高三物理二轮复习专题一力和物体的平衡.doc

高三物理二轮复习
专题一 力和物体的平衡

各种性质的力：
1．重力：方向：竖直向下
大小：G = mg (g随高度、纬度而变化)
2．弹力：产生条件：接触、形变
方向：沿形变恢复的方向
大小：F = kx （x为伸长量或压缩量；K为倔强系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关)
3．摩擦力：产生条件：有弹力、有相对运动或相对运动趋势
方向：总是与相对运动或相对运动趋势方向相反
大小：滑动摩擦力：f= mN ；静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解
4．万有引力：F=G
5．库仑力：F=K (真空、点电荷)
6．电场力：F=Eq (F 与电场强度的方向可以相同，也可以相反)
7．安培力 ： 磁场对电流的作用力 公式：F= BIL （B^I） 方向：左手定则
8．洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力 公式：f=BqV (B^V) 方向：左手定则
洛仑兹力永不做功

平衡力、平衡状态
1、物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个力的平衡力）
2、几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力（一个力）的合力一定等值反向。
3、平衡状态：静止（V=0，a=0）
匀速直线运动（V=恒量，a=0）
平衡条件：所受合外力为零 åF=0或åFx=0 åFy=0；

平衡问题的一般分析方法：
1、由关键词判断平衡状态。
2、对物体进行正确的受力分析。连接体问题要结合整体法、隔离法进行受力分析。
2、用力的合成法、分解法、正交分解法确定力间关系。
3、列平衡方程进行定量分析或讨论。
4、动态平衡问题先确定不变量，再通过作图确定变量如何变化。

平衡问题分类练习：
1、在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有（ ）
A．秋千摆到最低点时 dyszplg
B．蹦床运动员上升到最高点速度为零时
C．水平匀速运动的传送带上的货物相对于传送带静止时
D．宇航员翟志刚、刘伯明、景海鹏乘坐“神舟七号”进入轨道做圆周运动时dyszplg

一、静止状态

O
2．如图所示，质量均为m的两个小球，分别用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧，静止时弹簧是水平的，若两根细线之间的夹角为，则弹簧的形变量为（ ）
A． B．
C． D．
A
D
B
O
m
C

3、如图所示，A、B为竖直墙面上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆（即：杆在O端所受的力沿杆OC方向）．转轴C在AB中点D的正下方，AOB在同一水平面内．∠AOB=90°，∠COD=60°．若在O点处悬挂一个质量为m的物体，则平衡后绳AO所受的拉力为：（ ）
A．mg B． C． 　 　D．
4、质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为μ.有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( AB )

5、（０８西城一模17）如图所示，两根间距为d的平行光滑金属导
B
b
θ
E
a
轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ = 30°。金属杆ab垂
直导轨放置，导轨与金属杆接触良好。整个装置处于磁感应强度为
B的匀强磁场中。当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好
处于静止状态。若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆仍保持静
止状态，可以采取的措施是（ ）
A．减小磁感应强度B　　　　　 B．调节滑动变阻器使电流减小　　
C．减小导轨平面与水平面间的夹角θ　D．将电源正负极对调使电流方向改变

6、一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在
运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g．现欲使该气球以同样速率匀、
速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（ ）
A． B． C． D．0
7、如图所示，A、B为水平正对放置的平行金属板，板间距离为d。一质量为m的带电油滴在两金属板之间，油滴运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。将油滴由静止释放，若两金属板间的电压为零，一段时间后油滴以速率v匀速下降。若两金属板间加电压U，一段时间后油滴以速率2v匀速上升。由此可知油滴所带电荷量的大小为（ ）
d
m
A
B
A． B．
A
B

C． D．

8、如图所示，轻质弹簧连接A、B两物体，A放在水平地面上，B的上端通过细线挂在天花板上；已知A的重力为8N，B的重力为6N，弹簧的弹力为4N．则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是（ ）
A．18N和10N B．4N和10N C．12N和2N D．14N和2N

图8

9、在场强为E，方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为+2q和-q，两小球用长为L的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O点处于平衡状态，如图8所示，重力加速度为g，则细绳对悬点O的作用力大小为_Eq+2mg__．两球间细线的张力为
mg-(2kq2/L2) –Eq .

10、（06北京19）木块A、B分别重50 N和60 N，它们与水平地面之间的动磨擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上.如图所示.力F作用后( )
A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N

θ
二、动态平衡
11、如图所示，小球用细线拴住放在光滑斜面上，用力推斜面向左运动，小球缓慢升高的过程中，细线的拉力将( )
A.先增大后减小 B.先减小后增大
C.一直增大 D.一直减小

θ
12、国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，一保洁人员为执行保洁任务，必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图所示），他在向上爬的过程中（ ） dyszplg
A．屋顶对他的摩擦力不变 B．屋顶对他的摩擦力变大
C．屋顶对他的支持力不变 D．屋顶对他的支持力变大

13、质量为m的物体带正电Q在斜面上处于静止状态，物体与斜面均在匀强电场内，匀强电场E方向水平向右.当斜面的倾角θ逐渐增大（ <90°），而该带电体仍静止在斜面上时，则（ ）
A.物体克服电场力做功
B.物体所受静摩擦力的方向可能会改变180°
C.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐减小
D.物体的重力势能逐渐增大，电势能逐渐增大

14、如图1-2-13所示, 平行板电容器竖直放置,A板上用绝缘线悬挂一带电小球,静止时绝缘线与固定的A板成θ角,移动B板, 下列说法正确的是( )
A.S闭合,B板向上平移一小段距离,θ角变大
B.S闭合,B板向左平移一小段距离,θ角变大
C.S断开,B板向上平移一小段距离,θ角变大
D.S断开,B板向左平移一小段距离,θ角不变

三、匀速直线运动
15、一个质量m的物体放在水平地面上,物体与地面间的摩擦因数为μ,轻弹簧的一端系在物体上,如图所示.当用力F与水平方向成θ角拉弹簧时,弹簧的长度伸长x，物体沿水平面做匀速直线运动.求力F的大小及弹簧的劲度系数.

16、如图，质量为m的物体置于倾角为θ的光滑斜面上，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上，能使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比F1/F2=?

17、如图所示,倾角为30°的粗糙绝缘斜面固定在水平地面上,整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中,一质量为m、电荷量为-q的小滑块恰能沿斜面匀速下滑,已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为µ,求该匀强电场场强E的大小.

18、如图所示，质量为m，带电荷电量为-q的微粒以速度v与水平面成45°进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.若微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动，求电场强度E和磁感应强度B的大小和方向。

19、如图所示,在正交坐标系Oxyz的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上).匀强磁场的方向与xOy平面平行,且与x轴的夹角为60°.一质量为m，电荷量为+q的带电质点从y轴上的点P(0,h,0)沿平行于z轴方向以速度v0射入场区,重力加速度为g.若质点恰沿v0方向做匀速直线运动,求电场强度的最小值Emin及方向.

20、如图所示, 水平的平行金属板和直流电源相连,中间有一垂直纸面向外的匀强磁场,一带电粒子以速度v向右飞入板间,恰能做匀速运动.那么,变换以下条件时,不能使粒子做匀速运动的有（ ）
A.减小粒子的带电量 B.增大粒子的飞入速度
C.使粒子从右边飞入板间 D.让粒子带和原先符号相反的电荷

21、图1-8是磁流体发电机工作原理图。磁流体发电机由燃烧室（O）、发电通道（E）和偏转磁场（B）组成。在2500K以上的高温下，燃料与氧化剂在燃烧室混合、燃烧后，电离为正负离子（即等离子体），并以每秒几百米的高速喷入磁场，在洛仑兹力的作用下，正负离子分别向上、下极板偏转，两极板因聚积正负电荷而产生静电场。这时等离子体同时受到方向相反的洛仑兹力（）与电场力（F）的作用，当F=时，离子匀速穿过磁场，两极板电势差达到最大值，即为电源的电动势。设两板间距为d，板间磁场的磁感强度为B，等离子体速度为，负载电阻为R，电源内阻不计，通道截面是边长为d的正方形，试求：
（1）磁流体发电机的电动势ε？

22、一导体材料的样品的体积为a×b×c，A/、C、A、C /为其四个侧面，如图所示．已知导体样品中载流子是自由电子，且单位体积中的自由电子数为n，电阻率ρ，电子的电荷量为e．沿x方向通有电流I．
（1）导体A/A两个侧面之间的电压是___________；导体中自由电子定向移动的速率是_____________；
x
z
y
a
b
c
C
C /
A/
A
B
I
（2）将该导体样品放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴正方向，则导体板侧面C的电势________侧面C /的电势（填高于、低于或等于）
（3）在（2）中，达到稳定状态时，沿x方向电流仍为I，若测得CC /两面的电势差为U，计算匀强磁场的磁感应强度．

L
d
d
B

23、长为L宽为d质量为m总电阻为R的矩形导线框上下两边保持水平，在竖直平面内自由落下而穿越一个磁感应强度为B宽度也是d的匀强磁场区。已知线框下边刚进入磁场就恰好开始做匀速运动。则整个线框穿越该磁场的全过程中线框中产生的电热是___________。

24、如图所示, 在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD.导轨间距为l,电阻不计.一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动.棒与导轨垂直,并接触良好.导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感强度为B.导轨右边与电路连接.电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R.在BD间接有一水平放置的平行板电容器C,板间距离为d.当ab以速度v0匀速向左运动时,电容器中质量为m的带电微粒恰好静止.试判断微粒的带电性质及带电量的大小.

25、如图所示，上下不等宽的平行金属导轨的EF和GH两部分导轨间的距离为2L，I J和MN两部分导轨间的距离为L，导轨竖直放置，整个装置处于水平向里的匀强磁场中，金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个竖直向上的作用力F，使其匀速向上运动，此时cd处于静止状态，则F的大小为多少？

答案：
15、或
16、
17、
18、或
19、（与水平X轴成60度角）
21、（1）
（2）
22、(1)由题意知，样品的电阻R＝ρ·
根据欧姆定律：U0＝I·R＝
分析t时间定向移动通过端面的自由电子，由电流的定义式
I＝
可得v＝．
(2)由左手定则知，定向移动的自由电子向C′侧面偏转，故C侧的电势高于C′侧面．
(3)达到稳定状态时，自由电子受到电场力与洛伦兹力的作用而平衡，则有：q＝qvB
解得：B＝．
【答案】(1)　　(2)高于　(3)
23、2mgd
24、负电，
25、F=3mg
8