20xx版高考物理人教版一輪學(xué)案：23-受力分析-共點(diǎn)力的平衡-【含答案】(編輯修改稿)
2025-04-05 05:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系列的平衡狀態(tài)，在問(wèn)題的描述中常用“緩慢”等語(yǔ)言敘述。2．分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法(1)圖解法：物體受到三個(gè)力的作用，其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，此時(shí)可用圖解法，畫(huà)出不同狀態(tài)下力的矢量圖，判斷各個(gè)力的變化情況。(2)解析法：物體受到多個(gè)力的作用，可進(jìn)行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。(3)相似三角形法：物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可以用力三角形與幾何三角形相似的方法。(4)轉(zhuǎn)圓法：物體受到三個(gè)力的作用，其中的一個(gè)力大小、方向都不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，但之間的夾角保持不變，可利用圓中弦確定，對(duì)應(yīng)的圓周角也確定的方法解題。例3 (2020河南信陽(yáng)一模)如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平板AP與BP用鉸鏈連接，平板AP與水平面成53176。角固定不動(dòng)，平板BP可繞水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量為m的均勻圓柱體放在兩板間，sin 53176。＝，cos 53176。＝，重力加速度為g。在使BP板由水平位置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( D )A．平板AP受到的壓力先減小后增大B．平板AP受到的壓力先增大后減小C．D．平板BP受到的最大壓力為mg[解析] 本題考查動(dòng)態(tài)平衡．小球受重力、平板AP的彈力F1和平板BP的彈力F2，如圖所示，小球一直處于平衡狀態(tài)，三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值、反向、共線，故F1和F2的合力F一定與重力等大、反向、共線。當(dāng)擋板PB逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)向豎直位置的過(guò)程中，F(xiàn)1越來(lái)越大，F(xiàn)2先變小后變大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。由幾何關(guān)系可知，當(dāng)F2的方向與AP的方向平行(即與F1的方向垂直)時(shí)，F(xiàn)2有最小值為F2min＝mgsin 53176。＝，當(dāng)擋板BP豎直時(shí)，F(xiàn)2最大，為F2max＝mgtan 53176。＝mg，故C錯(cuò)誤，D正確。一力不變，兩力方向都變的三力動(dòng)態(tài)平衡〔變式訓(xùn)練3〕(2021山東濰坊中學(xué)月考)(多選)如圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)易起吊設(shè)施的示意圖，AC是撐桿，質(zhì)量不計(jì)，A端與豎直墻用鉸鏈連接，一滑輪固定在A點(diǎn)正上方，現(xiàn)施一拉力F拉繞過(guò)滑輪系在C點(diǎn)的輕繩BC，使重物P緩慢上升，在AC桿達(dá)到豎直前( BD )A．BC繩中拉力FT越來(lái)越大B．BC繩中拉力FT越來(lái)越小C．AC桿中的支持力FN越來(lái)越大D．AC桿中的支持力FN不變[解析] 本題為相似三角形法在動(dòng)態(tài)平衡中的應(yīng)用。以C點(diǎn)為研究對(duì)象，分析受力情況：重物的拉力(等于重物的重力G)、輕桿的支持力FN和繩子的拉力FT，作出受力情況如圖所示。由平衡條件得知，F(xiàn)N和FT的合力與G大小相等，方向相反，根據(jù)幾何關(guān)系可得＝＝，使∠BAC緩慢變小時(shí)，AB、AC保持不變，BC變小，則FN保持不變，F(xiàn)T變小，故選B、D。一力不變，兩力方向都變但兩力大小相等的三力動(dòng)態(tài)平衡〔變式訓(xùn)練4〕(2020湖南師大附中月考)(多選)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)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( AB )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[解析] 設(shè)兩段繩子間的夾角為2α，由平衡條件可知，2Fcos α＝mg，所以F＝，設(shè)繩子總長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩桿間距離為s，由幾何關(guān)系L1sin α＋L2sin α＝s，得sin α＝＝，繩子右端上移，L、s都不變，α不變，繩子張力F也不變，A正確；桿N向右移動(dòng)一些，s變大，α變大，cos α變小，F(xiàn)變大，B正確；繩子兩端高度差變化，不影響s和L，所以F不變，C錯(cuò)誤；衣服質(zhì)量增加，繩子上的拉力增加，由于α不會(huì)變化，懸掛點(diǎn)不會(huì)右移，D錯(cuò)誤。一力不變，兩力方向都變但兩力夾角不變的三力動(dòng)態(tài)平衡〔變式訓(xùn)練5〕(多選)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。現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變，在OM由豎直被拉到水平的過(guò)程中( AD )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[解析] 由題意可知，重物在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力，MN繩拉力TMN，OM繩拉力TOM，TMN與TOM夾角保持不變。在某一時(shí)刻所受三個(gè)力示意圖如圖(甲)所示，將此三個(gè)
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