高中物理高考 专题一第一讲　力与物体的平衡—2021届高考物理二轮总复习课件

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1.(2020全国Ⅲ卷)如图所示,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于(　　)A.45°B.55°C.60°D.70°
答案 B解析 本题以细绳为背景,意在考查共点力平衡。O点受力如图所示,甲、乙两物体的质量相等,连接物体的绳子的拉力与物体的重力相等,所以F甲=F乙;O点受三个力处于平衡状态,拉力F与另两个力的合力等大反向,所以与墙相连一侧的细绳的延长线是力F甲和力F乙夹角的角平分线,根据几何关系知,θ=β,2θ+α=180°,解得β=55°,选项B正确。
情境剖析 本题属于基础性题目,以“定滑轮、细线悬挂重物”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过“活结与死结”模型下物体的平衡状态考查“相互作用”这一物理观念,对考生的理解能力、模型建构能力和逻辑分析能力有一定要求。
2.(2020山东卷)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(　　)
答案 C解析 物体A、B刚好要滑动,说明两者间为最大静摩擦力,B与木板之间也为最大静摩擦力,对A有,绳子拉力FT=mgsin 45°+FfBA=mgsin 45°+μmgcs 45°,对B有,2mgsin 45°=FT+FfAB+Ff板B,又Ff板B=3μmgcs 45°,联立得μ= ,选项A、B、D错误,选项C正确。
情境剖析 本题属于应用性题目,以“滑轮斜面约束物体”为素材创设学习探索类情境。素养能力 本题通过分析摩擦力和斜面上物体的平衡考查“相互作用”这一物理观念,对考生的理解能力、逻辑推理能力和分析综合能力有一定要求。
3.(多选)(2019全国Ⅰ卷)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中(　　)A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
答案 BD解析 对物块N进行受力分析,如图所示。F=mgtan β,随着β的增大,F增大,A错误。FT= ,随着β的增大,FT增大,B正确。由于物块M和N的质量关系、斜面倾角的大小均未知,不能确定物块M所受斜面摩擦力的方向;当物块M所受斜面摩擦力的方向沿斜面向上时,FT增大,物块M所受斜面摩擦力可能先减小为0,后沿斜面向下增加,C错误,D正确。
情境剖析 本题属于应用性题目,以“滑轮、斜面模型”为素材创设学习探索类情境。素养能力 绳子绕过光滑定滑轮属于“活结”模型,考查“模型建构、科学推理”等科学思维,对考生的模型建构能力和分析综合能力有较高要求。
4.(多选)(2017全国Ⅰ卷)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α(α> )。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中(　　)A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小
答案 AD解析 方法一:受力分析如图。设OM与竖直方向夹角为θ,M点绕O点做圆周运动,沿切线方向:FMNcs(α-90°)=mgsin θ,沿半径方向:FOM=FMNsin(α-90°)+mgcs θ,
方法二:利用矢量圆,如图重力保持不变,是矢量圆的一条弦,FOM与FMN夹角即圆周角保持不变,由图知FMN一直增大到最大,FOM先增大再减小,当OM与竖直夹角为θ=α-90°时FOM最大。
情境剖析 本题属于创新性题目,以常见绳拉物体缓慢运动为素材建构“三力中二力方向夹角不变模型”,创设学习探索类问题情境。素养能力 本题通过三力动态平衡问题考查“相互作用”物理观念,对考生的逻辑推理能力和分析综合能力有较高要求。解答时应注意各力的大小、方向的变化与否,应用正弦定理或矢量圆的方法求解比较简单。
考法1　整体法与隔离法的应用(H) 规律方法　整体与隔离两大思维方法对比
【典例1】(2020山东济宁高三检测)如图所示,完全相同的两个光滑小球A、B放在一置于水平桌面上的圆柱形容器中,两球的质量均为m,两球心的连线与竖直方向成30°角,整个装置处于静止状态。则下列说法中正确的是(　　)
破题采用整体法、隔离法受力分析,注意球与器壁间弹力垂直于器壁,两球间弹力沿球心连线。方法技巧 1.求解共点力平衡问题常用的方法:先选择研究对象(整体法或隔离法),然后用力的合成法或正交分解法列出方程,根据方程中各物理量之间的关系分析求解。2.应用整体法时,无论研究对象是运动还是静止,只要是处于平衡状态,就可以看成一个整体。
1.(2020陕西西安高三第二次模拟)小朋友队和大人队拔河比赛,小朋友队人数多,重心低,手握绳的位置
低,A、B两点间绳倾斜,其余绳不一定水平,此问题可以简化为如图所示的模型。相持阶段两队都静止,两队的总质量相等,脚与地面的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。各队员手紧握绳不滑动,绳结实且质量不计。以下说法正确的是(　　)A.相持阶段小朋友队和大人队所受地面的摩擦力大小不等B.无论相持还是胜败,两队脚与地面的摩擦力大小永远相等C.绳上拉力增大时,大人队会先败D.绳上A点对B点的拉力,其大小一定等于B点对A点的拉力
答案 D解析 把两支队伍看成一个整体去处理,这样两队之间的绳是否水平就没有影响了,相持阶段小朋友队和大人队脚下受静摩擦力且平衡,大小相等,选项A错误;当倾斜的绳上拉力增大时,大人队对地面的压力增大,最大静摩擦力也增大,而小朋友队和地面之间的压力变小,脚下静摩擦力变为滑动摩擦力后,两队摩擦力大小不再相等,平衡被打破,小朋友队败,选项B、C错误;作用力与反作用力永远相等,无论拔河的哪个阶段,绳上A点对B点的拉力,其大小一定等于B点对A点的拉力,选项D正确。
2.(多选)(2020河北衡水高三月考)如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面体B上,现用大小不相等、方向相反的水平力F1、F2分别推A和B,它们均静止不动,且F1