山东省冠县武训高级中学高三物理总复习 物体平衡平衡课件.ppt

物体的平衡 一 平衡状态 物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态 叫做平衡状态 合外力为零 即 f 0 a 0 共点力作用下物体的平衡条件的推论 物体受n个共点力作用平衡 其中任意一个力 一定与其它n 1个力力等值反向 1 某物体受到四个力的作用而处于静止状态 保持其中三个力的大小和方向均不变 使另一个大小为f力的方向转过90 则欲使物体仍能保持静止状态 必须再加上一个大小为多少的力 a fb c 2fd 3f b 2 在下列运动状态下 物体处于平衡状态的有 a 秋千摆到最低点时b 蹦床运动员上升到最高点速度为零时c 水平匀速运动的传送带上的货物相对于传送带静止时d 宇航员翟志刚 刘伯明 景海鹏乘坐 神舟七号 进入轨道做圆周运动时 c 1 相似三角形法 用力的三角形与几何三角形相似的比例关系求解 2 正弦定理 求解平衡常用方法 4 动态分析 5 正交分解 3 质点m在f1 f2 f3三个力作用下处于平衡状态 各力的方向所在直线如图所示 图上表示各力的矢量起点均为o点 终点未画 则各力大小关系可能为 a f1 f2 f3b f1 f3 f2c f3 f1 f2d f2 f1 f3 c f2 4 三段不可伸长的细绳oa ob oc能承受的最大拉力相同 它们共同悬挂一重物 如图所示 其中ob是水平的 a端 b端固定 若逐渐增加c端所挂物体的质量 则最先断的绳 a 必定是oab 必定是obc 必定是ocd 可能是ob 也可能是oc a a oa段上拉力不变b oa段上拉一直减少c ob段上拉力一直增大d ob段上拉力是先减小后增大 解 画出o点受力图 在b点上移过程中如图示 由平衡条件可知b d正确 bd 5 如图所示 绳ao段与水平成 30角 绳oc段的c端悬挂在一重物 绳ob水平 现保持o点位置不变 将b点逐渐上移 在b点上移过程中 对ao bo绳上所受拉力的变化情况 下列说法正确的是 6 如右图 重g的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间 若挡板逆时针缓慢转到水平位置 在该过程中 挡板和斜面对小球的弹力的大小f1 f2变化情况是 a f1增大b f1先减小后增大c f2增大d f2减少 bd 90 时挡板对小球压力最小 7 如图所示 固定在水平面上的光滑半球 球心o的正上方固定一个小定滑轮 细绳一端拴一小球 小球置于半球面上的a点 另一端绕过定滑轮 今缓慢拉绳使小球从a点滑到半球顶点 则此过程中 小球对半球的压力fn及细绳的拉力ft大小变化情况是 a fn变大 ft变大b fn变小 ft变大c fn不变 ft变小d fn变大 ft变小 矢量三角形和几何三角形相似 c 8 竖直绝缘墙壁上的q处有一固定的质点a 在q的正上方的p点用丝线悬另一质点b a b两质点因为带电而相互排斥 致使悬线与竖直方向成 角 如图 由于漏电使a b两质点的带电荷量逐渐减小 在电荷漏完之前悬线对悬点p的拉力大小 a 逐渐减小b 逐渐增大c 保持不变d 先变大 后变小 c q 9 如图所示 ac是上端带定滑轮的固定竖直杆 质量不计的轻杆bc一端通过铰链固定在c点 另一端b悬挂一重为g的物体 且b端系有一根轻绳并绕过定滑轮a 用力f拉绳 开始时 bca 90 现使 bca缓慢变小 直到杆bc接近竖直杆ac 此过程中 轻杆b端所受的力 a 大小不变b 逐渐增大c 逐渐减小d 先减小后增大 解 画出b点受力图如图示 由相似三角形关系得 轻杆b端所受的力t与 bca无关 即大小不变 a 10 如图所示 轻绳一端系在质量为m的物块a上 另一端系在一个套在粗糙竖直杆mn的圆环上 现用水平力f拉住绳子上一点o 使物块a从图中实线位置缓慢下降到虚线位置 但圆环仍保持在原来位置不动 在这一过程中 环对杆的摩擦力f1和环对杆的压力f2的变化情况是 a f1保持不变 f2逐渐增大b f1保持不变 f2逐渐减小c f1逐渐增大 f2保持不变d f1逐渐减小 f2保持不变 解 对o点 由平衡条件f减小 对整体 由平衡条件 f1 mg不变 f2 f逐渐减小 b 11 有一个直角支架aob ao水平放置 表面粗糙 ob竖直向下 表面光滑 ao上套有小环p ob上套有小环q 两环质量均为m 两环间由一根质量可忽略 不可伸展的细绳相连 并在某一位置平衡 如图 现将p环向左移一小段距离 两环再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 ao杆对p环的支持力n和细绳上的拉力t的变化情况是 a n不变 t变大b n不变 t变小c n变大 t变大d n变大 t变小 解 画出p q的受力图如图示 对p有 mg tsin n 对q有 tsin mg 所以n 2mg t mg sin p环向左移 角增大 t减小 b 12 如图所示 人的质量为m 物块的质量为m 且m m 若不计绳与滑轮的摩擦 则当人拉着绳向右跨出一步后 人和物仍保持静止 则下列说法中正确的是 a 地面对人的摩擦力减小b 地面对人的摩擦力增大c 人对地面的作用力不变d 人对地面的作用力增大 bd 14 如图所示 上表面光滑的半圆柱体放在水平面上 小物块从靠近半圆柱体顶点o的a点 在外力f作用下沿圆弧缓慢下滑到b点 此过程中f始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态 下列说法中正确的是 a 半圆柱体对小物块的支持力变大b 外力f先变小后变大c 地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小d 地面对半圆柱体的支持力变大 c 动态平衡分析 f fx fcos 1 2mgsin2 解 小物块的受力如图示 缓慢下滑的过程可以看作平衡状态 由平衡条件得 f mgsin n mgcos 小物块从a点缓慢下滑到b点 增大 外力f增大 半圆柱体对小物块的支持力n减小 选项ab错 地面对半圆柱体的摩擦力 选项c正确 动态平衡分析 在竖直方向有 支持力变小 d错 13 半圆柱体p放在粗糙的水平地面上 其右端有一竖直放置的光滑档板mn 在半圆柱体p和mn之间放有一个光滑均匀的小圆柱体q 整个装置处于静止 如图所示是这个装置的截面图 现使mn保持竖直并且缓慢地向右平移 在q滑落到地面之前 发现p始终保持静止 则在此过程中 下列说法正确的是 a mn对q的弹力逐渐减小b 地面对p的支持力逐渐增大c q所受的合力逐渐增大d 地面对p的摩擦力逐渐增大 d 解见下页 动态平衡分析 解 q受力如图示 mn保持竖直并且缓慢地向右平移时 q缓慢下滑 可看作平衡状态 夹角 逐渐减小 mn对q的弹力n2逐渐增大 a错 对整体 地面对p的支持力为 m m g 保持不变 b错 q所受的合力始终为0 c错 地面对p的摩擦力大小等于n2 逐渐增大 d正确 15 如图所示 acb是一光滑的 足够长的 固定在竖直平面内的 形框架 其中ca cb边与竖直方向的夹角均为 p q两个轻质小环分别套在ca cb上 两根细绳的一端分别系在p q环上 另一端和一绳套系在一起 结点为o 将质量为m的钩码挂在绳套上 op oq两根细绳拉直后的长度分别用l1 l2表示 若l1 l2 2 3 则两绳受到的拉力之比f1 f2等于 a 1 1b 2 3c 3 2d 4 9 a 特殊问题分析 由于框架光滑 op oq两根细绳拉直后必与ac cb垂直 两绳与竖直方向的夹角都是900 解 由平衡条件得f1 f2 选项a正确 16 a持续施加一个向左偏下30 的恒力 并对b持续施加一个向右偏上30 的同样大小的恒力 最后达到平衡 则表示平衡状态的图是下图中的 a 16 如图 oa ob是两根轻绳 ab是轻杆 它们构成一个正三角形 在a b两处分别固定质量均为m的小球 此装置悬挂在o点 开始时装置自然下垂 现对小球b施加一个水平力f 使装置静止在图乙所示的位置 此时oa竖直 设在图甲所示的状态下ob对小球b的作用力大小为t 在图乙所示的状态下ob对小球b的作用力大小为t 下列判断正确的是 a t 2tb t 2tc t 2td 条件不足 无法比较t和t 的大小关系 c 解 在图甲状态分析b球受力如图示 由平衡条件 在图乙状态分析a球受力如图示 ab轻杆对a球无作用力 由平衡条件 ta mg 在图乙状态分析b球受力如图示 由平衡条件 17 当若干相同铁塔等高 等距时 可将之视为如图所示的结构模型 已知铁塔 左右对称 质量为m 塔基宽度为d 相邻铁塔间输电线的长度为l 其单位长度的质量为m0 输电线顶端的切线与竖直方向成 角 已知冰的密度为 设冰层均匀包裹输电线上 且冰层的横截面为圆形 其半径为r 输电线的半径可忽略 1 每个铁塔塔尖所受的压力将比原来增大多少 2 被冰层包裹后 输电线在最高点 最低点所受的拉力大小分别为