第1部分 专题1 第1讲 力与物体的平衡(Word教参)-【衡中学案】2023老高考物理二轮总复习(老教材)

第一部分　专题突破方略 专题一　力与运动 第1讲　力与物体的平衡 真题速练·明考情 1．(2020·新课标Ⅲ卷)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(　B　) A．45°　　 B．55°　　 C．60°　　 D．70° 【解析】　甲物体拴牢在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180°＝2β＋α，解得β＝55°．故选B． 2．(2021·湖南高考卷)质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点．凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块．用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是(　C　) A．推力F先增大后减小 B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C．墙面对凹槽的压力先增大后减小 D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 【解析】　用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，由平衡条件可知，设滑块与圆心连线与竖直方向夹角为θ．推力F＝mgsin θ，凹槽对滑块的支持力N＝mgcos θ，小滑块由A点向B点缓慢移动过程中，θ角逐渐增大，力F逐渐增大，力N逐渐减小，选项A、B错误；由牛顿第三定律，滑块对凹槽的压力N′＝N＝mgcos θ，滑块对凹槽的压力N′在水平方向的分力N′sin θ＝mgcos θsin θ＝0.5mgsin 2θ，对凹槽分析受力，由平衡条件可知，墙面对凹槽的压力为F压＝0.5mgsin 2θ，当θ＝45°时最大，所以墙面对凹槽的压力先增大后减小，选项C正确；由于力F的方向始终沿圆弧的切线方向，则竖直方向的分量为Fsin θ·sin θ＝Fsin2 θ，不断变大．对滑块和凹槽整体受力分析可知，水平地面对凹槽的支持力逐渐减小，选项D错误． 3．(2021·海南高考卷)如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面夹角均为α＝60°，其中斜面N光滑．两个质量相同的带电小滑块P、Q分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则P与M间的动摩擦因数至少为(　D　) A．　　 B．　　 C．　　 D． 【解析】　设PQ之间的库仑力为F，滑块质量为m，隔离Q受力分析，沿斜面方向，由平衡条件可得Fcos 30°＝mgsin 60°，隔离P受力分析，沿斜面方向，由平衡条件，可得μ(mgcos 60°＋F)＝mgsin 60°，联立解得：μ＝，选项D正确． 4．(2022·湖南，3)如图甲所示，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图乙所示．导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ．下列说法正确的是(　D　) A．当导线静止在图甲右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B．电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变 C．tan θ与电流I成正比 D．sin θ与电流I成正比 【解析】　当导线静止在题图甲右侧位置时，对直导线MN进行受力分析，如图所示，由左手定则知，导线中电流方向由M指向N，故A错误；由于与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，因此F安＝Gsin θ，FT＝Gcos θ，F安＝BIl，可得sin θ与I成正比，当I增大时，θ增大，cos θ减小，静止后，导线对悬线的拉力FT减小，故B、C错误，D正确． 〔命题趋势〕 受力分析与物体平衡几乎是每年必考的内容，近年来着重考查连接体的平衡，整体法、隔离法的应用，绳、杆、面弹力的大小与方向(如T1T4)及胡克定律，摩擦力的大小、方向的判断及临界极值问题(如T2)，动态变化平衡状态的分析、叠加体受力分析(如T1)，电磁场中的平衡问题(如T3)．常用到的思想方法有：假设法、整体法和隔离法、转换研究对象法、图解法等，题型一般为选择题． 核心知识·固双基 “必备知识”解读 1．弹力 (1)大小：弹簧在弹性限度内，弹力的大小可由胡克定律F＝kx计算；一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解． (2)方向：一般垂直于接触面(或切面)指向施力物体形变恢复的方向；绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向． 2．摩擦力 (1)大小：滑动摩擦力Ff＝μFN，与接触面的面积无关；静摩擦力的增大有一个限度，具体值根据牛顿运动定律或平衡条件来求． (2)方向