专题01三大力场中的平衡问题（精讲）.docxVIP

2023年高考物理二轮复习讲练测

专题01三大力场中物体的平衡问题（精讲）

精讲考点

精讲内容

考点1

重力场中物体的静态平衡问题

考点2

重力场中物体的动态平衡问题

考点3

电磁场中物体的平衡问题

考点4

数学方法在物体平衡问题中求解临界极值问题

【知识体系构建】

【典例方法突破】

三大力场中物体的静态平衡问题

1.合成法：

【例1】（2022年重庆卷）如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力（图中未画出摩擦力）的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力（）

C．方向竖直向上 D．方向水平向左

【答案】B

【详解】对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示

2.相似三角形法、整体与隔离法

【例2】（2022年齐齐哈尔二模）如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平面上，一横截面半径为R的半圆柱体丙放在水平面上，可视为质点的光滑小球乙质量为m，用轻绳拴接置于半圆柱上；质量为2m的物块甲用轻绳拴接放在斜面体上，拴接小球乙与拴接物块甲的轻绳与竖直的轻绳系于O点，且O点位于半圆柱圆心的正上方。已知O点到水平面的高度为2R，拴接小球乙的轻绳长度为R，整个装置处于静止状态，重力加速度为g。则下列说法正确的是（）

A．拴接小球乙的轻绳拉力大小为mg

B．小球乙对半圆柱体的压力大小为mg

C．物块甲所受的摩擦力方向沿斜面向下

D．半圆柱体所受的摩擦力大小为mg

【答案】D

2mgsin30°＝mg＞mg则物块甲所受的摩擦力沿斜面向上，故C错误；

【方法规律归纳】

1.“四步”搞定受力分析

“一定”:灵活运用整体法和隔离法确定研究对象;

“二析”:按顺序分析研究对象受力情况;

“三画”:画出受力示意图;

“四查”:检查是否漏力、多力或错力。

2.共点力的平衡(1)平衡状态:物体静止或做匀速直线运动。

(2)平衡条件:F合=0或Fx=0，Fy=0。

(3)常用推论

①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n1)个力的合力大小相等、方向相反。

②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。

温馨提示所有情况的共点力平衡问题最终都可以归结为二力平衡问题!

3.处理平衡问题的基本思路

三大力场中物体的动态平衡问题

1.解析法

A．的竖直分力大于的竖直分力 B．的竖直分力等于的竖直分力

C．的水平分力大于的水平分力 D．的水平分力等于的水平分力

【答案】D

【方法规律归纳】

解析法：

对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件，得到因变量与自变量的关系表达式(通常要用到三角函数)，最后根据自变量的变化确定因变量的变化。

2.图解法

【例4】（2022年重庆考前适应卷）消防员在抢险救灾工作中扮演了非常重要的角色，被誉为“最可爱的人”。在救援过程中常常需要从顶楼直降到某一楼层（如图甲所示），在下降过程中，可以将模型简化为如图乙所示的物理模型：脚与墙壁接触点为A点，人的重力全部集中在B点，A到B可简化为轻杆，OB为轻绳。已知下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角保持不变。初始时刻，消防员保持静止，下降一定高度后再次保持静止，静止后相对于初始位置，下列说法正确的是（）

A．AB杆的支持力变大

B．AB杆的支持力变小

C．AB杆的支持力保持不变

D．条件不足，无法判断

【答案】B

【详解】由分析可知，两个状态相比，重力大小方向不变，杆的支持力方向不变，所以如图所示

由作图法可知AB杆的支持力变小，故B正确，ACD错误。故选B。

【方法规律归纳】

图解法：

（1）特点：物体受三个力作用,一个力的大小、方向均不变,且另一个力的方向不变,可用图解法

（2）步骤：eq\x(\a\al(受力,分析))eq\o(――→,\s\up7(化“动”为“静”))eq\x(\a\al(画不同状态,下的平衡图))eq\o(――→,\s\up7(“静”中求“动”))eq\x(\a\al(确定力,的变化))

3.相似三角形法：

C．下移少许时，轻质杆对小球作用力变小 D．下移少许时，细绳对小球作用力变小

【答案】A

综上所述可知A正确，BCD错误。故选A。

【方法规律归纳】

相似三角形法：

（1）特点：物体受三个力的作用,其中的一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都发生变化,可用三角形相似的方法。

（2）步骤：①对物体在某个位置作受力分析；②以两个变力为邻边，利用平行四边形定则，作平行四边形；③找出相似的力的矢量三角形和空间几何三角形；④利用相似三角形对应边的比例关系确定力的变化。

拉密定理（或正弦定理）法

【例6】（2022年天津三模）如图所示，V型光滑挡板AOB