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文档简介
必修1专题 受力分析共点力的平衡命题点一受力分析整体法与隔离法的应用1.高中物理主要研究的九种力例1如图4所示,物块A放在直角三角形斜面体B上面,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止,现用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未动.则施力F后,下列说法正确的是()图4A.A、B之间的摩擦力一定变大B.B与墙面间的弹力可能不变C.B与墙之间可能没有摩擦力D.弹簧弹力一定不变例2如图5所示,甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线连接,甲球用细线悬挂在天花板上.现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球,平衡时细线都被拉紧.则平衡时两球的可能位置是下列选项中的()图5变式1如图6所示,两段等长细线串接着两个质量相等的小球a、b,悬挂于O点.现在两个小球上分别加上水平的外力,其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F,则此装置平衡时的位置可能是()图61.动态平衡动态平衡就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态,所以叫动态平衡.2.常用方法(1)平行四边形定则法:但也要根据实际情况采用不同的方法,若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系.(2)图解法:图解法分析物体动态平衡问题时,一般是物体只受三个力作用,且其中一个力大小、方向均不变,另一个力的方向不变,第三个力大小、方向均变化.(3)矢量三角形法若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一分力F2的最小值的条件为F1F2;若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一分力F2的最小值的条件为F2F合.例3(多选)(2017全国卷21)如图7,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N,初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为().现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变.在OM由竖直被拉到水平的过程中()图7A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小变式2(2017全国卷17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm例4(多选)(2017天津理综8)如图8所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是()图8A.绳的右端上移到b,绳子拉力不变B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移变式3(多选)如图9所示,在固定好的水平和竖直的框架上,A、B两点连接着一根绕过光滑的轻小滑轮的不可伸长的细绳,重物悬挂于滑轮下,处于静止状态.若按照以下的方式缓慢移动细绳的端点,则下列判断正确的是()图9A.只将绳的左端移向A点,拉力变小B.只将绳的左端移向A点,拉力不变C.只将绳的右端移向B点,拉力变小D.只将绳的右端移向B点,拉力变大命题点三平衡中的临界与极值问题1.临界问题当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述.2.极值问题平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.3.解决极值问题和临界问题的方法(1)极限法:首先要正确地进行受力分析和变化过程分析,找出平衡的临界点和极值点;临界条件必须在变化中去寻找,不能停留在一个状态来研究临界问题,而要把某个物理量推向极端,即极大和极小.(2)数学分析法:通过对问题的分析,依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图象),用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值).(3)物理分析方法:根据物体的平衡条件,作出力的矢量图,通过对物理过程的分析,利用平行四边形定则进行动态分析,确定最大值与最小值.例5如图10所示,质量为m的物体放在一固定斜面上,当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F水平向右的恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:图10(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)这一临界角0的大小.答案(1)(2)60变式4(2017广东汕头二模)重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳如图11所示连接后悬挂在O点上,O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍,将一个拉力F作用到小球B上,使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上,则拉力F的最小值为()图11A.G B.G C.G D.G变式5(2017河北冀州2月模拟)如图12所示,质量为m(可以看成质点)的小球P,用两根轻绳OP和OP在P点拴结后再分别系于竖直墙上相距0.4 m的O、O两点上,绳OP长0.5 m,绳OP长0.3 m,今在小球上施加一方向与水平成37角的拉力F,将小球缓慢拉起.绳OP刚拉直时,OP绳拉力为FT1,绳OP刚松弛时,OP绳拉力为FT2,则FT1FT2为(sin 370.6,cos 370.8)()图12A.34 B.43 C.35 D.451.如图1所示,物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上,关于A受力的个数,下列说法中正确的是()图1A.A一定受两个力作用B.A一定受四个力作用C.A可能受三个力作用D.A受两个力或者四个力作用2.(2018山西太原调研)如图2所示,轻绳OA一端固定在天花板上,另一端系一光滑的圆环,一根系着物体的轻绳穿过圆环后,另一端固定在墙上B点,且OB处于水平.现将A点缓慢沿天花板水平向右移动,且OB段的轻绳始终保持水平,则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的变化情况是()图2A.FTA增大,FTB不变 B.FTA、FTB均不变 C.FTA不变,FTB增大 D.FTA、FTB均减小3.(2018河北唐山质检)光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆,小球通过轻绳与细杆相连,此时轻绳处于水平方向,球心恰位于圆弧形细杆的圆心处,如图3所示.将悬点A缓慢沿杆向上移动,直到轻绳处于竖直方向,在这个过程中,轻绳的拉力()图3A.逐渐增大 B.大小不变 C.先减小后增大 D.先增大后减小4.如图4所示,质量为m的小球用水平轻质弹簧系住,并用倾角37的木板托住,小球处于静止状态,弹簧处于压缩状态,则()图4A.小球受木板的摩擦力一定沿斜面向上B.弹簧弹力不可能为mgC.小球可能受三个力作用D.木板对小球的作用力有可能小于小球的重力mg5.(2017广东六次联考)一个质量为3 kg的物体,被放置在倾角为30的固定光滑斜面上,在如图5所示的甲、乙、丙三种情况下处于平衡状态的是(g10 m/s2)()图5A.仅甲图 B.仅乙图 C.仅丙图 D.甲、乙、丙图6.(2017湖南长沙联考)如图6所示是一个力学平衡系统,该系统由三条轻质细绳将质量均为m的两个小球连接悬挂组成,小球直径相比轻绳长度可以忽略,轻绳1与竖直方向的夹角为30,轻绳2与竖直方向的夹角大于45,轻绳3水平.当此系统处于静止状态时,轻绳1、2、3的拉力分别为F1、F2、F3,比较三力的大小,下列结论正确的是()图6A.F1F3 B.F2F3C.F1F2 D.F1F27.(多选)(2017江西南昌3月模拟)如图7所示,静止在粗糙水平面上的半径为4R的半球的最高点A处有一根水平细线系着质量为m、半径为R的光滑小球.已知重力加速度为g.下列说法正确的是()图7A.地面对半球的摩擦力的方向水平向右B.细线对小球的拉力大小为mgC.保持小球的位置不变,将A点沿半球逐渐下移,半球对小球的支持力逐渐减小D.剪断细线的瞬间,小球的加速度大小为0.6g8.(多选)如图8所示,光滑水平地面上有一直角三角形斜面体B靠在竖直墙壁上,物块A放在斜面体B上,开始时A、B静止.现用水平力F推A,A、B仍静止,则此时A、B受力个数的组合可能是()图8A.3个、5个 B.3个、3个 C.4个、5个 D.3个、4个9.如图9所示,质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上,斜面足够长,倾角为的斜面体置于光滑水平面上,用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动,小球沿斜面缓慢升高(细绳尚未到达平行于斜面的位置).在此过程中:()图9A.绳对小球的拉力减小B.斜面体对小球的支持力减小C.水平推力F减小 D.地面对斜面体的支持力不变10.(多选)如图10所示,斜面体置于粗糙水平面上,斜面光滑.小球被轻质细线系住放在斜面上.细线另一端跨过定滑轮,用力拉细线使小球沿斜面缓慢下移一小段距离,斜面体始终静止.移动过程中()图10A.细线对小球的拉力变大B.斜面对小球的支持力变大C.斜面对地面的压力变大D.地面对斜面的摩擦力变大11.如图11所示,物体A、B置于水平地面上,与地面间的动摩擦因数均为0.5,物体A、B用跨过光滑轻质动滑轮的细绳相连,现用逐渐增大的力斜向上提动滑轮,某时刻拉A物体的绳子与水平面成53角,拉B物体的绳子与水平面成37角,A、B两个物体仍处于平衡状态,此时若继续增大向上的力,A、B两个物体将同时开始运动,则A、B两个物体
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