专题一 主题一 静态平衡的四类典型问题（Word教参）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材）

学前必明·一网在胸|有哪些知识·知识间有怎么样的联系 专题一　力与平衡 力与物体的平衡问题包括静态平衡问题和动态平衡问题，是高考考查的热点。静态平衡问题常与生活实际相联系或是实际情境的抽象。解答静态平衡问题的关键是在准确选定研究对象的前提下，灵活地利用合成法、分解法或正交分解法，必要时结合整体法与隔离法分析问题；动态平衡是物体在缓慢移动过程中处于平衡状态，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，这也是此类问题常失分的主要原因。另外，该部分知识更多的是融入其他物理模型中间接考查，如结合运动学命题，或者出现在复合场、导轨模型中等。 本专题共设计2个教学主题，建议用时1课时 主题一　静态平衡的四类典型问题 1．静态平衡问题的基本求解思路 2．静态平衡问题的四种求解方法 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 [考法全训] 类型1　单物体的平衡 1.(2023·广东高考)如图所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是(　 ) A．Ff＝G　　　　　　　　 B．F＝FN C．Ff＝Gcos θ D．F＝Gsin θ 解析：选C　如图所示，将重力沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，沿斜面方向，由平衡条件得Ff＝Gcos θ，故A错误，C正确；垂直斜面方向，由平衡条件得F＝Gsin θ＋FN，故B、D错误。 类型2　多物体的平衡 2．如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为(　 ) A． B． C． D． 解析：选C　当木板与水平面的夹角为45°时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图1。 　　 沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力f1＝μN＝μmgcos 45°，根据平衡条件可知T＝mgsin 45°＋μmgcos 45°。沿斜面方向，对B受力分析如图2，B与斜面之间的滑动摩擦力f2＝μNB＝μ·3mgcos 45°，根据平衡条件可知2mgsin 45°＝T′＋f1′＋f2，T′＝T，f1′＝f1，解得μ＝，A、B、D错误，C正确。 类型3　电场中的平衡 3．(2023·衡水高三调研)如图所示，在与水平面夹角θ为60°的匀强电场中，有一质量为m、带负电的物块A放在倾斜的绝缘木板上，物块所受电场力的大小为其重力大小的一半，木板的倾角α为30°和60°时物块所受的摩擦力大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因数为(　 ) A． B． C． D．4－2 解析：选D　设物块带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，当木板倾角为30°时，物块受到重力、支持力、垂直于斜面向下的电场力和摩擦力的作用，在垂直于斜面的方向上，有FN1＝mgcos 30°＋qE＝mg＋mg，当木板倾角为60°时，物块受到重力、支持力、与水平方向成60°角斜向下的电场力和摩擦力的作用，在垂直于斜面的方向上，有FN2＝mgcos 60°＋qEcos 30°＝mg＋mg，则FN1＞FN2，由于两种情况下摩擦力大小恰好相等，所以在动摩擦因数不变的情况下，一定是木板的倾角α为30°时物块所受的摩擦力是静摩擦力，木板的倾角α为60°时物块所受的摩擦力是滑动摩擦力。当木板的倾角α为30°时，物块受到的摩擦力Ff1＝mgsin 30°＝mg，当木板的倾角α为60°时，物块受到的摩擦力Ff2＝μFN2＝μ，由于Ff1＝Ff2，联立解得μ＝＝4－2，故D正确。 类型4　磁场中的平衡 4．(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