1、2020年高考物理尖子生專用輔導(dǎo)講義受力分析重難點(diǎn)-立體問題在實(shí)際分析問題中，經(jīng)常遇到一些立體問題，而分析這類問題時(shí)，通常把立體轉(zhuǎn)化為平面，再抓住 幾何特點(diǎn)，利用三角函數(shù)、正弦定理或余弦定理，或根據(jù)對(duì)稱性解決問題。1.如圖所示，將三個(gè)完全相同的光滑球用不可伸長的細(xì)線懸掛于。點(diǎn)并處于靜止?fàn)顟B(tài)已知球半徑 為R,重為G,線長均為R.則每條細(xì)線上的張力大小為（）答案：B解析：本題中。點(diǎn)與各球心的連線及各球心連線，構(gòu)成一個(gè)邊長為2R的正四面體，如圖2方 甲所示（A、B、C為各球球心），。為ABC的中心，設(shè)zOAO = B，由幾何關(guān)系知OA二十電口圖乙所示），由勾股定理得OOf OA2-AO2 = *R，

2、對(duì)A處球受力分析有：Fsine二G ,又sin。60-OA，解得F二G，故只有B項(xiàng)正確.2、如圖6是一頂搭在水平地面上的簡易帳篷的骨架，骨架由一根立桿。，和三條繩索A。、BO、CO構(gòu)成，三條繩索的長度都為L ,地面上的三個(gè)固定樁A、B、C之間的距離也均等于L ,三條繩 索繃緊后，立桿對(duì)結(jié)點(diǎn)O的支持力為F，已知三條繩索上的張力大小都相等，不計(jì)繩索的重力，則每條繩索上的張力大小為（）答案心解析O - ABC是一個(gè)棱長為L的正四面體，。為ABC的中心，由幾何關(guān)系知OA二/由勾股定理得OO=jOA2-AO,2二2163L ,則 FTsinzOAO=F，解得 FT 二菅F ,D 正確.3 .（單選）體育

3、器材室里，籃球擺放在圖示的球架上。已知球架的寬度為d,每只籃球的質(zhì)量為m、 直徑為D，不計(jì)球與球架之間摩擦，則每只籃球?qū)σ粋?cè)球架的壓力大小為答案C【解析】以任意一只籃球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力情況，設(shè)球架對(duì)籃球的支持力N與豎直方向的夾角為a.由幾何知識(shí)得:cosa =2D根據(jù)平衡條件得：2Ncosa = mgmgD解得：N = 2D -d2mgD則得籃球?qū)η蚣艿膲毫Υ笮椋篘=N 2、D2 d2。 【答案】C4.如圖所示，在傾角為37的斜面上放置一質(zhì)量為0.5 kg的物體，用一大小為1 N平行斜面底邊的水平力F推物體時(shí)，物體保持靜止。已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為23,物體受到的摩擦力大小為(si

4、n37 = 0.6 , cos37 = 0.8,g 取 10 m/s2)()A . 3 N B . 2.B N Ca,10 N D.-J26 N答案C解析 物體所受的摩擦力為靜摩擦力，其大小與F和重力沿斜面向下的分量的矢量和 等大反向，則 f=jF2+ mgsin37 2 = .：12+ 0.5x10 x0.6 2 N ,.10 N，故選 C。.如圖甲所示，一物塊靜止在傾角為以的固定斜面上，現(xiàn)給物塊施加一個(gè)平行于斜面底邊且逐 漸增大的水平力作用.物塊所受摩擦力f和推力F的大小關(guān)系如圖乙所示，圖中a、b、F0均為已圖乙知量.已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g,下列說法不正確的是（）圖

5、甲由圖可求出物塊的質(zhì)量由圖可求出物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)C .小于。時(shí)物塊保持靜止?fàn)顟B(tài)D.F大于F0后物塊做勻變速運(yùn)動(dòng)答案：D解析：設(shè)物塊的質(zhì)量為m,當(dāng)推力F = 0時(shí)，物塊所受的摩擦力為a=mgsina，可以得出物塊質(zhì)量m = -，選項(xiàng)A正確；當(dāng)推力F增大到。時(shí)，物塊開始滑動(dòng)，物塊所受的摩擦力 gsina0為b=pmgcosa,可得出物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)B正確；F小于F。時(shí)物塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)C正確；F大于F0后物塊保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但不是勻變速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D不正確. 2019-河北石家莊模擬如圖所示，一質(zhì)量為M、傾角為。的斜面體置于水平地面上，質(zhì)量為m的小木塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在斜面

6、上.現(xiàn)用一平行于斜面、大小恒定的拉力F作用于小木塊上，拉力在斜面所在的平面內(nèi)繞小木塊旋轉(zhuǎn)一周的過程中，斜面體和小木塊始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，下列說 法中正確的是（）A .小木塊受到斜面的最大摩擦力為午2+ mgsin。2B .小木塊受到斜面的最大摩擦力為F - mgsin斜面體受到水平地面的最大摩擦力為FD .斜面體受到水平地面的最大摩擦力為Fcos答案：C解析：對(duì)小木塊分析可知，力F繞小木塊旋轉(zhuǎn)一周的過程中，F(xiàn)沿斜面向下時(shí)小木塊 受到的靜摩擦力最大，小木塊受到的最大靜摩擦力fm二mgsin + F,故A、B均錯(cuò)誤；對(duì)M、m整 體受力分析可知，水平地面對(duì)斜面體的摩擦力與F的水平分力大小相等，所以最大

7、靜摩擦力為F , 此時(shí)F與斜面底邊平行，所以C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤.圖甲是由兩圓桿構(gòu)成的V形斜槽，它與水平面成傾角放置.現(xiàn)將一質(zhì)量為m的圓柱體 滑塊由斜槽頂端釋放，滑塊恰好勻速下滑.沿斜槽看去，截面如圖乙所示.已知滑塊與兩圓桿間的 動(dòng)摩擦因數(shù)為L重力加速度大小為g , B=120。，則（圖乙A .咋 tanB .左邊圓桿對(duì)滑塊的支持力大小為mgcosC .左邊圓桿對(duì)滑塊的摩擦力大小為mgsinD .若增大，左邊圓桿對(duì)滑塊的支持力將增大答案：B解析：滑塊恰好勻速下滑，則滑塊受力平衡，對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)平衡條件得，mgsinP1 = 2f = 2N , mgcos = 2FNcos = FN，解得p

8、tan，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；左邊圓桿對(duì)滑塊 的摩擦力大小為fmgsin。，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若。增大，cos減小，則左邊圓桿對(duì)滑塊的支持力將 減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.一重為G的圓柱體工件放在V形槽中，槽頂角a = 60。，槽的兩側(cè)面與水平方向的夾角相同， 槽與工件接觸處的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，大小為u=0.25，則：(1)要沿圓柱體的軸線方向(如圖甲所示)水平地把工件從槽中拉出來，人至少要施加多大的拉力？(2)現(xiàn)把整個(gè)裝置傾斜，使圓柱體的軸線與水平方向成37角，如圖乙所示，且保證圓柱體對(duì)V 形槽兩側(cè)面的壓力大小相等，發(fā)現(xiàn)圓柱體能自動(dòng)沿槽下滑，求此時(shí)工件所受槽的摩擦力大小.解析：分析圓柱體的受力可知，沿軸線方

9、向受到拉力F、兩個(gè)側(cè)面對(duì)圓柱體的滑動(dòng)摩擦力，由題給條件知F=f1 + f2,由圓柱體重力產(chǎn)生的效果將重力進(jìn)行分解如圖所示，由幾何關(guān)系可得G=F1二F2,Sf1 = f2 = pF1 得 F = 0.5G.(2)把整個(gè)裝置傾斜，則重力沿壓緊兩側(cè)的斜面的分力F1=F2=Gcos37 = 0.8G ,此時(shí)工件所受槽的摩擦力大小f = 2xuF1=0.4G.答案：(1)0.5G 0.4G9.質(zhì)量為m的四只完全相同的足球疊成兩層放在水平面上，底層三只足球剛好接觸成三角形， 上層一只足球放在底層三只足球的正上面，系統(tǒng)保持靜止.若最大靜摩擦等于滑動(dòng)摩擦力，則：A.底層每個(gè)足球?qū)Φ孛娴膲毫閙g B.底層每個(gè)

10、足球之間的彈力為零:mgC .下層每個(gè)足球?qū)ι蠈幼闱虻闹С至Υ笮?&水平面的摩擦因數(shù)至少為6答案8.如圖所示，兩個(gè)半圓柱A、B相接觸并靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C,三者半 徑均為R。C的質(zhì)量為2m,A、B的質(zhì)量都為m，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為出 現(xiàn)用水平向右的 力拉A,使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面。整個(gè)過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng) 摩擦力，重力加速度為g。求：未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F ;(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值pmino解析(1)對(duì)C受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件有2Fcos30 = 2mg解得 F = 4mg（2）對(duì)整體受力分析可知，地面對(duì)B的支持力FN=

11、2mg不變。C恰好降到地面時(shí)，B受C壓力的水平分力最大，設(shè)此時(shí)C受到B的作用力的大小為F,則2Fcos60 = 2mg，得 F= 2mg ,依據(jù)受力分析可知Fxmax= Fsin60 = - :3mg此時(shí)，B受地面的摩擦力Ff二Fxmax根據(jù)題意，此時(shí)B所受摩擦力最大，當(dāng)此時(shí)的摩擦力為最大靜摩擦力時(shí)u有最小值，即minFN11.如圖所示，電荷均勻分布在半球面上，它在這半球的中心O處電場強(qiáng)度大小等于E0 ,兩個(gè) 平面通過同一條直徑，夾角為a,從半球中分出一部分球面，則所分出的這部分球面上（在小瓣 上）的電荷在O處的電場強(qiáng)度大小為（）E 二 EOsin a B.E 二 EOcos aaaC . E

12、 二 EOsin = D . E = EOcos -22解析：選C根據(jù)對(duì)稱性，作出球面上的電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場分布，如圖所示，由平行四邊 a形定則得到小瓣球面上的電荷在O處的電場強(qiáng)度E=EOsin 故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。Q. 一半徑為R的半球面均勻帶有正電荷Q,電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小EO=, 2K2方向如圖所示.把半球面分為表面積相等的上、下兩部分，如圖甲所示，上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E1、E2;把半球面分為表面積相等的左、右兩部分，如圖乙所示，左、右兩部分電荷在球心0處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E3、E4.則（）圖卬圖乙A.E1kQ4R2kQB.E2

13、= 4R2QC.E3E2 ;因電荷Q在球心，Q , ，Q0處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E0二k和，則E1k和；對(duì)于題圖乙，半球面分為表面積相等的左、右兩部2K24K2分，根據(jù)電場的疊加可知：左側(cè)部分在0點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與右側(cè)部分在0點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，即QE3二E4.由于方向不共線，由合成法則可知，E3-，故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.4K2.如圖所示，空間正四棱錐型的底面邊長和側(cè)棱長均為a，水平底面的四個(gè)頂點(diǎn)處均固定著 電荷量為+ q的小球，頂點(diǎn)P處有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，在庫侖力和重力的作用下恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將P處小球的電荷量減半，同時(shí)加豎直方向的電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場，此時(shí)P處小球 仍能保持靜止

14、。重力加速度為g，靜電力常量為k，則所加勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為（）mg mgAh b.-2q 4qCgq D2gq解析：選D設(shè)P處的帶電小球電荷量為Q,根據(jù)庫侖定律可知，則P點(diǎn)小球受到各個(gè)頂點(diǎn)電kqQ荷的庫侖力大小為：F=由；根據(jù)幾何關(guān)系可知正四棱錐型的側(cè)棱與豎直線的夾角為45;再由，工 一 kqQ、./2力的分解法則，有：4xx乙-=mg ;若將P處小球的電荷量減半，則四個(gè)頂點(diǎn)的電荷對(duì)？處小 a2 2球的庫侖力合力為：F二四史；當(dāng)外加勻強(qiáng)電場后再次平衡則有：企%Qe二mg ： 1 a2； /1 刀口 , iikj,人u 閂：a2 丁 2 g ；四十2，2kqmg得*或可故D正確。14 .圖

15、中邊長為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+ q、+q、-q,則該三角 形中心0點(diǎn)處的場強(qiáng)為（）ABC6kq6kqA苞，方向由C指向。B奇方向由。指向CC -.加，方向由C指向0，方向由。指向C解析 每個(gè)點(diǎn)電荷在0點(diǎn)處的場強(qiáng)大小都是E 二 =，畫出矢量疊加的示意圖，如圖 3a a2成）26kq 所示，由圖可得0點(diǎn)處的合場強(qiáng)為E0 = 2E=，方向由O指向C,B項(xiàng)正確.a215.如圖，在水平面上A、B、C三點(diǎn)固定著三個(gè)電荷量為3Q的正點(diǎn)電荷，將另一質(zhì)量為m的 帶正電的小球（可視為點(diǎn)電荷）放置在O點(diǎn)，OABC恰構(gòu)成一棱長為L的正四面體，已知靜電力常量為k，重力加速度為g.為使小球能靜止

16、在O點(diǎn)，則關(guān)于小球所受電場力的合力方向和所帶的電荷量， 下列說法中正確的是（）A.所受電場力的合力方向豎直向上B.所受電場力的合力方向豎直向下C.電荷量為寄D.電荷量為寄解析：對(duì)小球受力分析可知，重力與庫侖力平衡，所以小球受到三個(gè)庫侖力的合力的方向與重 力方向相反，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；將A、B、C處正點(diǎn)電荷對(duì)小球施加的庫侖力正交分解到水平方 向和豎直方向，設(shè)a是A、B、C處正點(diǎn)電荷對(duì)小球施加的庫侖力方向與豎直方向的夾角，根據(jù)平衡kx3Qxq條件在豎直方向上得3Fcos a二mg,又由庫侖定律得F二一l，再由圖可知，匕CAO = 30,.;3L 低6./6mgL2則AO，T，OO，tL，所以得c

17、0SaT，聯(lián)立以上各式解得q 二虧燈，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.答案：ADD .從c點(diǎn)沿cd移動(dòng)正電荷，正電荷受到的電場力先做正功，后做負(fù)功答案：D解析：根據(jù)等量同種電荷電場線和等勢面的性質(zhì)可知，c、d兩點(diǎn)的電勢相等，故A錯(cuò) 誤；根據(jù)對(duì)稱性，c、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，但方向不同，故場強(qiáng)不同，故B錯(cuò)誤；從O點(diǎn) 沿Od移動(dòng)負(fù)電荷，電場力做正功，負(fù)電荷的電勢能不斷減小，故C錯(cuò)誤；沿cd移動(dòng)正電荷，正 電荷離a、b連線中點(diǎn)的距離先減小后增大，而正電荷所受的電場力始終指向a、b連線的中點(diǎn)，則 電場力先做正功，后做負(fù)功，故D正確.17.（多選）一空間存在勻強(qiáng)電場，場中A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)恰構(gòu)成正四面體，如圖

18、所示。已知電 場強(qiáng)度大小為E,方向平行于正四面體的底面ABC，正四面體棱長為2寸 cm。已知UAC = 6 V、 UBC = 6 V,則可判斷（）DB400A . UDC = 4 V B.UDC = 3 V C.E = 200 V/m D.E=V/m解析 如圖所示，UAC = 6 V、UBC=6 V,則AB在同一條等勢線上，從C點(diǎn)向AB線作垂線，UMC 垂足為M,則MC為電場線且電場方向由M指向C,由幾何關(guān)系可得MC = 3 cm，由E= = dMC200 V/m,C正確，D錯(cuò)誤；從D點(diǎn)向MC作垂線，垂足為O,則OC = 2 cm,UDC = UOC = 200 x0.02 V = 4 V,A

19、 正確，B 錯(cuò)誤。18.如圖甲所示,勻強(qiáng)電場中的六個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E、F為正八面體的六個(gè)頂點(diǎn)，已知BE中點(diǎn)O的電勢為零,A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為7 V、-1 V、3 V,則E、F兩點(diǎn)的電勢分別為（）。甲A.2 V、-2 V B.1 V、-3 V C.1 V、-5 VD.2 V、-4 V解析如圖乙所示，設(shè)A、B的中點(diǎn)為M,MO平行于AE,且AE=2MO,根據(jù)U = Ed可知沿著AE方向電勢變化量是沿MO方向的2倍而M點(diǎn)電勢為3 V即 UMO=3 V故有 UAE=6 由此可知 E點(diǎn)電勢為1 V;根據(jù)正八面體的特點(diǎn)可知,AE平行于CF,故沿 CF方向電勢降UCF=6 由此可得F點(diǎn) 電勢為-3

20、V,B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 B19.（多選）如圖所示，空間存在著與圓臺(tái)母線垂直向外的磁場，各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B , 圓臺(tái)母線與豎直方向的夾角為。，一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為r的勻質(zhì)金屬環(huán)位于圓臺(tái)底部.當(dāng)給環(huán)通 以恒定的電流I,圓環(huán)由靜止向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t后撤去該恒定電流并保持圓環(huán)閉合，圓環(huán)全程上 升的最大高度為H.已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，磁場的范圍足夠大.在圓環(huán)向上運(yùn)動(dòng)的過 程中，下列說法正確的是（）A.圓環(huán)先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)B.在時(shí)間t內(nèi)安培力對(duì)圓環(huán)做功為mgHC .圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的最大速度為-gt D .圓環(huán)先有擴(kuò)張后有收縮的趨勢2nBIrtcos 0解析：選AC.在時(shí)間t內(nèi)，圓環(huán)中通有恒定電流I,圓環(huán)在磁場中受向上的安培力作用，安培力 大于重力，所以合力向上，圓環(huán)由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t時(shí)刻撤去電流，圓環(huán)繼續(xù)向上 運(yùn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，則同時(shí)又受向下的安培力和重力，合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反， 所以圓環(huán)開