专题2.3 受力分析、共点力作用下物体的平衡【讲】-2022年高考物理一轮复习讲练测

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\l "_Tc72583908" 一．讲考纲、讲方向 PAGEREF _Tc72583908 \h 1
\l "_Tc72583909" 二. 讲考点、讲题型 PAGEREF _Tc72583909 \h 1
\l "_Tc72583910" 考点一、受力分析、整体法与隔离法的应用 PAGEREF _Tc72583910 \h 1
\l "_Tc72583911" 考点二、平衡问题的处理方法 PAGEREF _Tc72583911 \h 5
\l "_Tc72583912" 考点三、平衡问题中的临界、极值问题 PAGEREF _Tc72583912 \h 9
一．讲考纲、讲方向
二. 讲考点、讲题型
考点一、受力分析、整体法与隔离法的应用
1．受力分析的一般步骤
2.受力分析的两个技巧
(1)除了根据力的性质和特点进行判断，假设法是判断弹力、摩擦力有无及方向的常用方法.
(2)善于转换研究对象，尤其是弹力、摩擦力的方向不易判定的情形，可以分析与其接触物体的受力，再应用牛顿第三定律判定.
3．整体法与隔离法
【典例1】受力分析 共点力平衡
1、（2020年浙江-7月）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼20隐形战斗机以速度v斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力G、发动机推力、与速度方向垂直的升力和与速度方向相反的空气阻力。下列受力分析示意图可能正确的是（ ）

A B C D
【答案】A
【解析】由题意可知，战斗机受竖直向下的重力，空气阻力与其速度方向相反，升力F2与速度的方向垂直，发动机推力F1的方向沿喷口的反方向。故A选项正确。
2、(221·吉林一模)如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，水平向左的力F作用于B上，A、B之间的接触面倾斜。A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是
A．A、B之间一定存在摩擦力作用 B．木块A可能受三个力作用
C．木块A一定受四个力作用 D．木块B一定受到地面向右的摩擦力作用
【答案】B
【解析】由于A、B间接触面情况未知，若A、B接触面光滑，则A、B间没有摩擦力，此时A受重力、B对A的支持力和墙壁对A的弹力而平衡，故A、C错误，B正确；木块B受力F、A对B的压力，若压力向右的分力等于F，则地面对B没有摩擦力，故D错误。
3.（2021年云南师大附中高考物理适应性试卷）纳米微吸材料是一种新型材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。图甲是一款表面采用了纳米微吸材料的手机支架，图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，若手机的重力为G，手机和水平面的夹角为θ，下列说法正确的是( )
A. 手机受到的摩擦力大小大于Gsinθ
B. 纳米材料对手机的作用力大小为Gsinθ
C. 若使θ增大(手机保持静止)，纳米材料对手机的作用力也增大
D. 纳米材料对手机的作用力方向竖直向上
【答案】D
【解析】A.手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在平行手机方向，根据平衡条件，有f=Gsinθ，故A错误。
BD.手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，故D正确，B错误。
C.手机和水平面的夹角θ增大后，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小仍等于重力，故C错误。
【典例2】整体法与隔离法
1.（2021云南楚雄一中3月考）(多选)如图所示，两个相似的斜面体A、B在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A和B的受力情况，下列说法正确的是( )
A．A一定受到四个力 B．B可能受到四个力
C．B与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D．A与B之间一定有摩擦力
【答案】AD
【解析】对A、B整体受力分析，如图甲所示，整体受到向下的重力和向上的推力F，由平衡条件可知B与墙壁之间不可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，C错误；对B受力分析如图乙所示，其受到重力、A对B的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故B只能受到三个力，B错误；对A受力分析，如图丙所示，受到重力、
推力、B对A的弹力和摩擦力，共四个力，A、D正确．
2.（2021年金华市二模）（多选）如图所示，在水平桌面上有一个质量为M且倾角为α的斜面体.一个质量为m的物块，在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面向下做匀速运动.斜面体始终处于静止状态.已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.下列结论正确的是( )

A.斜面对物块的摩擦力大小是F B.斜面对物块的摩擦力大小是μmgcs α
C.桌面对斜面体的摩擦力大小是Fcsα D.桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g
【答案】 BC
【解析】对物块受力分析，如图甲所示，由共点力的平衡条件得，F＋mgsinα＝Ff1，mgcsα＝FN1，Ff1＝μFN1，解得斜面对物块的摩擦力大小Ff1＝F＋mgsinα或Ff1＝μmgcsα，故A错误，B正确；对物块和斜面体整体受力分析，如图乙所示，由共点力的平衡条件得：Ff2＝Fcsα，FN2＝Fsinα＋(m＋M)g，故桌面对斜面体的摩擦力大小为Fcsα，桌面对斜面体的支持力大小为Fsinα＋(m＋M)g，故C正确，D错误.

【方法总结】
受力分析的4个易错点
1．不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆．
2．每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有．
3．合力和分力不能重复考虑．
4．对整体进行受力分析时，组成整体的几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出．
整体法和隔离法的使用技巧
1. 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法．
2. 在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法．
3. 整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法．
考点二、平衡问题的处理方法
1．静态平衡问题的常用方法
2．动态平衡问题的常用方法
3.常用的数学工具
(1)力的三角形为直角三角形：三角函数、勾股定理等。
(2)力的三角形为斜三角形：三角形相似、正、余弦定理等。
【典例1】静态平衡
（2021.云南楚雄一模） 如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是
A．F＝eq \f(mg,tan θ) B．F＝mgtan θ
C．FN＝eq \f(mg,tan θ) D．FN＝mgtan θ
【答案】A
解法一 合成法
滑块受力如图甲，由平衡条件知：eq \f(mg,F)＝tan θ⇒F＝eq \f(mg,tan θ)，
FN＝eq \f(mg,sin θ)。
解法二 分解法
将重力按产生的效果分解，如图乙所示，F＝G2＝eq \f(mg,tan θ)，
FN＝G1＝eq \f(mg,sin θ)。
解法三 正交分解法
将滑块受的力水平、竖直分解，如图丙所示，mg＝FNsin θ，F＝FNcs θ，
联立解得：F＝eq \f(mg,tan θ)，FN＝eq \f(mg,sin θ)。
解法四 力的三角形法
如图丁所示，滑块受的三个力组成封闭三角形，解直角三角形得：F＝eq \f(mg,tan θ)，FN＝eq \f(mg,sin θ)。
【典例2】动态平衡（解析法、图解法）
1.（2021.山东淄博市一模）（单选）如图所示，质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为α的斜面体置于光滑水平面上，用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高(细绳尚未到达平行于斜面的位置).在此过程中：( )

A.绳对小球的拉力减小B.斜面体对小球的支持力减小
C.水平推力F减小 D.地面对斜面体的支持力不变
【答案】 A
【解析】对小球受力分析，如图甲所示，斜面体左移会引起FT的方向及大小的变化而FN的方向不变，三力的合力为0，则形成闭合三角形，FT与FN相互垂直时FT最小，此时细线和斜面平行，则细线尚未到达平行于斜面的位置时，FT逐渐变小，FN逐渐变大，故选项A正确，B错误；对斜面体受力分析，如图乙所示，根据平衡条件，有：F＝FN′sin α＝FNsin α，FN地＝Mg＋FN′cs α＝Mg＋FNcs α.由于FN增大，故支持力FN地和推力F均增大，故C、D错误.
【典例3】动态平衡（相似三角形法）
1.（2021河南省模拟）如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A.现用力F拉绳，开始时∠BCA>90°，使∠BCA缓慢减小，直到杆BC接近竖直杆AC.此过程中，杆BC所受的力( )
A. 大小不变B. 逐渐增大C. 逐渐减小D. 先增大后减小
【答案】A
【解析】以B点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力T(等于重物的重力G)、轻杆的支持力N和绳子的拉力F，作出力图如图，
由平衡条件得知，N和F的合力与T大小相等，方向相反，根据三角形相似可可得：NBC=FAB=TAC
又T=G，AC和BC不变，则N和T不变。
故A正确，BCD错误。故选：A。
2.（2021·云南省昆明市一模）（多选）如用示，一条光滑绝缘柔软轻绳跨过一定滑轮，轻缅两端连接质址分别为m1、m2的两个带同种电荷的小球，稳定时，两侧轻绳的长度分别为l1、l2，且l1> l2，与竖方向的夹角分别为、现缓慢碱少小球m1的电荷量到一定值，系统重新稳定，两侧轻绳的长度分别变为小、与竖直方向的夹角分别变为、，关于稳定时的情景下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】如图
以两小球作为一个整体研究，滑轮对轻绳的作用力竖直向上，同一轻绳弹力T处处相等，则左右两侧轻绳与竖直方向的夹角等大，故平衡时，
对左边带电小球受力分析，由三角形相似形法，则有
同理对右边小球有
可得
故m1