内容正文:
专题一 力与运动
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(新)高考二轮复习·物理
第1讲 力与物体的平衡
要点❶ 对力的基本认识
种类 大小 方向 说明
重力 G=mg 竖直向下 物体的重力随纬度的升高而增大,随高度的升高而减小
弹簧的弹力 F=kx(x为形变量) 沿弹簧轴线 大小、方向都能发生变化
静摩擦力 0<Ff 静≤Fmax 与相对运动趋势方向相反 没有公式,只能由牛顿运动定律或平衡方程求解
滑动摩擦力 Ff 滑=μFN 与相对运动方向相反 FN不一定等于mg
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种类 大小 方向 说明
万有引力 F=G 沿质点间的连线 重力是万有引力的一个分力
库仑力 F=k 沿点电荷间的连线 适用于真空中点电荷间库仑力的求解
电场力 F电=qE 正(负)电荷受电场力方向与电场强度方向相同(相反) 带电体处于电场中一定受电场力
安培力 F=BILsin θ
(θ为I与B的夹角) 安培力(洛伦兹力)的方向总是垂直于B与I(或B与v)所在的平面 电流或电荷处于磁场中不一定受磁场力
洛伦兹力 F洛=qvBsin θ
(θ为v与B的夹角)
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要点❷ 平衡条件重要推论
1.二力平衡
如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等、方向相反,为一对平衡力.
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2.三力平衡
(1)如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反.
(2)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段通过平移可构成封闭三角形.
(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,如图所示,则有:==(拉密定理).
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高考命题1 受力分析 物体的静态平衡
命题角度❶ 受力分析
[典例1] 矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机.当某隐形战斗机以速度v斜向上飞行时,其矢量发动机的喷口斜向下方.已知飞机受到重力G、发动机推力F1、与速度方向垂直的升力F2和与速度方向相反的空气阻力Ff.下列受力分析示意图可能正确的是( )
A B
C D
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[思路点拨] 明确两个力的方向:空气阻力方向与速度方向相反,升力F2方向与速度方向垂直.
[解析] 由题意可知,该隐形战斗机所受重力G竖直向下,空气阻力Ff与速度方向相反,升力F2与速度方向垂直,发动机推力F1的方向沿喷口的反方向,根据选项图可知只有A选项符合题意.
[答案] A
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[典例2] [2022浙江6月选考]如图所示,一轻质晒衣架静置于水平地面上,水平横杆与四根相同的斜杆垂直,两斜杆夹角θ=60°.一重为G的物体悬挂在横杆中点,则每根斜杆受到地面的 ( )
A.作用力为G B.作用力为G
C.摩擦力为G D.摩擦力为G
[思路点拨] (1)立体图抽象为平面图.
命题角度❷ 三力作用下的静态平衡
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(2)地面对杆有支持力和摩擦力,这两个力的合力方向沿杆,称为地面对杆的作用力.
[解析] 设斜杆的弹力大小为F,以水平横杆和重物为整体,竖直方向根据受力平衡可得4Fcos 30°=G,解得F=G,以其中一斜杆为研究对象,其受力如图所示:
可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡,即大小为G,每根斜杆受到地面的摩擦力为f=Fsin 30°=G,故B正确,A、C、D错误.
[答案] B
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[典例3] [2022浙江1月选考]如图所示,学校门口水平地面上有一质量为m的石墩,石墩与水平地面间的动摩擦因数为μ,工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时,两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ,则下列说法正确的是 ( )
A.轻绳的合拉力大小为
B.轻绳的合拉力大小为
C.减小夹角θ,轻绳的合拉力一定减小
D.轻绳的合拉力最小时,地面对石墩的摩擦力也最小
命题角度❸ 多力平衡问题
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[思路点拨] (1)对石墩受力分析如图所示.
(2)由f=μN知,摩擦力和支持力的合力方向不变,当T与F合方向垂直时,T有最小值.
(3)由f=μN可知,N减小,摩擦力减小.
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[解析] 对石墩受力分析,由平衡条件可知Tcos θ=f,f=μN,Tsin θ+N=mg,联立解得T=,故A错误,B正确;拉力的大小为T==,其中tan φ=,可知当θ+φ=90°时,拉力有最小值,即减小夹角θ,轻绳的合拉力不一定减小,故C错误;摩擦力大小为f=Tcos θ==,可知增大夹角θ,摩擦力一直减小,当θ趋近于90°时,摩擦力最小,故轻