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2019年高考物理大二輪復習 專題訓練一 力與場內物體的平衡
專題定位 本專題解決的是受力分析和共點力平衡問題．高考對本專題內容的考查主要有：①對各種性質力特點的理解；②共點力作用下平衡條件的應用．考查的主要物理方法和思想有：①整體法和隔離法；②假設法；③合成法；④正交分解法；⑤矢量三角形法；⑥相似三角形法；⑦等效思想；⑧分解思想．
應考策略 深刻理解各種性質力的特點．熟練掌握分析共點力平衡問題的各種方法．
1．彈力
(1)大?。簭椈稍趶椥韵薅葍?，彈力的大小可由胡克定律F＝kx計算；一般情況下物體間相互作用的彈力可由平衡條件或牛頓運動定律來求解．
(2)方向：一般垂直于接觸面(或切面)指向形變恢復的方向；繩的拉力沿繩指向繩收縮的方向．
2．摩擦力
(1)大小：滑動摩擦力Ff＝μFN，與接觸面的面積無關；靜摩擦力0
φN，所以選項C錯誤．
12．一根套有細環(huán)的粗糙桿水平放置，帶正電的小球A通過絕緣細線系在細環(huán)上，另一帶正電的小球B固定在絕緣支架上，A球處于平衡狀態(tài)，如圖11所示．現將B球稍向右移動，當A小球再次平衡(該過程A、B兩球一直在相同的水平面上)時，細環(huán)仍靜止在原位置，下列說法正確的是( )
圖11
A．細線對帶電小球A的拉力變大
B．細線對細環(huán)的拉力保持不變
C．細環(huán)所受的摩擦力變大
D．粗糙桿對細環(huán)的支持力變大
答案 AC
解析 如圖甲所示，以細環(huán)、細線及小球A組成的整體為研究對象受力分析，整體的重力、桿的支持力、靜摩擦力、水平向右的庫侖斥力，由平衡可知FN＝mAg＋m環(huán)g，F＝Ff，知粗糙桿對細環(huán)的支持力不變，再由小球A的受力分析如圖乙知，當B球稍向右移動時，由庫侖定律知，F增大，Ff增大，小球A的重力不變，它們的合力與細線的拉力等大反向，故由力的合成知當F增大時細線的拉力也增大，綜合以上分析知，A、C選項正確．
甲 乙
13．如圖12所示，空間正四棱錐型的底面邊長和側棱長均為a，水平底面的四個頂點處均固定著電量為＋q的小球，頂點P處有一個質量為m的帶電小球，在庫侖力和重力的作用下恰好處于靜止狀態(tài)．若將P處小球的電荷量減半，同時加豎直方向的勻強電場強度E，此時P處小球仍能保持靜止．重力加速度為g，靜電力常量為k，則所加勻強電場強度大小為( )
圖12
A. B.
C. D.
答案 D
解析 設P處的帶電小球電量為Q，根據庫侖定律可知，則P點小球受到各個頂點電荷的庫侖力大小為F＝；根據幾何關系可知，正四棱錐型的側棱與豎直線的夾角為45；再由力的分解法則，可有：4＝mg；若將P處小球的電荷量減半，則四個頂點的電荷對P的小球的庫侖力合力為：F′＝；當外加勻強電場后，再次平衡，則有：＋E＝mg；解得：E＝，故D正確，A、B、C錯誤．
14．如圖13所示，ACD、EFG為兩根相距L的足夠長的金屬直角導軌，它們被豎直固定在絕緣水平面上，CDGF面與水平面成θ角．兩導軌所在空間存在垂直于CDGF平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B.兩根質量均為m、長度均為L的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導軌之間的動摩擦因數均為μ，兩金屬細桿的電阻均為R，導軌電阻不計．當ab以速度v1沿導軌向下勻速運動時，cd桿也正好以速度v2向下勻速運動．重力加速度為g.以下說法正確的是( )
圖13
A．回路中的電流強度為
B．ab桿所受摩擦力為mgsin θ
C．cd桿所受摩擦力為μ(mgsin θ＋)
D．μ與v1大小的關系為μ(mgsin θ＋)＝mgcos θ
答案 CD
解析 ab桿產生的感應電動勢E＝BLv1；回路中感應電流為I＝＝，故A錯誤．ab桿勻速下滑，F安＝BIL＝，方向沿軌道向上，則由平衡條件得：ab桿所受的摩擦力大小為Ff＝mgsin θ－F安＝mgsin θ－，故B錯誤．cd桿所受的安培力大小也等于F安，方向垂直于導軌向下，則cd桿所受摩擦力：Ff′＝μFN＝μ(mgsin θ＋F安)＝μ(mgsin θ＋)，故C正確．根據cd桿受力平衡得：mgsin(90－θ)＝Ff′＝μ(mgsin θ＋)，則得μ與v1大小的關系為μ(mgsin θ＋)＝mgcos θ，故D正確．
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