高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)重難點01力與物體的平衡【知識梳理】一、受力分析(1)受力分析的基本思路(2)受力分析的思路和技巧進行受力分析應注意以下幾個方面：①明確研究對象(可以是一個點、一個物體或一個系統等)．②按順序找力(一“重”、二“彈”、三“摩擦”、四“其他”)。③畫好受力圖后，要檢查，防止多力和少力．④受力分析口訣：地球周圍受重力，繞物一周找彈力，考慮有無摩擦力，其他外力細分析，合力分力不重復，只畫受力拋施力．⑤在受力分析的過程中，要注意題目給出的物理條件(如光滑——不計摩擦；輕物——重力不計；運動時空氣阻力忽略等)．⑥只分析根據性質命名的力(如重力、彈力、摩擦力等)，不分析按效果命名的力(如下滑力、動力、阻力等)．二、平衡問題的常用處理方法平衡問題是指當物體處于平衡狀態時，利用平衡條件求解力的大小或方向的問題．處理方法常有力的合成法、正交分解法、三角形法則．1、整體法與隔離法在平衡問題中的應用(1)對整體法和隔離法的理解整體法是指將相互關聯的各個物體看成一個整體的方法，整體法的優點在于只需要分析整個系統與外界的關系，避開了系統內部繁雜的相互作用．隔離法是指將某物體從周圍物體中隔離出來，單獨分析該物體的方法，隔離法的優點在于能把系統內各個物體所處的狀態、物體狀態變化的原因以及物體間的相互作用關系表達清楚．(2)整體法和隔離法的使用技巧當分析相互作用的兩個或兩個以上物體整體的受力情況及分析外力對系統的作用時，宜用整體法；而在分析系統內各物體(或一個物體各部分)間的相互作用時常用隔離法．整體法和隔離法不是獨立的，對一些較復雜問題，通常需要多次選取研究對象，交替使用整體法和隔離法．2、共點力作用下物體平衡的一般解題思路3、共點力平衡中的臨界與極值問題的處理方法(1)臨界問題當某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態“恰好出現”或“恰好不出現”，在問題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言敘述．常見的臨界狀態有：①兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現為兩物體間的彈力為0)；②繩子斷與不斷的臨界條件為繩中張力達到最大值；繩子繃緊與松馳的臨界條件為繩中張力為0；③存在摩擦力作用的兩物體間發生相對滑動或相對靜止的臨界條件為靜摩擦力達到最大．研究的基本思維方法：假設推理法．(2)極值問題平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題．一般用圖解法或解析法進行分析．三、用圖解法進行動態平衡的分析1．動態平衡：是指平衡問題中的一部分力是變力，是動態力，力的大小和方向均要發生變化，所以叫動態平衡，這是力平衡問題中的一類難題．2．基本思路：化“動”為“靜”，“靜”中求“動”．3．基本方法：圖解法和解析法．解析動態平衡問題的常用方法方法步驟解析法(1)列平衡方程求出未知量與已知量的關系表達式(2)根據已知量的變化情況來確定未知量的變化情況圖解法(1)根據已知量的變化情況，畫出平行四邊形邊、角的變化(2)確定未知量大小、方向的變化【命題特點】這部分知識單獨考查一個知識點的試題非常少，大多數情況都是同時涉及到幾個知識點，而且都是牛頓運動定律、功和能、電磁學的內容結合起來考查，考查時注重物理思維與物理能力的考核.【限時檢測】(建議用時：30分鐘)一、單項選擇題：本題共4小題。1．光滑斜面上有一個小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，已知繩子與豎直方向的夾角為，斜面傾角為，整個裝置處于靜止狀態，當把兩個角互換后小球仍然靜止，關于繩對小球的拉力T和斜面對小球的支持力變化情況正確的是()A．T減小，增大 B．T增大，減小C．T和均增大 D．T和均減小【答案】B【詳解】采用圖解法分析如下，拉力、支持力如實線所示，兩個角互換后拉力和支持力如圖中虛線所示根據三角形邊角關系，大角對應大邊，可知兩個角互換后拉力增大，支持力減小。故選B。2．如圖，半圓柱P和豎直擋板放在粗糙的水平面上，擋板在O點與P相切，光滑小球Q靜止在P和擋板之間。已知Q的質量為m，重力加速度大小為g，P與Q的半徑之比4∶1，則()A．Q對豎直擋板的壓力大小為mgB．Q對P的壓力大小為mgC．若將豎直擋板向右移動少許，半圓柱仍靜止不動，則Q對P和豎直擋板的壓力均增大D．若將豎直擋板向右移動少許，半圓柱仍靜止不動，則P與地面間的作用力不變【答案】C【詳解】受力分析如圖所示豎直擋板對Q的壓力大小為P對Q的壓力大小為AB．設Q的半徑為r，根據幾何關系得解得，根據牛頓第三定律，AB錯誤；C．將豎直擋板向右移動少許，將減小，Q對P和豎直擋板的壓力均增大，C正確；D．對P與Q做整體分析，地面對P的支持力與系統的重力平衡，地面對P的摩擦力與擋板對Q的支持力平衡，將豎直擋板向右移動少許，系統重力不變，但擋板對Q的支持力變大，所以地面對P的作用力變大。D錯誤。故選C。3．用輕彈簧豎直懸掛質量為1.5kg的物體，靜止時彈簧伸長量為x0，現用該彈簧沿固定的斜面拉住質量為2kg的物體，如圖所示，彈簧的軸線平行于斜面，系統靜止時彈簧伸長量也為x0。已知斜面傾角為30°，取重力加速度大小g=10m/s2，則物體所受的摩擦力()A．方向沿斜面向下，大小為5NB．方向沿斜面向上，大小為5NC．方向沿斜面向下，大小為10ND．方向沿斜面向上，大小為10N【答案】A【詳解】彈簧豎直懸掛物體時，對物體受力分析，由共點力平衡條件可得彈簧的彈力現用該彈簧沿固定的斜面拉住質量為2kg的物體，系統靜止時彈簧伸長量也為x0，說明彈簧的彈力仍為kx0=15N，假設摩擦力沿斜面向上，如圖所示，由平衡條件得F+Ff?mgsin30°=0其中m=2kg，解得Ff=?5N說明摩擦力的方向是沿斜面向下，A正確，BCD錯誤。故選A。4．如圖所示，木板的左端垂直固定著一個擋板，先將木板右端抬起一個角度θ，然后將三個完全相同表面光滑、質量均為m的勻質圓柱形工件置于木板上，三個工件疊放且保持靜止。若改變木板與水平面間的夾角θ，仍使三個工件保持靜止，重力加速度為g，則擋板受到的最大彈力為()A．mg B．mg C．3mg D．mg【答案】A【詳解】越大，左側擋板受到的彈力越大。若太大，上面圓柱將分開，靠左的兩個圓柱圓心連線豎直時為臨界情況，此時，最上面的圓柱受到兩個力的作用恰好處于平衡狀態，最上面的圓柱與右側圓柱間相互接觸但無彈力，此時整體對擋板的彈力最大，為故選A。二、多項選擇題：本題共2小題。5．如圖所示，兩個質量均為的小球a、b用一根細線相連，用一根勁度系數為的輕彈簧把小球a吊在天花板上，對小球b施加一個外力F使彈簧與水平天花板的夾角為，細線與豎直方向的夾角也是，彈簧形變均在彈性限度內，g取。以下說法正確的是()A．F的大小為B．F與豎直方向的夾角為C．細線中的拉力大小為D．輕彈簧的伸長量為1cm【答案】BD【詳解】CD．對小球a受力分析如圖甲所示，與T夾角為60°，有反向延長線過和的角平分線，根據平衡條件有聯立解得彈簧的伸長量為故C錯誤，D正確；AB．對小球b受力分析如圖乙所示，三個力互成120°角，三個力大小相等，故F的大小為，故A錯誤，B正確。故選BD。6．如圖所示，細線AB的兩端固定在天花板上的A、B兩點，在線上的C、D兩點懸掛質量相等的物體a、b，并處于靜止狀態，CD段細線嚴格水平。若將b物體的質量增大后，為了保持CD段細線嚴格水平，整個系統處于靜止狀態，則()A．應將懸掛點D適當向B移動，減少BD的長度B．應將懸掛點C適當向A移動，減少AC的長度C．細線AC的張力大于細線BD的張力D．細線AC的張力小于細線BD的張力【答案】AD【詳解】AB．設a、b的質量分別為M、m，如圖所示根據平衡條件有解得，m增大，應減小β，應將懸掛點D適當向B移動，減少BD的長度，A正確，B錯誤；CD．由平衡條件得解得，β減小，F2增大，，細線AC的張力小于細線BD的張力，C錯誤，D正確。故選AD。三、解答題：本題共2小題。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。7．如圖所示，兩根細繩AO和BO連接于O點，O點的下方用細繩CO懸掛一花盆并處于靜止狀態。已知花盆的總質量為m，細繩AO與豎直方向的夾角為α，細繩BO沿水平方向。(1)畫出O點的受力示意圖；(2)求細繩BO受到的拉力FBO；(3)若已知各段細繩能承受的最大拉力均為F0，則細繩不被拉斷的情況下，求花盆的最大質量。【答案】(1)；(2)；(3)【詳解】(1)如圖，O點受到三個力拉力作用F1、F2、F3(2)由平衡得則由牛頓第三定律得，細繩BO受到的拉力(3)在三條細繩中，細繩AO受到的力最大，則得令，則得8．如圖，質量為m的物體置于傾角為的固定斜面上，物體與斜面之間的動摩擦因數為，如圖甲所示，先用平行于斜面的推力作用于物體上，使其能沿斜面勻速