2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型歸納與變式演練 專題04 共點(diǎn)力平衡的七大題型(含解析)

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1、專題04 共點(diǎn)力平衡的七大題型 【專題導(dǎo)航】 目錄 一、三類??嫉摹叭o態(tài)平衡”問題 1 熱點(diǎn)題型一三個(gè)力中,有兩個(gè)力互相垂直,第三個(gè)力角度(方向)已知。 1 熱點(diǎn)題型二三個(gè)力互相不垂直,但夾角(方向)已知。 3 熱點(diǎn)題型三三個(gè)力互相不垂直,且夾角(方向)未知但存在幾何邊長(zhǎng)的變化關(guān)系。 5 二、三類??嫉摹皠?dòng)態(tài)平衡”模型 6 熱點(diǎn)題型四矢量三角形法類 6 熱點(diǎn)題型五相似三角形法類 9 熱點(diǎn)題型六單位圓或正弦定理發(fā)類型 10 熱點(diǎn)題型七衣鉤、滑環(huán)模型 12 【題型演練】 14 【題型歸納】 一、三類??嫉摹叭o態(tài)平衡”問題 熱點(diǎn)題型一 三個(gè)力中,有兩個(gè)

2、力互相垂直,第三個(gè)力角度(方向)已知。 解決平衡問題常用的方法有以下五種 ①力的合成法 ②力的正交分解法 ③正弦定理(拉米定理)法 ④相似三角形法 ⑤矢量三角形圖解法 【例1】如圖所示,光滑半球形容器固定在水平面上,為球心,一質(zhì)量為 的小滑塊,在水平力的作用下靜止點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為。與水平方向的夾角為。下列關(guān)系正確的是( ) A. B.C. D. 【答案】 A 【解析】 解法一 力的合成法 滑塊受力如圖甲,由平衡條件知:=tan θ?F=, FN=。 解法二 力的分解法 將滑塊受的力水平、豎直分解,如圖丙所示,mg=FNsin θ

3、,F(xiàn)=FNcos θ, 聯(lián)立解得:F=,F(xiàn)N=。 解法三 力的三角形法(正弦定理) 如圖丁所示,滑塊受的三個(gè)力組成封閉三角形,解直角三角形得:F=,F(xiàn)N=。 【點(diǎn)睛】通過例題不難發(fā)現(xiàn)針對(duì)此類題型應(yīng)采用“力的合成法”解決較為容易。 【變式1】(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng),輕繩與斜 面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1 500 N,則物塊的質(zhì)量最大為( ) A.150kg B.kg C.200 kg D.kg 【答案】A

4、【解析】 T=f+mgsinθ,f=μN(yùn),N=mgcosθ,帶入數(shù)據(jù)解得:m=150kg,故A選項(xiàng)符合題意。 【變式2】(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷)用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件,為使工件保持固定,將其置于 兩光滑斜面之間,如圖所示。兩斜面I、Ⅱ固定在車上,傾角分別為30°和60°。重力加速度為g。當(dāng)卡車沿平 直公路勻速行駛時(shí),圓筒對(duì)斜面I、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2則( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】對(duì)圓筒進(jìn)行受力分析知圓筒處于三力平衡狀態(tài),受力分析如圖,由幾何關(guān)系可知,,。解得, 由牛頓第三定律知,故D正

5、確 熱點(diǎn)題型二 三個(gè)力互相不垂直,但夾角(方向)已知 。 【例2】一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B(中央有孔),A、B間由細(xì)繩連接,它們處于如圖2-2-24所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下,B球與環(huán)中心O處于同一水平面上,AB間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài),與水平線成30°夾角。已知B球的質(zhì)量為m,求細(xì)繩對(duì)B球的拉力大小和A球的質(zhì)量。 【答案】 2mg 2m 【解析】  對(duì)B球,受力分析如圖所示。則有FTsin 30°=mg 得FT=2mg 對(duì)A球,受力分析如圖所示。 在水平方向:FTcos 30°=FNAsin 30° 在豎直方向:FNAcos 30°=

6、mAg+FTsin 30° 由以上方程解得:mA=2m。 【點(diǎn)睛】由于此類問題應(yīng)用力的合成法無(wú)法構(gòu)造直角三角形故往往采用“力的分解法或正弦定理進(jìn)行求解”。 【變式】如圖所示,四分之一光滑圓弧面AB與傾角為60°的光滑斜面AC頂部相接,A處有一光滑的定滑輪,跨過定滑輪用輕質(zhì)細(xì)繩連接質(zhì)量分別為m1、m2的兩小球,系統(tǒng)靜止時(shí)連接的繩子與水平方向的夾角為60°.兩小球及滑輪大小可忽略,則兩小球質(zhì)量的比值m1∶m2為(  ) A.1∶2       B.3∶2 C.2∶3 D.∶2 【答案】 B 【解析】 對(duì)m1、m2受力分析如圖所

7、示, 對(duì)m1有: m1g=2FTcos 30°=FT, 解得FT=m1g, 對(duì)m2有: FT=m2gsin 60°=m2g, 解得m1∶m2=3∶2. 熱點(diǎn)題型三 三個(gè)力互相不垂直,且夾角(方向)未知但存在幾何邊長(zhǎng)的變化關(guān)系。 【例3】如圖所示,表面光滑為R的半球固定在水平地面上,球心O的正上方Oˊ處有一個(gè)無(wú)摩擦定滑輪, 輕質(zhì)細(xì)繩兩端各系一個(gè)小球m2 m1 l2 l1 Oˊ O 掛在定滑輪上,兩小球平衡時(shí),若滑輪兩側(cè)細(xì)繩的長(zhǎng)度分別為, .則這兩個(gè)小球的質(zhì)量之比∶為(不計(jì)小球大小)( )m2 m1 l2 l1 Oˊ O A.24∶1

8、 B.25∶1 C.24∶25 D.25∶24 【答案】C. 【解析】先以左側(cè)小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力情況:重力、繩子的拉力T和半球的支持力N,作出受力圖.由平衡條件得知,拉力T和支持力N的合力與重力mg大小相等、方向相反.設(shè)OO′=h,根據(jù)三角形相似得:得…① 同理,以右側(cè)小球?yàn)檠芯繉?duì)象,得…② 由①:②得 ? 【變式】如圖所示,質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn),A球固定在O點(diǎn)正下方L處,當(dāng)小球B平衡時(shí),繩子所受的拉力為FT1,彈簧的彈力為F1;現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)

9、的另一輕彈簧,在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡,此時(shí)繩子所受的拉力為FT2,彈簧的彈力為F2.下列關(guān)于FT1與FT2、F1與F2大小之間的關(guān)系,正確的是( ) A. FT1>FT2 B. FT1=FT2 C. F1

10、重力有關(guān),與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān),所以FT1=FT2,當(dāng)彈簧的勁度系數(shù)變大時(shí),彈簧的壓縮量減小,故長(zhǎng)度x增加,F(xiàn)2>F1,故BC正確,AD錯(cuò)誤。 二、三類常考的“動(dòng)態(tài)平衡”模型 熱點(diǎn)題型四 矢量三角形法類 特點(diǎn): 1、三個(gè)力中,有一個(gè)力為恒力(大小方向均不變) 2、另一個(gè)力方向不變,大小可變, 3、第三個(gè)力大小方向均可變, 方法:矢量三角形法分析第三個(gè)力的方向變化引起的物體受力的動(dòng)態(tài)變化情況。 【例4】半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,其右端有豎直擋板MN。在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示是這個(gè)裝置的縱截面圖,若用外力使

11、MN保持豎直并緩慢地向右移動(dòng),在Q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止。在此過程中,下列說(shuō)法中正確的是( ) A. P、Q間的彈力逐漸增大 B. 地面對(duì)P的摩擦力先增大后減小 C. MN對(duì)Q的彈力逐漸減小 D. Q受到P和MN的合力逐漸增大 【答案】A 【解析】解:取為研究對(duì)象,受到、、三個(gè)力的作用,由于緩慢向右移動(dòng),小圓柱體處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),分析可知方向不變,與豎直方向夾角增大,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所受三力的變化情況如圖所示,可以判斷、都變大,A正確、C錯(cuò)誤.由于受力平衡,合力始終為零,D項(xiàng)錯(cuò)誤.取、整體為研究對(duì)象,地面對(duì)的摩擦力應(yīng)與平衡,所以地面對(duì)的

12、摩擦力逐漸增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤. 【變式1】(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)如圖,一粗糙斜面固定在地面上,斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N,直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止,則在此過程中(  ) A.水平拉力的大小可能保持不變B.M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加 C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加 【答案】BD 【解析】如圖所示,以物塊N為研究對(duì)象,它在水平向左拉力F作用下,緩慢向左移動(dòng)直至細(xì)繩與豎直方向夾角為45°的過程

13、中,水平拉力F逐漸增大,繩子拉力T逐漸增大; 對(duì)M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,則隨著繩子拉力T的增加,則摩擦力f也逐漸增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上,則隨著繩子拉力T的增加,摩擦力f可能先減小后增加。故本題選BD。 【變式2】如圖所示,一鐵球用一輕繩懸掛于O點(diǎn),用力F拉住小球,要使輕繩與豎直方向保持60°角不變,且F最小,則F與豎直方向的夾角θ應(yīng)為(  ) A. 90° B. 60° C. 30° D. 0° 【答案】C 【解析】如圖所示,小球受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài),重

14、力G的大小和方向都不變,繩子拉力T方向不變,因?yàn)槔K子拉力T和外力F的合力等于重力,通過作圖法知,當(dāng)F的方向與繩子方向垂直時(shí),由于垂線段最短,所以F最小,則由幾何知識(shí)得,C正確. 【變式3】如圖所示,將一物體用兩根等長(zhǎng)細(xì)繩OA、OB懸掛在半圓形架子上,B點(diǎn)固定不動(dòng),在懸掛點(diǎn)A由位置C向位置D移動(dòng)的過程中,物體對(duì)OA繩的拉力變化是(  ) A. 由小變大 B. 由大變小 C. 先減小后增大 D. 先增大后減小 【答案】C 【解析】對(duì)O點(diǎn)受力分析,抓住兩根繩的合力等于物體的重力,大小和方向都不變,OB繩拉力方向不變,根據(jù)平行四邊形定則得,如圖;知O

15、A繩上拉力大小先減小后增大.故C正確,ABD錯(cuò)誤.故選C. 熱點(diǎn)題型五 相似三角形法類 特點(diǎn): 1、三個(gè)力中,有一個(gè)力為恒力(大小方向均不變) 2、 其余兩個(gè)力方向、大小均在變 3、 有明顯長(zhǎng)度變化關(guān)系 方法:相似三角形法 【例5】如圖所示,水平地面上豎直地固定著一個(gè)光滑的圓環(huán),一個(gè)質(zhì)量為m的小球套在環(huán)上,圓環(huán)最高點(diǎn)有一小孔,細(xì)線一端被人牽著,另一端穿過小孔與小球相連,使球靜止于A處,此時(shí)細(xì)線與豎直成θ角,重力加速度為g,將球由A處緩慢地拉至B處的過程中,球?qū)?xì)線的拉力如何變化,以及環(huán)對(duì)球的支持力如何變化? 【答案】T減小FN不變 【解析】對(duì)小球受力分析,構(gòu)建封閉的三角

16、形,幾何三角形AOP與紅色的力三角形相似,對(duì)應(yīng)邊成比例; 因?yàn)镻A減??;所以T減小,OA=OB所以FN不變; 【變式】如圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)易起吊設(shè)施的示意圖,AC是質(zhì)量不計(jì)的撐桿,A端與豎直墻用鉸鏈連接,一滑輪固定在A點(diǎn)正上方,C端吊一重物?,F(xiàn)施加一拉力F緩慢將重物P向上拉,在AC桿達(dá)到豎直前,下列說(shuō)法正確的是( ) A.BC繩中的拉力FT越來(lái)越大 B.BC繩中的拉力FT越來(lái)越小 C.AC桿中的支撐力FN越來(lái)越大 D.AC桿中的支撐力FN越來(lái)越小 【答案】B 【解析】 以C點(diǎn)為研究對(duì)象,分析受力:重物的拉力T(等于重物的重力G)。 輕桿的

17、支持力FN和繩子的拉力FT做出受力圖如右圖所示,由平衡條件知:FN與FT的合力與G大小相等,方向相反,根據(jù)三角形相似可得:== 解得:FN=G,F(xiàn)T=G 由于AC不變,所以FN不變,BC減小,F(xiàn)T減小,故選項(xiàng)B正確。 熱點(diǎn)題型六 單位圓或正弦定理發(fā)類型 特點(diǎn): 1、三個(gè)力中,有一個(gè)力為恒力(大小方向均不變) 4、 其余兩個(gè)力方向、大小均在變 5、 有一個(gè)角恒定不變 【例題6】(2017·全國(guó)卷Ⅰ)如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點(diǎn)M拴一重物,用手拉住繩的另一端N,初始時(shí),OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為α(α>).現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角α不

18、變.在OM由豎直被拉到水平的過程中(  ) A.MN上的張力逐漸增大 B.MN上的張力先增大后減小 C.OM上的張力逐漸增大 D.OM上的張力先增大后減小 【答案】 AD 【解析】 解法一:以重物為研究對(duì)象,受重力mg、OM繩上拉力F2、MN上拉力F1,由題意知,三個(gè)力的合力始終為零,矢量三角形如圖所示,F(xiàn)1、F2的夾角為π-α不變,在F2轉(zhuǎn)至水平的過程中,矢量三角形在同一外接圓上,由圖可知,MN上的張力F1逐漸增大,OM上的張力F2先增大后減小,所以A、D正確,B、C錯(cuò)誤. 解法二:將重物向右上方緩慢拉起,重物處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),可利用

19、平衡條件或力的分解畫出動(dòng)態(tài)圖分析.將重物的重力沿兩繩方向分解,畫出分解的動(dòng)態(tài)圖如圖所示.在三角形中,根據(jù)正弦定理有==,由題意可知FMN的反方向與FOM的夾角γ=180°-α不變,因sin β(β為FMN與G的夾角)先增大后減小,故OM上的張力先增大后減小,當(dāng)β=90°時(shí),OM上的張力最大,因sin θ(θ為FOM與G的夾角)逐漸增大,故MN上的張力逐漸增大,選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤. 【變式】如右圖所示,一圓環(huán)位于豎直平面內(nèi),圓環(huán)圓心處的一小球,OP、OQ為兩根細(xì)繩,一端與球相 連另一端固定在圓環(huán)上。OP呈水平,OQ與豎直方向成30o角,現(xiàn)保持小球位置不動(dòng),將圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過9

20、0o角,則在此過程中( ) A.OP繩所受拉力增大 B.OP繩所受拉力先增大后減小 C.OQ繩所受拉力先減小后增大 D.OQ繩所受拉力先增大后減小 【解析】將圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過90°角的過程中,小球的位置保持不動(dòng),受力保持平衡,由平衡條件可知,兩繩拉力的合力不變,運(yùn)用三角定則作出力的合成圖,由正弦定理得出兩繩的拉力與OP轉(zhuǎn)動(dòng)角度的關(guān)系,即可分析兩力的變化情況 熱點(diǎn)題型七 衣鉤、滑環(huán)模型 【例題7】如圖所示,輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)

21、的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ?。? A.繩的右端上移到b',繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大 C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點(diǎn)右移 【答案】AB 【解析】選A、B。設(shè)兩桿間距離為d,繩長(zhǎng)為l,Oa、Ob段長(zhǎng)度分別為和,則,兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β,受力分析如圖所示。繩子各部分張力相等, Fa=Fb=F,則α=β。滿足,,即, ,d和l均不變,則為定值,α為定

22、值, 為定值,繩子的拉力保持不變,故A正確,C、D錯(cuò)誤;將桿N向右移一些,d增大,則增大, 減小,繩子的拉力增大,故B正確。 【變式1】如圖所示,兩個(gè)輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計(jì)所有摩擦,小物塊的質(zhì)量為( ) A.    B.m C.m    D.2m 【答案】 C 【解析】 由于物塊通過掛鉤懸掛在線上,細(xì)線穿過圓環(huán)且所有摩擦都不計(jì),可知線上各處張力都等于小球重力mg。如圖所示,由對(duì)稱性可知a、b位于同一水平線上,

23、物塊處于圓心O點(diǎn)正上方,則∠1=∠2,∠3=∠4,∠1=∠5。因圓弧對(duì)輕環(huán)的彈力沿圓弧半徑方向,且輕環(huán)重力不計(jì),由平衡條件知環(huán)兩側(cè)細(xì)線關(guān)于圓弧半徑對(duì)稱,即∠5=∠6,由幾何關(guān)系得∠1=∠2=∠5=∠6=30°,∠3=∠4=60°。再由物塊與掛鉤的受力平衡有mgcos 60°+mgcos 60°=Mg,故有M=m,C正確。 【變式3】(2019·江西省橫峰中學(xué)、鉛山一中等校聯(lián)考)有甲、乙兩根完全相同的輕繩,甲繩A、B兩端按圖甲的方式固定,然后將一掛有質(zhì)量為M的重物的光滑輕質(zhì)動(dòng)滑輪掛于甲輕繩上,當(dāng)滑輪靜止后,設(shè)甲繩子的張力大小為FT1;乙繩D、E兩端按圖乙的方式固定,然后將同樣的定滑輪且掛有

24、質(zhì)量為M的重物掛于乙輕繩上,當(dāng)滑輪靜止后,設(shè)乙繩子的張力大小為FT2.現(xiàn)甲繩的B端緩慢向下移動(dòng)至C點(diǎn),乙繩的E端緩慢向右移動(dòng)至F點(diǎn),在兩繩的移動(dòng)過程中,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.FT1、FT2都變大 B.FT1變大、FT2變小 C.FT1、FT2都不變 D.FT1不變、FT2變大 【答案】 D 【解析】 設(shè)繩子總長(zhǎng)為L(zhǎng),兩堵豎直墻之間的距離為s,左側(cè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)1,右側(cè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)2.由于繩子上的拉力處處相等,所以兩繩與豎直方向夾角相等,設(shè)為θ,則由幾何知識(shí),得:s=L1sin θ+L2sin θ=(L1+L2)sin θ,又L1+L2=L 得到sin θ=;設(shè)繩

25、子的拉力大小為FT,重物的重力為G.以滑輪為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件得2FTcos θ=G, 解得:FT=;可見,對(duì)題圖甲,當(dāng)繩子右端慢慢向下移時(shí),s、L沒有變化,則θ不變,繩子拉力FT1不變;對(duì)題圖乙,當(dāng)繩子的右端從E向F移動(dòng)的過程中,由于繩子的長(zhǎng)度不變,所以兩個(gè)繩子之間的夾角θ增大,cos θ減小,則繩子拉力FT2增大,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確 【題型演練】 1.(2019·四川省廣安市、眉山市、內(nèi)江市、遂寧市第三次診斷)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球通過兩根輕彈簧A、B連接,在水平外力F作用下,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧實(shí)際長(zhǎng)度相等.彈簧A、B的勁度系數(shù)分別為kA、kB,且原長(zhǎng)相等.

26、彈簧A、B與豎直方向的夾角分別為θ與45°.設(shè)A、B中的拉力分別為FA、FB.小球直徑相比彈簧長(zhǎng)度可以忽略.則( ?。? A.tan θ= B.kA=kB C.FA=mg D.FB=2mg 【答案】 A 【解析】 對(duì)下面的小球進(jìn)行受力分析,如圖甲所示: 根據(jù)平衡條件得:F=mgtan 45°=mg,F(xiàn)B==mg; 對(duì)兩個(gè)小球整體受力分析,如圖乙所示: 根據(jù)平衡條件得:tan θ=,又F=mg,解得tan θ=,F(xiàn)A==mg,由題可知兩彈簧的形變量相等,則有:x==,解得:==,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 2. (2019·山東省

27、濟(jì)寧市高三第二次摸底考試)我國(guó)2007年建成的國(guó)家大劇院外部呈橢球型.為了簡(jiǎn)化, 將國(guó)家大劇院的屋頂近似為半球形,某警衛(wèi)人員在執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí),必須在屋頂上向上緩慢爬行,他在爬行的過程中屋頂對(duì)他的( ) A.支持力不變 B.支持力變小 C.摩擦力變小 D.摩擦力變大 【答案】C 【解析】 因?yàn)榫徛佬校狭榱悖?,,向上爬的過程中,夾角減小,變大,變小,所以摩擦力變小,支持力變大,ABD錯(cuò)誤,C正確。 3.(2019·黑龍江省齊齊哈爾市調(diào)研)重力都為G的兩個(gè)小球A和B用三段輕繩按如圖所示連接后懸掛在O點(diǎn)上,O、B間的繩子長(zhǎng)度是A、B間的繩子長(zhǎng)度的2倍,將一個(gè)拉

28、力F作用到小球B上,使三段輕繩都伸直且O、A間和A、B間的兩段繩子分別處于豎直和水平方向上,則拉力F的最小值為(  ) A.G B.G C.G D.G 【答案】 A 【解析】 對(duì)A球受力分析可知,因O、A間繩豎直,則A、B間繩上的拉力為0.對(duì)B球受力分析如圖所示,則可知當(dāng)F與O、B間繩垂直時(shí)F最小,F(xiàn)min=Gsin θ,其中sin θ==,則Fmin=G,故A項(xiàng)正確. 4.(2016全國(guó)一卷)如圖所示,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn);另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水

29、平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.繩OO′的張力也在一定范圍內(nèi)變化 B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化 D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化 【答案】 BD 【解析】 由于物塊a、b均保持靜止,各繩角度保持不變,對(duì)a受力分析得,繩的拉力FT=mag,所以物塊a受到繩的拉力保持不變。由滑輪性質(zhì),滑輪兩側(cè)繩的拉力相等,所以b受到繩的拉力大小、方向均保持不變,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;a、b受到繩的拉

30、力大小、方向均不變,所以O(shè)O′的張力不變,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)b進(jìn)行受力分析,如圖所示。由平衡條件得:FTcos β+Ff=Fcos α,F(xiàn)sin α+FN+FTsin β=mbg。其中FT和mbg始終不變,當(dāng)F大小在一定范圍內(nèi)變化時(shí),支持力在一定范圍內(nèi)變化,B選項(xiàng)正確;摩擦力也在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化,D選項(xiàng)正確。 5. (2017全國(guó)三卷)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長(zhǎng) 也為80 cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100 cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)椋◤椥岳K的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))

31、A.86 cm B. 92 cm C. 98 cm D. 104 cm 【答案】B 【解析】 試題分析:設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)為k,左、右兩半段繩的伸長(zhǎng)量,由共點(diǎn)力的平衡條件可知,鉤碼的重力,將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上同一點(diǎn)時(shí),鉤碼的重力,解得,則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?,故選B。 6.(2019·河南洛陽(yáng)一中月考)如圖所示,傾角為 θ=30°的光滑斜面上固定有豎直光滑擋板P,橫截面為直角 三角形的物塊A放在斜面與P之間.則物塊A對(duì)豎直擋板P的壓力與物塊A對(duì)斜面的壓力大小之比為( ) A.2∶1 B.1∶2

32、 C.∶1 D.∶4 【答案】B 【解析】將物體A受的重力按照力的效果進(jìn)行分解,如圖所示,則F1=Gtan θ,F(xiàn)2=,故=sin θ=.即物塊A對(duì)豎直擋板P的壓力與物塊A對(duì)斜面的壓力大小之比為1∶2,B正確. 7.(2019·長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué)入學(xué)考試)如圖所示,某鋼制工件上開有一個(gè)楔形凹槽,凹槽的截面是一個(gè)直角三角 形ABC,∠CAB=30°,∠ABC=90°,在凹槽中放有一個(gè)光滑的金屬球,當(dāng)金屬球靜止時(shí),金屬球?qū)Π疾鄣? AB邊的壓力為F1,對(duì)BC邊的壓力為F2,則的值為(  ) A.        B.C. D. 【答案】B 【解

33、析】金屬球受到的重力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果,壓AB面和壓BC面,如圖所示. 對(duì)AB面的壓力等于分力F1′,對(duì)BC面的壓力等于分力F2′,故=tan 30°=,B正確. 8.(2019·煙臺(tái)模擬)如圖所示,斜面上放有兩個(gè)完全相同的物體a、b,兩物體間用一根細(xì)線連接,在細(xì)線的 中點(diǎn)加一與斜面垂直的拉力F,使兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài).則下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.a(chǎn)、b兩物體的受力個(gè)數(shù)一定相同 B.a(chǎn)、b兩物體對(duì)斜面的壓力相同 C.a(chǎn)、b兩物體受到的摩擦力大小一定相等 D.當(dāng)逐漸增大拉力F時(shí),物體b先開始滑動(dòng) 【答案】B 【解析】對(duì)a、b進(jìn)行受力分析,

34、如圖所示.b物體處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)細(xì)線沿斜面向上的分量與重力沿斜面向下的分量相等時(shí),摩擦力為零,所以b可能只受3個(gè)力作用,而a物體必定受到摩擦力作用,肯定受4個(gè)力作用,故A錯(cuò)誤;a、b兩個(gè)物體,垂直于斜面方向受力都平衡,則有:FN+FTsin θ=mgcos α,解得:FN=mgcos α-FTsin θ,則a、b兩物體對(duì)斜面的壓力相同,故B正確;根據(jù)A項(xiàng)的分析可知,b的摩擦力可以為零,而a的摩擦力一定不為零,故C錯(cuò)誤;對(duì)a沿斜面方向有:FTcos θ+mgsin α=Ffa,對(duì)b沿斜面方向有:FTcos θ-mgsin α=Ffb,正壓力相等,所以最大靜摩擦力相等,則a先達(dá)到最大靜摩擦力,故a

35、先滑動(dòng),故D錯(cuò)誤. 9.(2019·廣東百校聯(lián)盟)質(zhì)量為M的半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,其右端固定一個(gè)豎直擋板AB,在P上放兩個(gè)大小相同的光滑小球C和D,質(zhì)量均為m,整個(gè)裝置的縱截面如圖所示.開始時(shí)P、C球心連線與水平面的夾角為θ,點(diǎn)P、D球心連線處于豎直方向,已知重力加速度為g.則下列說(shuō)法正確的是 (  ) A.P和擋板對(duì)C的彈力分別為和 B.地面對(duì)P的摩擦力大小為零 C.使擋板緩慢地向右平行移動(dòng),但C仍在P和擋板AB作用下懸于半空中,則地面對(duì)P的摩擦力將不斷增大 D.使擋板繞B點(diǎn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),P始終保持靜止,則D一定緩慢下滑 【答案】C 【解析】對(duì)D受力分析

36、,受到重力mg和P的支持力FN;對(duì)C受力分析,受到重力mg、擋板AB的支持力FN1和P對(duì)C的支持力FN2,如圖所示,根據(jù)平衡條件,得FN1=,F(xiàn)N2=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;以P、C、D整體為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,受到三者的重力、擋板AB的支持力FN1,地面的支持力FN3,地面的靜摩擦力f,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有FN3=(M+2m)g,f=FN1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;使擋板緩慢地向右平行移動(dòng),由于θ不斷減小,故f不斷增大,選項(xiàng)C正確;由于P、D球心連線處于豎直方向,當(dāng)使擋板繞B點(diǎn)順時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球D可繼續(xù)保持靜止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 10. (2019·商丘模擬)如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔.質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上.一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉?。F(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移,在移動(dòng)過程中手對(duì)線的拉力F和軌道對(duì)小球的彈力FN的大小變化情況是(  ) A.F不變,F(xiàn)N增大    B.F不變,F(xiàn)N減小 C.F減小,F(xiàn)N不變 D.F增大,F(xiàn)N減小 【答案】 C 【解析】 小球沿圓環(huán)緩慢上移可看作處于平衡狀態(tài),對(duì)小球進(jìn)行受力分析,作出受力示意圖如圖所示,由圖可知△OAB∽△GF′A即:==,當(dāng)A點(diǎn)上移時(shí),半徑不變,AB長(zhǎng)度減小,故F減小,F(xiàn)N不變,故C正確. 20

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