专题1 第1讲 力与物体的平衡-（Word教参）-【精讲精练】2024年高考物理二轮专题辅导与训练

专题一　力与物体的运动 第1讲　力与物体的平衡 命题点一　受力分析及静态平衡问题 1．受力分析的一般步骤 2．处理平衡问题的基本思路 1．(2023·山东卷)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示，三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子，取走一个盘子，稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质量为300 g，相邻两盘间距1.0 cm，重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度内，每根弹簧的劲度系数为(　　) A．10 N/m　　　　　　 B．100 N/m C．200 N/m D．300 N/m 解析　设托盘上每减少一个盘子每根弹簧的形变量为Δx，由题意可知mg＝3kΔx，解得k＝100 N/m，故选 B。 答案　B 2．MN、PQ为水平放置、间距为0.5 m的平行导轨，左端接有如图所示的电路。电源的电动势为10 V，内阻为1 Ω；小灯泡L的电阻为4 Ω，滑动变阻器接入电路的阻值为7 Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置在匀强磁场中，磁感应强度大小为2 T，方向与导体棒垂直且与水平导轨平面的夹角θ＝53°；导体棒质量为0.23 kg，接入电路部分的阻值为4 Ω，闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计导轨的电阻，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，重力加速度g取10 m/s2，则(　　) A．导体棒受到的安培力大小为1 N B．流过灯泡的电流大小为1 A C．若将滑动变阻器的滑片向左移动，则导体棒仍会静止 D．导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2 解析　导体棒接入电路部分电阻R＝4 Ω，电路的总电阻R总＝R0＋r＋＝10 Ω，电路中干路电流I总＝＝1 A。由于 R＝RL，所以流过导体棒的电流与流过小灯泡的电流相等I＝I总＝0.5 A，故B错误。导体棒有电流通过部分的长度L＝0.5 m，且导体棒与磁场方向垂直，则导体棒受到的安培力大小为F＝BIL＝0.5 N，故A错误。闭合开关S后，导体棒恰好未滑动。若将滑动变阻器的滑片左移，总电阻减小，干路电流变大，流过导体棒的电流也变大，导体棒受到的安培力变大，导体棒会运动，故C错误。对导体棒受力分析如图所示，其中F为导体棒所受的安培力，Fx和Fy分别是F的两个分力，可得Fx＝Fsin θ，Fy＝Fcos θ，FN＝mg－Fy，Ff＝μFN，Fx＝Ff，联立解得μ＝0.2，故D正确。 答案　D (1)求解共点力平衡问题常用的方法：先选择研究对象(整体法或隔离法)，然后用力的合成法或正交分解法列出方程，根据方程中各物理量之间的关系分析求解。 (2)应用整体法时，无论研究对象是运动还是静止，只要是处于平衡状态，就可以看成一个整体。 命题点二　动态平衡问题 解决动态平衡问题的一般思路：把“动”化为“静”，“静”中求“动”，动态平衡问题的分析过程与处理方法如下： 　 如图所示，一小球通过不可伸长的细绳悬挂于天花板上的O点。现用作用于A点且方向始终水平的力F将结点A向右缓慢拉起，用T表示AO绳子的拉力，所有的绳子都不被拉断，在将结点A向右缓慢拉起的过程中(　　) A．F逐渐增大，T逐渐增大 B．F逐渐增大，T逐渐减小 C．F逐渐增大，T先减小后增大 D．F先增大后减小，T逐渐增大 提示：一题多解 [解析]　由题意知在结点处受力，即在三力作用下处于平衡状态，其中拉力F始终沿水平方向，根据图解法可得将结点A向右缓慢拉起的过程中F、T均逐渐增大。 [答案]　A [变式1]　在例题中，若用力F拉结点A，保证细绳OA中拉力的大小不变，缓慢地将细绳OA向右拉到水平位置。关于拉力F 的大小和与竖直方向夹角θ的说法正确的是(　　) A．F一直增大，θ一直增大 B．F一直增大，θ一直减小 C．F一直增大，θ先增大后减小 D．F一直增大，θ先减小后增大 解析　 对小球受力分析如图所示，同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，保证细绳中拉力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置，F一直增大，θ一直减小，所以B正确，A、C、D错误。 答案　B [变式2]　 一质量为m的小球用一根足够长的轻绳悬挂于天花板上的O点，现用一光滑的轻质金属挂钩勾住轻绳，水平向右缓慢拉动轻绳(挂钩与轻绳的接触点A始终在同一条水平线上)，下列说法正确的是(　　) A．OA段轻绳的力逐渐增大 B．挂钩对轻绳的作用力大小可能等于小球的重力大小 C．挂钩对轻绳的作用力一定沿水平方向 D．挂钩对轻绳做的功小于小球重力势能的增加量 解析　同一根轻绳的张力处处相等，故OA段轻绳的拉力大小一直为mg，A错误；当两段轻绳之间的夹角达到120°，挂钩对轻绳的作用力大小等于mg，B正确；轻绳对A点的两个拉力的合力斜向左下方，挂钩对轻绳的作用力与这个合力等大反向，方向斜向右上