发布时间 : 星期一 文章2020高考物理二轮复习专题一力与物体的平衡教学案更新完毕开始阅读6e273fd878563c1ec5da50e2524de518974bd33e
2019年
方，A项错误；若为(2)情况，B对A的作用力与重力等值反向共线，B项错误；利用整体法分析A、B两物体，若为(1)或(3)情况，整体受到向下的重力、向上的支持力、墙壁对A、B向右的弹力、地面对A、B向左的摩擦力，若为(2)情况，整体受到向下的重力、向上的支持力，C项错误，D项正确。 答案 D
共点力的平衡
1.共点力的平衡条件
F合＝0??Fx＝0或者?
?Fy＝0?2.两种平衡
(1)静态平衡问题：应先分析物体的受力情况，再根据平衡条件列出相应方程，解方程并对结果进行讨论。常用方法有合成法、分解法(包括正交分解法)、力的三角形法。 (2)动态平衡问题
【例2】 (2017·泰州中学高三上学期期中)在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色。如图7所示，在竖直放置的穹形支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑滑轮悬挂一重物G，现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高)，则在此过程中绳中拉力大小变化的情况是( )
图7
A.先变小后变大 C.先变大后不变
B.先变小后不变 D.先变大后变小
解析 当轻绳的右端从B点移到直杆最上端时，设两绳的夹角为2θ。以滑轮为研究对象，分析受力情况，作出受力图如图甲所示。根据平衡条件得2Fcos θ＝mg，得
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到绳子的拉力F＝，所以在轻绳的右端从B点移到直杆最
上端的过程中，θ增大，cos θ减小，则F变大。当轻绳的右端从直杆最上端移到C点时，如图乙，设两绳的夹角为2α。设绳子总长为L，两直杆间的距离为s，由数学知识得到sin α＝，L、s不变，则α保持不变。再根据平衡条件可知，两绳的拉力F保持不变。所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变，C项正确。 答案 C
【变式2】 (2017·启东中学月考)如图8所示，某钢制工件上开有一个楔型凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形，三个角的度数分别是∠A＝30°，∠B＝90°，∠C＝60°。在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的AB边的压力为F1、对BC边的压力为F2，则的值为( )
图8
A. C.
B.2D.232
解析 将金属球的重力mg沿着垂直于AB边和垂直于BC边分解，F1＝mgcos 30°，F2＝mgsin 30°，所以＝。 答案 C
电磁学中的平衡问题
1.带电体在电磁学中的平衡问题除了涉及重力、弹力和摩擦力，还涉及电磁学中的静电力、安培力和洛伦兹力。带电体的平衡问题既要遵从平衡条件，又要遵循电磁学规律，这是解决此类问题的两条主线。处理电磁学中的平衡问题的方法： 2.几点提醒
(1)电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用。 (2)分析电场力或洛伦兹力时，一定要注意带电体是正电荷还是负电荷。
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【例3】 (多选)
(2017·盐城三模)某老师用图9所示装置探究库仑力与电荷量的关系。A、B是可视为点电荷的两带电小球，用绝缘细线将A悬挂，实验中在改变电荷量时，移动B并保持A、B连线与细线垂直。用Q和q表示A、B的电荷量，d表示A、B间的距离，θ(θ
不是很小)表示细线与竖直方向的夹角，x表示A偏离O点的水平距离。实验中( )
A.d应保持不变
B.B的位置在同一圆弧上 C.x与电荷量乘积Qq成正比 D.tan θ与A、B间库仑力成正比
解析 因此实验要探究库仑力与电荷量的关系，故两电荷间距d应保持不变，选项A正确；因要保持A、B连线与细线垂直且A、B距离总保持d不变，故B的位置在同一圆弧上，选项B正确；对A球由平衡条件可知F库＝mgsin θ，即k＝mg，可知x与电荷量乘积Qq成正比，选项C正确，D错误。 答案 ABC
【变式3】 (2016·南师大附中模拟)如图10所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨放置，整个装置处于垂直ab方向的匀强磁场中。当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab保持静止。则磁感应强度的方向和大小可能为( )
图10
2019年
A.竖直向上， C.水平向右，
B.平行导轨向上，D.水平向左，IL
mgmgcos θ IL解析 金属导轨光滑，所以没有摩擦力，则金属杆只受重力、支持力和安培力，根据平衡条件，支持力和安培力的合力应与重力等大反向，根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图所示。由图可以看出当安培力F与支持力垂直时有最小值Fmin＝mgsin θ，即BIL＝mgsin θ，则Bmin＝。对选项A，磁场方向竖直向上时，B＝，故A项错误；选项B、C中，金属杆受力不能平衡，故B、C项错误；选项D中，磁场的方向水平向左，金属杆可不受支持力，安培力与重力平衡，即BIL＝mg，所以B＝，D项正确。 答案 D
整体法与隔离法在平衡问题中的应用
解决物体系问题的两种方法
【例4】 (2017·××市××市二联)如图11所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态。则下列判断正确的是 ( )
图11
A.球B对墙的压力增大
B.球B对柱状物体A的压力增大 C.地面对柱状物体A的摩擦力不变 D.地面对柱状物体A的支持力不变
解析 以B为研究对象，受力分析如图甲所示，由图可知，把A向右移动少许，墙对球B的压力F1减小，柱状物体A对球B的支持力F2减小，由牛顿第三定律知，球B