1.1.1 静态平衡的四类典型问题(Word教师用书)-【创新方案】2025年高考物理二轮复习专题辅导与测试(北京，江苏专版)

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　力与物体平衡   　　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,该部分内容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.静态平衡问题的三种求解方法 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 效果分解法: 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.(2024·河北高考)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,读数为1.0 N,g取10 m/s2,挡板对球体支持力的大小为 (　 ) A. N　　　　　 B.1.0 N C. N D.2.0 N 解析:选A　对小球受力分析如图所示,由几何关系易得力F和力FN与竖直方向的夹角均为30°,因此由正交分解根据共点力的平衡可得FNsin 30°=Fsin 30°,FNcos 30°+Fcos 30°+T=mg,解得F=FN=N。故选A。 类型2　多物体的平衡 2.(2024·南通调研)扑克牌可以用来“搭房子”,如图1所示。每一张纸牌的质量为m,在图2的示意图中,下列说法正确的是 (　 ) A.a纸牌受到其他纸牌的作用力大小为mg,方向竖直向上 B.b纸牌受到其他纸牌的作用力大小为mg,方向竖直向上 C.纸牌对地面的压力大小为6mg D.每一张纸牌的合外力都不相同 解析:选A　如题图2所示,a纸牌处于静止状态,受到其他纸牌的作用力和自身重力,根据力的平衡条件可知其他纸牌对a纸牌的作用力大小为mg,方向竖直向上,故A正确;b纸牌处于静止状态,受到其他纸牌的作用力、自身重力和摩擦力作用,则其他纸牌对b纸牌的作用力大小不等于mg,故B错误;共有7张纸牌,对7张纸牌整体受力分析,可知地面对其支持力为7mg,则纸牌对地面的压力大小为7mg,故C错误;每一张纸牌都处于静止状态,所受合外力都为零,故D错误。 类型3　电场中的平衡 3.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A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、垂直于木板向下的电场力和摩擦力的作用,在垂直于木板的方向上有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,在垂直于木板的方向上有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,一定是木板的倾角为30°时物块所受的摩擦力是静摩擦力,木板的倾角为60°时物块所受的摩擦力是滑动摩擦力。当木板的倾角为30°时,物块受到的摩擦力Ff1=mgsin 30°=mg,当木板的倾角为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.(2024·重庆高考)小明设计了如图所示的方案,探究金属杆在磁场中的运动情况,质量分别为2m、m的金属杆P、Q用两根不可伸长的导线相连,形成闭合回路,两根导线的间距和P、Q的长度均为L,仅在Q的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动,P、Q始终保持水平,不计空气阻力、摩擦和导线质量,忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为g。当P匀速下降时,求: (1)P所受单根导线拉力的大小; (2)Q中电流的大小。 解析:(1)由P匀速下降可知,P处于平衡状态,所受合力为0,设P所受单根导线的拉力大小为T,对P有2T=2mg, 解得T=mg。 (2)设Q所受安培力大小为F,对Q受力分析,有mg+F=2T 又F=BIL 解得I=。 答案:(1)mg　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$