2018届二轮复习力与平衡课件(共14张)

2018届二轮复习力与平衡课件(共14张)

第 一部分 小 专题精讲精练 专题一　力与运动 第 1 讲　力与平衡 - 4 - 三个共点力的平衡 【典题 1 】 一轻杆 BO , 其 O 端用光滑铰链连接在固定竖直杆 AO 上 , B 端挂一重物 , 且系一细绳 , 细绳跨过杆顶 A 处的光滑小滑轮 , 用力 F 拉住 , 如图所示。现将细绳缓慢往左拉 , 使杆 BO 与杆 AO 间的夹角 θ 逐渐减小 , 则在此过程中 , 拉力 F 及杆 OB 所受压力 F N 的大小变化情况是 ( 　　 ) A .F N 先减小 , 后增大 B .F N 始终不变 C .F 先减小 , 后增大 D .F 始终不变 - 5 - 答案 : B 解析 : 取 BO 杆的 B 端为研究对象 , 受到绳子拉力 ( 大小为 F ) 、 BO 杆的支持力 F N ' 和悬挂重物的绳子的拉力 ( 大小为 G ) 的作用 , 将 F N ' 与 G 合成 , 其合力与 F 等值反向 , 如图所示 , 得到一个力三角形 ( 如图中阴影部分 ), 此力三角形与几何三角形 OBA 相似 , 可利用相似三角形对应边成比例来解。 - 6 - 解题技法 解答物体的平衡问题的一般步骤是 : (1) 确定研究对象。 (2) 受力分析 : 有一定分析顺序 , 如先重力 , 再弹力、摩擦力 , 然后给定的力 , 最后是场力。 (3) 利用平行四边形定则进行力的合成 , 或者是正交分解法进行力的分解 , 然后在坐标轴上建立平衡方程 , 或者用相似三角形方法进行解答。 - 7 - 当堂练 1 　 (2017 年 2 月浙江温州选考模拟 ,5) 如图所示 , 两个质量均为 m , 电荷量分别为 q 1 、 q 2 的小球 , 放在半径为 R 的内壁光滑的绝缘半球形碗内 , 平衡时两球与碗心 O 点的连线和竖直方向的夹角均为 30 ° , 则 ( 　　 )   答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 8 - 通电导体在磁场中的平衡问题 【典题 2 】 [2016 年 10 月浙江选考 ,22(1)] 为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系 , 小明设计了如图所示的装置。半径为 l 的圆形金属导轨固定在水平面上 , 一根长也为 l , 电阻为 R 的金属棒 ab 一端与导轨接触良好 , 另一端固定在圆心处的导电转轴 OO' 上 , 由电动机 A 带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面 , 大小为 B 1 、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为 m 、电阻为 R 的金属棒 cd 用轻质弹簧悬挂在竖直平面内 , 并与固定在竖直平面内的 “U” 形导轨保持良好接触 , 导轨间距为 l , 底部接阻值也为 R 的电阻 , 处于大小为 B 2 、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关 S 与 “U” 形导轨连接。当开关 S 断开 , 棒 cd 静止时 , 弹簧伸长量为 x 0 ; 当开关 S 闭合 , 电动机以某一转速匀速转动 , 棒 cd 再次静止时 , 弹簧伸长量变为 x ( 不超过弹性限度 ) 。不计其余电阻和摩擦等阻力 , 求此时通过棒 cd 的电流 I cd 。 - 9 - - 10 - 解析 : S 断开 , cd 棒静止 , 有 mg=kx 0 。 S 闭合 , cd 棒静止时受到的安培力 F=I cd B 2 l 。 对 ab 棒用右手定则分析可知电流方向为由 a 到 b , 则 cd 棒所受安培力方向向下。 - 11 - 归纳提升 1 . 解决有关通电导体在磁场中的平衡问题 , 关键是受力分析 , 只不过比纯力学中的平衡问题要多考虑一个安培力。 2 . 画好辅助图 ( 如斜面 ), 标明辅助方向 ( 如 B 的方向、 I 的方向等 ) 是画好受力分析图的关键。 3 . 由于安培力、电流 I 、磁感应强度 B 的方向之间涉及三维空间 , 所以在受力分析时要善于把立体图转化成平面图。 4 . 产生电流的方式常有 3 种 : (1) 电源 ( 干电池 ) 给导体供电 ; (2) 另一根导体电磁感应给导体供电 ; (3) 导体本身电磁感应供电。 - 12 - 当堂练 2 　 [2017 年 4 月浙江选考 ,22(1)] 间距为 l 的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成 , 如图所示。倾角为 θ 的导轨处于大小为 B 1 , 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 Ⅰ 中。水平导轨上的   无磁场区间静止放置一质量为 3 m 的 “ 联动双杆 ”( 由两根长为 l 的金属杆 cd 和 ef , 用长度为 L 的刚性绝缘杆连接而成 ), 在 “ 联动双杆 ” 右侧存在大小为 B 2 , 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 Ⅱ , 其长度大于 L 。质量为 m 、长为 l 的金属杆 ab , 从倾斜导轨上端释放 , 达到匀速后进入水平导轨 ( 无能量损失 ), 杆 ab 与 “ 联动双杆 ” 发生碰撞后杆 ab 和 cd 合在一起形成 “ 联动三杆 ” 。 “ 联动三杆 ” 继续沿水平导轨进入磁场区间 Ⅱ 并从中滑出。运动过程中 , 杆 ab 、 cd 和 ef 与导轨始终接触良好 , 且保持与导轨垂直。已知杆 ab 、 cd 和 ef 电阻均为 R= 0 . 02 Ω , m= 0 . 1 kg, l= 0 . 5 m, L= 0 . 3 m, θ = 30 ° , B 1 = 0 . 1 T, B 2 = 0 . 2 T 。不计摩擦阻力和导轨电阻 , 忽略磁场边界效应 , g 取 10 m/s 2 。 - 13 - 求杆 ab 在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小 v 0 。 - 14 - 答案 : 6 m/s 解析 : 沿着斜面正交分解 , ab 杆匀速运动时重力沿斜面的分力与安培力平衡。 感应电动势 E=B 1 lv 0 安培力 F=B 1 Il ab 杆匀速运动时 F=mg sin θ