用重力与静电力的合力mg－qE代替重力与静电力。 如图，物体在拉力F作用下做匀速直线运动，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。 【练透必考角度】 考向一　图解法 4.如图所示，斜面体A放在粗糙水平面上，小球B用轻绳拴住置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦。现用水平向