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重难点1力与物体的平衡
考点
三年考情分析
2025考向预测
重力、弹力、摩擦力
滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力
矢量和标量
力的合成和分解、共点力的平衡
三力作用下的静态平衡问题(2024·新课标卷,11)
胡克定律与力的合成(2023·全国乙卷,9)
三力作用下的动态平衡问题(2019·全国卷I,19)
(1)考点预测:三种力,力的运算以及共点力的平衡。
(2)考法预测:主要通过分析生产生活中的各种问题考查静态平衡。动态平衡、临界问题考查机会较少。
【情境解读】
【高分技巧】
一、受力分析、整体法与隔离法
1.受力分析的常用方法
(1)整体法与隔离法(如图甲)
(2)转换研究对象法(如图乙)
2.判断摩擦力的常用方法
(1)假设法(如图丙)
(2)动力学分析法(如图丁)
二、静态平衡
1.基本思路
2.常用方法
(1)在三个力作用下物体的平衡问题种,常用合成法分析,如图甲所示。
(2)在多个力作用下物体的平衡问题种,常用正交分解法分析,如图乙所示。
三、动态平衡与临界值问题
1.题目特征:平衡问题种的一部分是变力,是动态力,力的大小和方向均会发生变化。
2.基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”。
3.基本方法
(1)三力平衡:图解法、解析法、相似三角形法。
(2)多力平衡:转化为三力平衡,如图所示,qEmg,把挡板缓慢转至水平的过程中,可以用中立与静电力的合力mg-qE代替重力与静电力。
4.共点力在动态变化过程中,有可能会触发某个临界条件,从而破环物体的平衡状态,处理这类问题时,关键是弄清楚临界极值的条件。
(建议用时:40分钟)
【考向一:受力分析、整体法与隔离法】
1.(2024·山西省太原市·一模)如图所示,手机仅有两个侧面与手机夹接触,静止在手机支架上。手机平面与水平面夹角为30°,手机质量为204g,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()
A.手机夹对手机作用力的大小为2.04N B.手机对手机夹两侧的弹力指向手机内侧
C.手机夹单侧面受到静摩擦力的大小为0.255N D.顺时针缓慢转动手机夹,手机所受静摩擦力变小
【答案】A
【解析】A.根据二力平衡,手机夹对手机的作用力与重力等大反向,所以手机夹对手机作用力的大小为2.04N,故A正确;
B.手机对手机夹两侧的弹力指向手机外侧,故B错误;
C.由于手机仅有两个侧面与手机夹接触,所以手机夹单侧面受到静摩擦力的大小为
故C错误;
D.顺时针缓慢转动手机夹,手机所受静摩擦力不变,故D错误。
故选A。
2.(2024年新课标卷第11题第(1)问)将重物从高层楼房的窗外运到地面时,为安全起见,要求下降过程中重物与楼墙保持一定的距离。如图,一种简单的操作方法是一人在高处控制一端系在重物上的绳子P,另一人在地面控制另一根一端系在重物上的绳子Q,二人配合可使重物缓慢竖直下降。若重物的质量,重力加速度大小,当P绳与竖直方向的夹角时,Q绳与竖直方向的夹角
(1)求此时P、Q绳中拉力的大小;
【答案】(1),
【解析】(1)重物下降的过程中受力平衡,设此时P、Q绳中拉力的大小分别为和,竖直方向
水平方向
联立代入数值得
,
3.(2024·宁夏银川一中·三模)如图所示,在房檐上M、N两点间固定一根不可伸长的轻绳,在轻绳的中点O用细线系住鸟笼B,在O点两侧与其间距相同的P、Q两点系住相同的鸟笼A、C。稳定后MP、NQ间轻绳与水平方向夹角均为,OP、OQ间轻绳与竖直方向夹角均为,已知鸟笼质量均为m,重力加速度为g,则()
A.MP间轻绳弹力为
B.OP间轻绳的弹力大小为
C.
D.如果逐渐增大各鸟笼的质量,则、都增大
【答案】C
【解析】ABC.对三个鸟笼整体分析可知
对P点分析可知
,
解得
,
故C正确,AB错误;
D.因为,所以两个角度不可能同时增大,故D错误。
故选C。
4.(2024·陕西安康·三模)六根相同的圆柱堆积放置在水平地面上,其截面图如图所示,系统处于静止状态,假设圆柱之间光滑,地面粗糙,设每根圆柱的质量为m,重力加速度为g,则以下说法正确的是()
A.地面对圆柱4无摩擦力
B.圆柱2对圆柱5弹力大小为
C.圆柱2对圆柱4的弹力大小等于它对1的弹力的2倍
D.圆柱2对圆柱4的弹力大小等于它对圆柱5的弹力
【答案】C
【解析】A.圆柱2对圆柱4的压力有水平分量,则地面对圆柱4一定有摩擦力,选项A错误;
BCD.对球1、2、4受力分析如图,由平衡可知
解得
对2分析可知
联立解得
则圆柱2对圆柱5的弹力大小为
由以上结论结合牛顿第三定律可知
选项BD错误,C正确;
故选C。
5.(2024·山西省晋城市·一模)(多选)如图所示,一轻质弹簧两端分别固定小球A和B,小球A穿在水平粗糙杆上,小球
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