专题1.1 力与物体的平衡（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（新教材）

第一讲　力与物体的平衡 命题角度　高考对本讲知识常考查物体的受力分析、静态平衡问题、动态平衡问题及平衡中的临界与极值问题，常涉及力的合成与分解、整体法与隔离法、共点力的平衡条件、正交分解法、图解法、三角形法等规律的应用。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以选择题的形式呈现。 考点一　静态平衡问题 1．解答静态平衡问题的“四法 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡时，任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡时，将某一个力按作用效果分解，则分力与其他两个力分别平衡 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将所有力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 矢量三角形法 对受三个共点力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 2．整体法与隔离法的比较 (多选)(2023•河南洛阳联盟模拟)如图所示，A、B两滑块的质量均为M，放在粗糙水平面上，两滑块与两个等长的轻 学生用书↓第2页 杆连接，两杆之间以及杆与滑块之间均用光滑铰链连接，一质量为m的重物C悬挂于两杆铰接处，杆与水平面间的夹角为θ，整个装置处于静止状态，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A.轻杆上的弹力大小为2mg sin θ B．A、B滑块均受到4个力作用 C．A、B滑块对水平面的压力大小均为(M＋m)g D．A、B滑块对水平面的摩擦力大小均为 【题眼点拨】　(1)看到“两滑块与两个等长的轻杆连接”，想到“两杆与水平面间的夹角都为θ”。 (2)看到“两杆之间以及杆与滑块之间均用光滑铰链连接”，想到“两杆的弹力方向均沿着杆的方向”。 答案：BC 解析：对上端的铰链(节点)受力分析，根据平衡条件得，轻杆上的弹力大小为F＝，A错误；A、B滑块均受到重力、地面的支持力、杆的作用力和地面的摩擦力4个力作用，B正确；由整体法可知A、B滑块对水平面的压力大小均为FN＝g，C正确；A、B滑块受到水平面的静摩擦力大小等于轻杆上作用力的水平分力，即Ff＝F cos θ＝，D错误。故选BC。 规律总结 解答静态平衡问题的“四步骤” 针对练1. (2023•江苏高考)如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的。每条腿对月球表面压力的大小为(　　) A． B． C． D． 答案：D 解析：由于探测器静止在月球平坦表面处，故月球表面对每条腿的支持力都竖直向上，则4FN＝m•g，解得FN＝，根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面压力的大小为，故D正确，A、B、C错误。 针对练2. 如图所示，光滑绝缘杆弯成直角，直角处固定在水平地面上，质量为m、带电荷量为＋Q的小圆环A穿在右边杆上，质量为3m、带电荷量为＋3Q的小圆环B穿在左边杆上，静止时两圆环的连线与地面平行，右边杆与水平面夹角为α。重力加速度为g。则(　　) A．右边杆对A环的支持力大小为mg B．左边杆对B环的支持力大小为mg C．A环对B环的库仑力大小为3mg D．A环对B环的库仑力大小为mg 答案：D 解析： 对A、B环受力分析，如图所示。对A环，由平衡条件可得FNA＝，F库＝mg tan α，对B环，由平衡条件可得FNB＝，F库＝3mg tan (90°－α)，因库仑力相等，则有mg tan α＝3mg tan (90°－α)＝3mg，解得α＝60°，则右边杆对A环的支持力大小为FNA＝＝2mg，左边杆对B环的支持力大小为FNB＝＝2mg，故A、B错误；两环之间的库仑力大小为F库＝mg tan 60°＝mg，故C错误，D正确。 针对练3.(2022•湖南高考) 如图(a)，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(b)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(　　 ) A．当导线静止在图(a)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 答案：D 解析： 当导线静止在题图(a)右侧位置时，对导线受力分析如图所示。可知要让安培力为图示方向，则导线中电流方向应由M指向N，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，有sin θ＝，FT＝ mg cos θ，则可看出sin θ与电流I成正比，当I增大时，θ增大，则cos θ减小，静止后，导线对悬线的拉力FT减小，B