2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)二 相互作用課件.ppt

考點(diǎn)二相互作用 高考定位 1 考查內(nèi)容 1 常見的三種力 物體的受力分析 2 力的合成與分解 共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用及動(dòng)態(tài)分析問題 3 電場(chǎng)及磁場(chǎng)中的平衡問題 2 題型 難度選擇或計(jì)算題 對(duì)平衡問題的考查通常為選擇題 有時(shí)也會(huì)與其他知識(shí)一起以計(jì)算題的形式進(jìn)行考查 難度中低檔 體驗(yàn)高考 1 2016 全國(guó)卷 質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上 用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O 如圖1 2 1所示 用T表示繩OA段拉力的大小 在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過(guò)程中 圖1 2 1 A F逐漸變大 T逐漸變大B F逐漸變大 T逐漸變小C F逐漸變小 T逐漸變大D F逐漸變小 T逐漸變小答案A 2 2016 海南單科 如圖1 2 2所示 在水平桌面上放置一斜面體P 兩長(zhǎng)方體物塊a和b疊放在P的斜面上 整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 若將a和b b與P P與桌面之間摩擦力的大小分別用f1 f2和f3表示 則 圖1 2 2 A f1 0 f2 0 f3 0B f1 0 f2 0 f3 0C f1 0 f2 0 f3 0D f1 0 f2 0 f3 0解析對(duì)整體受力分析可知 整體相對(duì)地面沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 故f3 0 再將a和b看成一個(gè)整體 a b整體有相對(duì)斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) 故b與P之間有摩擦力 即f2 0 再對(duì)a受力分析可知 a相對(duì)于b有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì) a和b之間存在摩擦力作用 即f1 0 選項(xiàng)C正確 答案C 3 2016 新課標(biāo)卷 如圖1 2 3所示 兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上 一細(xì)線穿過(guò)兩輕環(huán) 其兩端各系一質(zhì)量為m的小球 在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊 平衡時(shí) a b間的距離恰好等于圓弧的半徑 不計(jì)所有摩擦 小物塊的質(zhì)量為 圖1 2 3 解析設(shè)懸掛小物塊的點(diǎn)為O 圓弧的圓心為O 由于ab R 所以三角形Oab為等邊三角形 根據(jù)幾何知識(shí)可得 aO b 120 而一條繩子上的拉力相等 故T mg 小物塊受到兩條繩子的拉力作用兩力大小相等 夾角為120 故受到的拉力的合力等于mg 因?yàn)樾∥飰K受到繩子的拉力和重力作用 處于靜止作用 故拉力的合力等于小物塊的重力 為mg 所以小物塊的質(zhì)量為m C正確 答案C 4 多選 2016 課標(biāo)卷 如圖1 2 4所示 一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO 懸掛于O點(diǎn) 另一細(xì)繩跨過(guò)滑輪 其一端懸掛物塊a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b 外力F向右上方拉b 整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 若F方向不變 大小在一定范圍內(nèi)變化 物塊b仍始終保持靜止 則 圖1 2 4 A 繩OO 的張力也在一定范圍內(nèi)變化B 物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C 連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D 物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 解析系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 連接a和b的繩的張力大小T1等于物塊a的重力Ga C項(xiàng)錯(cuò)誤 以O(shè) 點(diǎn)為研究對(duì)象 受力分析如圖甲所示 T1恒定 夾角 不變 由平衡條件知 繩OO 的張力T2恒定不變 A項(xiàng)錯(cuò)誤 以b為研究對(duì)象 受力分析如圖乙所示 則 FN T1cos Fsin Gb 0f T1sin Fcos 0FN f均隨F的變化而變化 故B D項(xiàng)正確 答案BD A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 圖1 2 5 A MN上的張力逐漸增大B MN上的張力先增大后減小C OM上的張力逐漸增大D OM上的張力先增大后減小 解析以重物為研究對(duì)象 受重力mg OM繩上拉力F2 MN上拉力F1 由題意知 三個(gè)力合力始終為零 矢量三角形如圖所示 在F2轉(zhuǎn)至水平的過(guò)程中 MN上的F1逐漸增大 OM上的張力F2先增大后減小 所以A D正確 B C錯(cuò)誤 必記要點(diǎn) 1 受力分析的順序先分析場(chǎng)力 重力 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力 再分析接觸力 彈力 摩擦力 最后分析其他力 考點(diǎn)一物體的受力分析 2 受力分析的依據(jù) 1 根據(jù)力的產(chǎn)生條件分析 2 由物體所處的狀態(tài)利用平衡條件或牛頓第二定律分析 3 由牛頓第三定律進(jìn)行分析 3 受力分析常用的方法 1 整體法與隔離法 2 假設(shè)法 題組訓(xùn)練 1 多選 物體的受力分析 2018 哈師大附中 東北師大附中 遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)聯(lián)考 如圖1 2 6所示 A B兩物體在豎直向上的力F作用下靜止 A B接觸面水平 則A B兩個(gè)物體的受力個(gè)數(shù)可能為 圖1 2 6 A A受2個(gè)力 B受3個(gè)力B A受3個(gè)力 B受3個(gè)力C A受4個(gè)力 B受3個(gè)力D A受4個(gè)力 B受5個(gè)力 解析B受3個(gè)力的作用 重力 A對(duì)B的壓力 外力F 若外力F等于A B的重力之和 則A受2個(gè)力的作用 重力和B對(duì)A的支持力 若外力F大于A B的重力之和 則A受4個(gè)力的作用 重力 B對(duì)A的支持力 斜面對(duì)A的彈力FN和對(duì)A斜向左下方的摩擦力Ff 答案AC 2 摩擦力有無(wú)的判斷 2018 萊蕪二模 如圖1 2 7所示 甲 乙兩物體用拉伸的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為 的粗糙斜面體上 斜面體始終保持靜止 則下列判斷正確的是 圖1 2 7 A 物體甲所受的摩擦力可能為零B 物體甲一定受到四個(gè)力作用C 物體乙所受的摩擦力可能為零D 水平面對(duì)斜面體的摩擦力作用方向一定水平向右 解析因彈簧處于拉伸狀態(tài) 若彈簧的拉力等于甲的重力沿斜面向下的分力 物體甲所受的摩擦力為零 故A正確 B錯(cuò)誤 乙受彈簧的拉力沿斜面向下 要使乙靜止 則乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用 C錯(cuò)誤 以整體為研究對(duì)象 因系統(tǒng)靜止 則水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力 D錯(cuò)誤 答案A 考點(diǎn)二共點(diǎn)力的平衡 3 平衡條件的推論 1 二力平衡 如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài) 這兩個(gè)力必定大小相等 方向相反 2 三力平衡 如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài) 其中任何一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等 方向相反 并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(gè)封閉的矢量三角形 3 多力平衡 如果物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài) 其中任何一個(gè)力與其余幾個(gè)力的合力大小相等 方向相反 例1 多選 2018 河南六市聯(lián)考 將一橫截面為扇形的物體B放在水平面上 一小滑塊A放在物體B上 如圖1 2 8所示 除了物體B與水平面間的摩擦力之外 其余接觸面的摩擦均可忽略不計(jì) 己知物體B的質(zhì)量為M 滑塊A的質(zhì)量為m 重力加速度為g 當(dāng)整個(gè)裝置靜止時(shí) A B接觸面的切線與豎直的擋板之間的夾角為 則下列選項(xiàng)正確的是 圖1 2 8 答案 AB 題組訓(xùn)練 1 用正交分解法求解平衡問題 2018 長(zhǎng)白山二模 如圖1 2 9所示 截面為直角三角形的光滑斜面體固定在水平面上 斜面傾角分別為60 和30 用一條不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩跨過(guò)固定在斜面頂端的光滑定滑輪連接著兩個(gè)小物體 此時(shí)兩個(gè)物體靜止 則兩物體的質(zhì)量比mA mB為 圖1 2 9 答案C 2 多選 用整體法與隔離法分析連結(jié)體問題 如圖1 2 10所示 質(zhì)量為M的木板C放在水平地面上 固定在C上的豎直輕桿的頂端分別用細(xì)繩a和b連接小球A和小球B 小球A B的質(zhì)量分別為mA和mB 當(dāng)與水平方向成30 角的力F作用在小球B上時(shí) A B C剛好相對(duì)靜止一起向右勻速運(yùn)動(dòng) 且此時(shí)繩a b與豎直方向的夾角分別為30 和60 則下列判斷正確的是 圖1 2 10 答案ACD 例2 如圖1 2 11所示 擋板垂直且固定在斜面上 一上表面呈弧形 左端最薄的滑塊m放在斜面上 一球M擱在擋板與弧形滑塊上 一切摩擦均不計(jì) 用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑塊 使球與滑塊均靜止 現(xiàn)將滑塊平行于斜面向上拉過(guò)一較小的距離 球仍擱在擋板和滑塊上 且處于靜止?fàn)顟B(tài) 則與原來(lái)相比 考點(diǎn)三共點(diǎn)力作用下物體的動(dòng)態(tài)平衡 圖1 2 11 A 滑塊對(duì)球的彈力增大B 擋板對(duì)球的彈力減小C 斜面對(duì)滑塊的彈力增大D 拉力F不變 解析 對(duì)球進(jìn)行受力分析 球受三個(gè)力的作用 重力G 滑塊的支持力F2 擋板對(duì)球的力F1 其中F1方向沿斜面向上且保持不變 三力大小關(guān)系如圖 a 所示 滑塊上移時(shí) 滑塊對(duì)球的力F2與豎直方向夾角 減小 由于滑塊左端最薄 可以知道擋板和滑塊對(duì)球的作用力都減小 故選項(xiàng)B正確 A錯(cuò)誤 將滑塊和球作為系統(tǒng)進(jìn)行受力分析 由于F1和F都沿斜面向上 可以將這兩個(gè)力先合成為一個(gè)力 記作F1 F2 系統(tǒng)所受力的大小關(guān)系如圖 b 所示 其中斜面對(duì)滑塊的支持力FN GM m cos F F1 GM m sin 由于GM m 不變 則FN F F1不變 因滑塊移動(dòng) F1減小 則拉力F增大 故選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 答案 B 規(guī)律總結(jié)動(dòng)態(tài)平衡問題的分析方法1 解析法 將力進(jìn)行正交分解 在垂直的兩個(gè)方向上列平衡方程 由方程分析力與夾角的關(guān)系 然后判斷各力大小 方向的變化趨勢(shì) 2 圖解法 1 條件 3 相似三角形法 如果其中一個(gè)力大小 方向均不變 另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化 可以用力的三角形與幾何三角形相似的方法求解 題組訓(xùn)練 1 如圖1 2 12所示 一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài) 不考慮一切摩擦 如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置 則此過(guò)程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的變化情況是 圖1 2 12 A F1先增大后減小 F2一直減小B F1先減小后增大 F2一直減小C F1和F2都一直減小D F1和F2都一直增大 解析小球受重力 擋板彈力F1 和斜面彈力F2 將F1 與F2 合成為F 如圖所示 小球一直處于平衡狀態(tài) 三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值 反向 共線 故F1 和F2 合成的合力F一定與重力等值 反向 共線 從圖中可以看出 當(dāng)擋板繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)向水平位置的過(guò)程中 F1 先變小后變大 F2 越來(lái)越小 由牛頓第三定律可知 F1先減小后增大 F2一直減小 故A C D錯(cuò)誤 B正確 答案B 2 2018 江南十校聯(lián)考 如圖1 2 13所示 斜面放置于粗糙水平地面上 輕質(zhì)彈簧左端固定于墻上 右端連接物塊 初始時(shí)彈簧水平且處于原長(zhǎng)狀態(tài) 物塊 斜面均靜止 現(xiàn)用水平推力緩慢向左推動(dòng)斜面 推動(dòng)過(guò)程中 物塊 斜面保持相對(duì)靜止 彈簧始終處于彈性限度內(nèi) 關(guān)于此過(guò)程 以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 圖1 2 13 A 物塊受到斜面的支持力一直增大B 物塊受到斜面的摩擦力一直增大C 水平推力一直增大D 地面受到的壓力一直不變 解析初始時(shí)物塊靜止 受斜面靜摩擦力等于重力沿斜面向下的分力 方向沿斜面向上 左移過(guò)程中彈力越來(lái)越大 彈力沿斜面向上的分力越來(lái)越大 物塊受斜面靜摩擦力先減小后反向增大 B錯(cuò)誤 彈力垂直斜面的分力越來(lái)越大 故A正確 由整體法可知 水平推力等于彈簧彈力 地面支持力始終等于整體重力 C正確 D正確 答案B 例3 如圖1 2 14所示 帶電物體P Q可視為點(diǎn)電荷 電荷量相同 傾角為 質(zhì)量為M的斜面體放在粗糙水平面上 將質(zhì)量為m的物體P放在粗糙的斜面體上 當(dāng)物體Q放在與P等高 PQ連線水平 且與物體P相距為r的右側(cè)位置時(shí) P靜止且受斜面體的摩擦力為0 斜面體保持靜止 靜電力常量為k 則下列說(shuō)法正確的是 考點(diǎn)四電磁場(chǎng)中的平衡問題 圖1 2 14 審題探究 1 物體P受到幾個(gè)力作用 P Q間是引力還是斥力 2 分析斜面體受地面的作用力時(shí) 如何選研究對(duì)象比較方便 答案 D 解題策略1 帶電體的平衡問題仍然滿足平衡條件 只是要注意準(zhǔn)確分析場(chǎng)力 電場(chǎng)力 安培力或洛倫茲力 力學(xué)中用到的圖解法和正交分解法等仍然可以用在電場(chǎng)的平衡中 2 如果帶電粒子在重力場(chǎng) 電場(chǎng)和磁場(chǎng)三者組成的復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng) 則一定是勻速直線運(yùn)動(dòng) 因?yàn)镕洛 v 3 當(dāng)涉及多個(gè)研究對(duì)象時(shí) 一般采用整體法和隔離法相結(jié)合的方法求解 當(dāng)物體受到的力多于三個(gè)時(shí) 往往采用正交分解法列出分方向的平衡方程 例4 多選 如圖1 2 15所示 ACD EFG為兩根相距L的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌 它們被豎直固定在絕緣水平面上 CDGF面與水平面成 角 兩導(dǎo)軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 兩根質(zhì)量均為m 長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿ab cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路 ab桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1 cd桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2 兩金屬細(xì)桿的電阻均為R 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 當(dāng)ab以速度v1沿導(dǎo)軌向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動(dòng) 重力加速度為g 以下說(shuō)法正確的是 圖1 2 15 審題探究 1 ab桿和cd桿所在位置處的磁場(chǎng)方向如何 2 ab桿和cd桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何 它們是否切割磁感線 3 畫出兩桿的受力示意圖 答案 CD 規(guī)律總結(jié)分析安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題 要注意以下幾點(diǎn)1 弄清導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的放置方式 分析導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向的夾角是直角 即垂直 還是銳角 不垂直 2 分析通過(guò)導(dǎo)體棒的電流大小 計(jì)算安培力的大小并判斷其方向 3 分析導(dǎo)體棒受其他力情況 用正交分解法列平衡方程 題組訓(xùn)練 1 多選 電場(chǎng)力作用下的平衡 如圖1 2 16所示 水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面 斜面與水平面的夾角為 一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端 另一端系有一個(gè)帶電小球A 細(xì)線與斜面平行 小球A的質(zhì)量為m 電量為q 小球A的右側(cè)固定放置帶等量同種電荷的小球B 兩球心的高度相同 間距為d 靜電力常量為k 重力加速度為g 兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷 小球A靜止在斜面上 則 圖1 2 16 答案AC 2 安培力作用下的平衡 如圖1 2 17所示 兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上 導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定 下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連 彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直 直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上 空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 閉合開關(guān)K后導(dǎo)體棒中的電流為I 導(dǎo)體棒平衡時(shí) 彈簧伸長(zhǎng)量為x1 調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性 使導(dǎo)體棒中電流反向 導(dǎo)體棒中電流仍為I 導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2 忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng) 則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為 圖1 2 17 答案D 必記要點(diǎn) 當(dāng)某物理量變化時(shí) 會(huì)引起其他物理量的變化 從而使物體的平衡狀態(tài) 恰好出現(xiàn) 或 恰好不出現(xiàn) 在問題的描述中常用 剛好 剛能 恰好 等語(yǔ)言 常見的臨界狀態(tài)有 1 兩接觸物體脫離的臨界條件是兩物體間的彈力恰好為0 考點(diǎn)五平衡中的臨界與極值問題 2 繩子斷的臨界條件為繩中的張力達(dá)到最大值 繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中的張力為0 3 兩物體間相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件為靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 平衡中的極值問題 一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問題 一般用圖解法或解析法進(jìn)行分析 例5 如圖1 2 18所示 一個(gè)底面粗糙 質(zhì)量為m的斜面體靜止在水平地面上 斜面體斜面是光滑的 傾角為30 現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球 小球靜止時(shí)輕繩與斜面的夾角是30 圖1 2 18 1 求當(dāng)斜面體靜止時(shí)繩的拉力大小 2 若地面對(duì)斜面體的最大靜摩擦力等于地面對(duì)斜面體支持力的k倍 為了使整個(gè)系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài) k值必須滿足什么條件 2 對(duì)斜面體進(jìn)行受力分析 如圖乙所示 設(shè)小球?qū)π泵骟w的壓力為FN 地面的支持力為F 地面的靜摩擦力為Ff 由正交分解和平衡條件可知 在豎直方向上 F mg FN cos30 在水平方向上 Ff FN sin30 題組訓(xùn)練 1 將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a b用細(xì)線相連 再用細(xì)線懸掛于O點(diǎn) 如圖1 2 19所示 用力F拉小球b 使兩個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài) 且細(xì)線OA與豎直方向的夾角保持 30 則F的最小值為 圖1 2 19 解析以a b為整體 整體受重力2mg 線OA的拉力FT及拉力F三個(gè)力而平衡 如圖所示 三力構(gòu)成的矢量三角形中 當(dāng)力F垂直于OA線時(shí)有最小值 且最小值Fmin 2mgsin mg B項(xiàng)正確 2 如圖1 2 20所示 物塊A和滑環(huán)B用繞過(guò)光滑定滑輪的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接 滑環(huán)B套在與豎直方向成 37 的粗細(xì)均勻的固定桿上 連接滑環(huán)B的繩與桿垂直并在同一豎直平面內(nèi) 滑環(huán)B恰好不能下滑 滑環(huán)和桿間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 4 設(shè)滑環(huán)和桿間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 則物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量之比為 答案C