高考物理二轮复习精讲精练专题01 三大力场中的平衡问题（精讲）.doc

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（）

A．大小等于SKIPIF10 B．大小等于SKIPIF10

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

水平方向上拉力SKIPIF10与擦窗工具所受摩擦力水平分量SKIPIF10等大反向，竖直方向上重力SKIPIF10与擦窗工具所摩擦力竖直分量SKIPIF10等大反向，所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中SKIPIF10所示，大小为SKIPIF10故选B。

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SKIPIF10R，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SKIPIF10mg

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SKIPIF10mg

【答案】D

【详解】AB．对小球乙受力分析如图1所示，由相似三角形知识得SKIPIF10＝SKIPIF10＝SKIPIF10解得拴接小球乙的轻绳拉力大小T＝SKIPIF10mg小球乙受到的支持力为N＝SKIPIF10mg根据牛顿第三定律可知，小球乙对半圆柱体的压力大小为SKIPIF10mg，故AB错误；

C．设拴接小球乙的轻绳与竖直方向的夹角为α，由几何关系可知（2R）2＝R2+（SKIPIF10）2所以连接乙球的轻绳与半圆柱体相切sinα＝SKIPIF10＝SKIPIF10解得α＝30°以结点O为研究对象，对其受力分析如图2所示，拉力T和F2的合力与F1等大反向，由平衡关系得F2＝Ttanα代入数据解得F2＝SKIPIF10mg物块甲的重力沿斜面向下的分力大小为

2mgsin30°＝mg＞SKIPIF10mg则物块甲所受的摩擦力沿斜面向上，故C错误；

D．以小球乙和半圆柱体丙整体为研究对象，由力的平衡条件可知，半圆柱体丙所受的摩擦力方向水平向左，大小等于拉力T沿水平向右方向的分力，即f＝Tsinα＝SKIPIF10＝SKIPIF10mg故D正确。故选D。

【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(n-1)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

【例3】（2022年辽宁卷）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝SKIPIF10与竖直方向夹