2023届高考物理二轮复习学案：第一讲 物体平衡

第一讲 物体平衡 第一课时 静态平衡问题 (一)理清知识体系 (二)掌握解答平衡问题的基本思路 (三)用好多力多体平衡的解题技法 1．物体受三力平衡时，通常可应用合成法、分解法、解直角三角形法等。如果物体受到三个以上力的平衡问题，通常采用正交分解法求解。 2．对于多个物体的平衡问题，要正确选取研究对象，整体法和隔离法交替使用。 （单个物体的平衡问题） 例1.如图所示，竖直平面内的光滑半圆环固定在水平面上，重力为G的小球套在环上，轻弹簧上端P与小球相连，下端Q固定在水平面上。若小球在图示位置静止时弹簧恰好竖直，半径OP与水平面夹角为θ。弹簧的劲度系数为k，弹簧处于弹性限度内，则此时(　　) A.小球受3个力作用 B.环受到小球的压力大小为Gsin θ C.弹簧处于伸长状态 D.弹簧的形变量为 （多个物体的平衡问题） 例2.[多选]如图所示，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为m＝3 kg的小球相连，半球形器皿中的轻绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半球形器皿中，水平向右的拉力F＝10 N 作用在b上，三个物体保持静止状态。g取10 m/s2，下列说法正确的是 (　　) A．轻绳对物体a的拉力大小为10 N B．物体c受到向右的静摩擦力 C．桌面对物体a的静摩擦力方向水平向左 D．物体b受到一个摩擦力，方向水平向左 （电磁学中的平衡问题） 例3、 如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小； (2)金属棒运动速度的大小。 巩固练习 1、张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，AOB在同一水平面上。∠AOB＝60°，∠DOC＝30°，衣服质量为m。下列说法正确的是 (　　) A．CO杆所受的压力大小为mg B．CO杆所受的压力大小为mg C．AO绳所受的拉力大小为mg D．BO绳所受的拉力大小为mg 2、如图所示，A、B两个定滑轮安装在竖直的固定杆上，两滑轮的高度差为d，水平距离为d，质量分别为M和m的两物体，由跨过定滑轮的细绳连接，不计滑轮的大小、质量及一切摩擦。现两物体处于静止状态，则(　　) A.两物体的质量M和m不相等 B.两竖直杆对滑轮的作用力大小相等 C.O1A段杆对滑轮的作用力大小是O2B段杆对滑轮作用力大小的倍 D.O1A段杆对滑轮的作用力大小是O2B段杆对滑轮作用力大小的2倍 3、如图所示，上下不等宽的平行导轨，EF和GH部分导轨间的距离为L，PQ和MN部分的导轨间距为3L，导轨平面与水平面的夹角为30°，整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中。金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上的作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F的大小为(　　) A.mg B.mg C.mg D.mg 4.如图所示，三根长度均为0.3 m的不可伸长的绝缘细线，其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点，另一端分别拴有质量均为0.12 kg的带电小球A和B，其中A球带正电，电荷量q＝3×10－6 C，B球带负电，与A球带电荷量相同。A、B之间用第三根绝缘细线连接起来。在水平向左的匀强电场作用下，A、B保持静止，悬线仍处于竖直方向，且A、B间细线恰好伸直。静电力常量k＝9×109 N·m2/C2。 (1)求此匀强电场的电场强度E的大小； (2)现将P、A之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最终会达到新的平衡位置。求此时细线QB所受的拉力T的大小，并求出A、B间细线与竖直方向的夹角θ。 第二课时 动态平衡问题 动态平衡是高考的常考问题。物体在缓慢移动过程中均处于平衡状态，但物体所受的某些力的大小和方向均发生变化，使结果出现一些不确定性，这是此类问题常失分的主要原因。针对此类问题，只要遵循正确的思维流程，准确分析各力特点，合理选取解题方法，问题便可迎刃而解。建议对本考点重点攻坚。 （用图解法分析动态平衡问题） 例1、质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢