2021届高考物理专题四共点力的平衡精准培优专练

1、 2021 届高物理专四共点的平衡准培优练 一考分1. 从年命题看，对共点力平稳的考查，常以选择题的形式显现，以物体的平稳状态为背景，考查整体与隔离法力分析正交分解与共点力平稳时对平稳问题的分析在后面 的运算题中往往也有所涉及。2. 解平稳问题常用方法：(1)静态平稳：三力平稳一样用合成法，合成后力的问题转换成三角形问题；多力平稳一样 用正交分解法；遇到多个有相互作用的物体时一样先整体后隔离。(2)动态平稳三动态平稳常图解法似三角形法等多动态平稳问题常用解析法， 涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换。二考再典例 1. (2021全国卷 21)如，柔软轻绳 的一端 固，其中间某点

2、M 拴重物，用手拉住绳的另一端 N。初始时， 竖且 被拉直，OM 与 MN 之的夹角为 2 。现将重物向右上方缓慢拉起保持夹角 不 由竖直被拉到水平的过程中( ) A 上的张力逐步增大B 上的张力先增大后减小C 上的张力逐步增大D 上的张力先增大后减小【解析方一 设物的质量为 ，绳 中的张力为 ， MN 的张力为 T 。始时，T ， 。于缓慢拉起则重物一直处于平稳状态，两绳张力的合力与重物的重力 等大、反向。如图所示，已知角 不变，在绳 MN 缓慢拉起的过程中，角 逐步大，则角)逐步减小，但 不变，在三角形中，利用弦定T mg理得： )由角变为锐角则 T 先sin sin T 大后减小，选项

3、D 正；同理知 ，在 由 0 变 的sin sin 21 / 过程中， 一直增大，选项 A 正。 方法二此法要求考生能够依照重物所受的两个拉力的夹角大小不变力不变这一特点联想到圆周上弦长恒定时所对的圆周角不变这一数学规律，从而作出力的三角形) 以物为研究对象，受重力 mgOM 绳上拉力F 上拉力 ，由题意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示， F 的角为(-)不变，在 转水平的过程中MN 上的张力 逐步大 上张 力 F 先大后减小，因此 A、D 正，、C 错误。【答案】典例 2. (2021全国 卷19)如图，一光滑的滑轮用细绳 悬挂于 点；一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块 ，一系一位于水

4、平粗糙桌面上的物块 。外力 F 向上方拉 b，整个系统处于静止状态。若 F 方不变，大小在一定范畴内变化，物块 b 始终保持静止， 则 )A绳 OO的张力也在一定范畴内变化B物块 b 受到的支持力也在一定范畴内变化C连接 a 的的张力也在一定范畴内变化D物块 b 桌面间的摩擦力也在一定范畴内变化【解析】由于物体 、b 均保持静止，各绳角度保持不变，对 a受力分析得，绳的拉力 ，因此物体 a 受到绳的拉力保持不变。由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，因此 b 受到绳的拉力大小、方向均保持不变，C 选项错误、 受到的拉力大小、方向均不变，因此 OO的张力变A 项错误；对 进行受力分析，如图所示。由平

5、稳条件得Tcos fcos Fsin F sin 。其 中 T 和 m 始不变，当 F 大小一定范畴内变化时，支持力在定范畴内变化B 选项正 确；摩擦力也在一定范畴内发生变化D 选项确。【答案】三对速2 / 1. 如所示，一只半径为 的球形碗倒扣在水平桌面上，处于静止状态。一质量为 的4蚂蚁 (未出 )离桌面高度为 R 时能停在上，则蚂蚁受到的最大静摩擦力大小为5( )A0.6C0.40.80.75mg【答案】【解析】 蚂受重力、支持力和最大静摩擦力，依照平稳条件有 sin ，而 cos 0.8因此 mgcos 0.6， 正确。2. 如所示，三根长度均为 L 的轻分别连接于 、 两，、 端被悬

6、挂在水平天花板上，相距 2，现在 点上悬挂个质量为 m 的物，为使 CD 保持水平，在 D 点可施 加力的最小值为( )AmgB.3 1 1 mg C. D. mg3 2 4【答案】【解析】由题图可知，要使 CD 水平，各绳均应绷紧，则 AC 与水方向的夹角为 60；结点 C 受平稳，受力分析图所示，则 CD 绳的拉力 F mgtan 30 33mg 点绳子拉力大小等于 F 方向向左；要使 水， 两绳的拉力与外界的力的合力为零，则绳子对 点的拉力可分解为沿 绳的 F ，及一分力 F ，几何关系可知，当力 与 垂时 最，而 F 的小即为 1拉力的大小，故最小力 sin 60 mg。故 C 正确。

7、23(多选如图所示，小球 A 置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球 B 水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球 A、B 通光滑滑轮 O 用质细线相连，两球均处于止状态，已知 B 球质为 m， 点半圆柱体圆心 O 的上方， 与竖直方向成 30角 长度与半圆柱体半径相等OB 与直方向成 45，下列叙述正确的是 )A小球 A、B 受的拉力 与 F 相等，且 F mg 3 / OA OBOA OBB弹簧弹力大小为 C 球量为 6mD光滑半圆柱体对 A 支持力的大小为 【答案】mg【解析对 B 力分析可知：细线的拉力 F 2，则 F 2，选项cos 45A 错簧力大小 mgtan 45mg项 B 正 球

8、力分析可知 g2F cos 30，解得 m 6，选项 正确光滑半圆柱体对 A 支持力的大小为 F F 2， OA选项 D 错。4. 如所示倾角为 的粗糙斜劈放在粗糙水平面上物体 a 放在斜面上质细线一端固定在物 a 上另端绕过光滑的滑轮固定在 c 点，轮 2 下悬物体 ，系统处于静止状态。若将固定点 向右移动少许，而 a 与劈始终静止，下列说法错误的( )A斜劈对物体 a 的擦力一定减小 斜劈对地面的压力一定不变C细线对物体 a 的力一定增大 地面对斜劈的摩擦力一定增大【答案】5. (多选如图所示，两个相同固定斜面上分别放有一个处于静止的三角形木块 、，它们的质量相等。A 木块左侧面沿竖直方向

9、 木块左侧面垂直于斜面，在两斜面上分别放上 一个相同的光滑球后，木块仍保持静止，则放上球( )A 木受到的摩擦力等于 B 木受到的摩擦力B 木受到的摩擦力小于 B 木受到的摩擦力C 木对斜面的压力等于 B 木对斜面的压力D 木对斜面的压力小于 B 木对斜面的压力【答案】【解析】设小球的质量为 m，A、 的质量为 ，斜面的倾角为。以小球与 整体为研究对象，由平稳条件可得 木受到的摩擦力 () ，同理小与 B 整体为研究对象，得到 木受到的摩擦力 f ()sin ，则 ，故 A 正， 错。以 A A 为研究对象分受力如所，由平稳条件得：斜面A 的支力 sin 4 / ，以 B 为究象，分析受力，由

10、平稳条件得斜面对 B 的持力 N cos ，则得N 。牛顿第三定律可知 木块斜面的压力小于 B 块对斜面的压力，故 C 错、 正确。6. 如所示，倾角 30斜面体 A 静止水平地面上，一根轻绳跨过斜面体顶端的小滑轮，绳两端系有质量均为 的小物块 a、，整个装置处于静止状态。现给物块 施一个水平向右的力 ，使 b 缓移动直到轻绳与竖直方向成 30角(不计绳与滑轮的摩， 对此过程说法正确的( )A 受绳的拉力先增大再减小B小物块 受的摩擦力先增大再减小C水平拉力 逐增大D小物块 一沿斜面缓慢上移【答案】【解析b 受平稳，对 b 受分析，如图甲所。设绳与竖直方向的夹角为 ， 缓移动直到与竖直方向成

11、30角过程中 变大，依照平行四边形定则可知T 逐增大 逐增大，故 A 错误C 确；对 a 受力分析，如图乙所示。刚开始 T， 处静止状，则f1sin 30 mg方向向下 增时f 大，摩擦力增大，由于不明白最大静摩擦力2的具体值，因此不能判定 是会滑动，故 B、D 误。7一铁球通过 3 段绳 、OC 悬挂在天花板上的 A 点轻绳 OC 拴在轻质弹簧测力计上第次保持结点 O 位置变某人拉着轻质弹簧测力计从水平位置缓慢转动到竖直位置，如图甲所示，弹簧测力计的示数记为 。二次，保持轻绳 OC 垂于 ，慢移动轻绳轻绳 从竖直位置缓慢转动到如图乙所示位置，弹簧测力计的示数记为 。( )A 先大后减小 逐减

12、 B 先大后减小 逐增 C 先小后增大 逐减 D 先小后增大 逐增 5 / N m 25m 24N N N m 25m 24N N 25【答案】【解析对图中的 O 点受力分析两根绳的合力等于铁球的重力大小和方向不变如图 所示。 图 F 先减，后增大； 图中 F 步增大，选项 D 正确。 8. (多选如所示，木板 下通过光滑铰链固定于水平地面上的 O 点物体 A 叠在木板上且处于静止状态在物体 B 的表面水平使木板 绕 O 点缓旋转到虚线所示 位置，物体 A、 仍持静止，与原位置的情形相( )A 对 B 作用力减小 B 对 A 支持力减小C木板对 的持力增大 木板对 的摩擦力增大【答案】【解析设

13、木板与水平地面的夹为 以 A 为究对象 原只受到重力和支持力而处于平稳状态 B 对 A 的用力与 A 的重力大小相等，方向相反将 绕 缓慢旋转到虚线所示位置 的表面不再水平，A 受力形如图 1 受重力和 B 对 A 的支力摩力三个力的作用，其中 B 对 的持力摩擦力的合力仍旧与 的力大小相等方向相反则 B 对 的用力保持不变。依照牛顿第三定律可知A 对 B 的用力也不变，故 A 错；当将 绕 O 缓慢旋转到虚线所示位置时，设 B 的表面与水平向之间的夹角是 ，由于支持力与摩擦力相互垂直，则 N cos ，因此 A 受的支持力一定减小了，故 B 正；以 整体为 A研究对象，分析受力情形如图 2总重力 、木板的支持力 和擦力 f ， cos ，f sin 小 增，f 减，故 C AB 正确， 错。9. 表光滑、半径为 R 的半球固定在水平地面上，球心 O 的上方 O处有一无摩擦定滑轮，轻质细绳两端各系一个可视为质点的小球挂在定滑轮上图示。两小球平稳时，若m滑轮两侧细绳的长度分别为 L 2.4R 和 L 2.5这两个小球的质量之比为 小球与半 mN球之间的压力之比为 ，以下说法正确的( )m