專題11：合成法解決共點(diǎn)力平衡問題-【穩(wěn)扎穩(wěn)打】備戰(zhàn)2021高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題

【穩(wěn)扎穩(wěn)打】備戰(zhàn)2021高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題專題11:合成法解決共點(diǎn)力平衡問題【要點(diǎn)回顧】物體在三個(gè)共面的共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，任意兩個(gè)力的合力必和第三個(gè)力大小相等，方向相反而且在一條直線上是合成法解決平衡問題的理論根據(jù)，具體的作題步驟是：1、在物體所受的三個(gè)力中任取兩個(gè)力，在第三個(gè)力的反方向上進(jìn)行合成。2、找出合力和分力的關(guān)系示意圖，再由幾何知識確定合力和兩個(gè)分力之間的關(guān)系，（要用合力分別表示兩個(gè)分力）。3、用兩個(gè)分別用分力表示的合力和第三個(gè)力相等，列方程4、最終找出這三個(gè)力之間的關(guān)系，由已知的力求未知的力?！镜淅治觥坷?、如圖，質(zhì)量為m的物體通過兩根細(xì)繩系在天花板上，細(xì)繩OA與OB分別與天花板成300角和600角，求兩根繩受到的拉力各是多大？【解析】物體共受三個(gè)共面的共點(diǎn)力作用重力G、OA繩上的拉力T1、OB繩上的拉力T2，將T1、T2在重力的反方向上進(jìn)行合成，得合力F，由圖可以知道，由共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件知所以得【跟蹤練習(xí)】1．（2020·湖南省高一期末）如圖，一小球通過一根足夠長細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，現(xiàn)用一光滑的金屬鉤子勾住并水平向右緩慢拉動繩子，在這個(gè)過程中鉤子對細(xì)繩的作用力（）A．大小和方向都在不斷變化B．大小和方向始終保持不變C．大小不變，方向不斷變化D．方向不變，大小不斷變化【答案】A【解析】因鉤子光滑，則兩段繩子拉力大小相等，均等于小球的重力mg，鉤子向右移動時(shí)，兩繩夾角在減小，根據(jù)平行四邊形定則，合力變大，故根據(jù)牛頓第三定律，鉤子對細(xì)繩的作用力也是逐漸變大，且方向不斷變化。故選A。2．（2020·四川省高三三模）如圖所示，細(xì)繩上端固定于天花板上的A點(diǎn)，細(xì)繩的下端掛一質(zhì)量為1kg的物體P，用力F作用于細(xì)繩上的O點(diǎn)；使細(xì)繩偏離豎直方向的夾角為30°，且保持物體平衡，此時(shí)F與水平方向的夾角為30°，重力加速度g=10m/s2，則F的大小等于（）A． B．5N C． D．20N【答案】B【解析】與垂直，點(diǎn)受三個(gè)拉力處于平衡，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系知故B正確，A、C、D錯(cuò)誤；故選B。3．（2020·攀枝花市第十五中學(xué)校高一期中）由吳京主演的《攀登者》，重現(xiàn)了中國人攀登珠穆朗瑪峰的英勇歷史，體現(xiàn)了中國人不畏艱險(xiǎn)，自強(qiáng)自立的愛國精神。如圖為影片中登山隊(duì)員的登山的照片。已知其中一名隊(duì)員重為G，靜止時(shí)，繩子與豎直方向的夾角為60o,繩子拉力也為G，則此時(shí)山峰對該隊(duì)員的作用力（）A．就是山峰對該對員的支持力B．大小為C．大小為GD．方向可能水平向左【答案】C【解析】A.山峰對該隊(duì)員的作用力是山峰對該隊(duì)員的支持力和摩擦力的合力，故A錯(cuò)誤；BCD.以該隊(duì)員為研究對象，受力情況如圖所示：根據(jù)幾何關(guān)系可得繩子拉力T的方向與重力G的方向夾角為120°，且大小相等，所以山峰對該隊(duì)員的作用力F、重力G和繩子拉力T構(gòu)成等邊三角形，則F=G，方向與拉力和重力的合力方向相反，故C正確，BD錯(cuò)誤。4．（2020·浙江省效實(shí)中學(xué)高二期中）如圖所示，高空走鋼絲的表演中，若表演者走到鋼絲中點(diǎn)時(shí)，使原來水平的鋼絲下垂與水平面成θ角，此時(shí)鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的（）A． B． C． D．【答案】C【解析】以人為研究對象，分析受力情況，作出力圖，根據(jù)平衡條件，兩繩子合力與重力等大反向，則有：解得：故鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．故選C．5．（2016·衡山縣第四中學(xué)高一月考）如圖所示，一小球用輕繩懸于O點(diǎn)，用力F拉住小球，使懸線保持偏離豎直方向75°角，且小球始終處于平衡狀態(tài)．為了使F有最小值，F(xiàn)與豎直方向的夾角θ應(yīng)該是()A．90° B．45° C．15° D．0°【答案】C【解析】球受三個(gè)力處于平衡，重力的大小和方向都不變，繩子拉力方向不變，因?yàn)槔K子拉力和外力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θ=15°．A．90°，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．45°，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．15°，與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確；D．0°，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；6．（2020·天津高三二模）如圖所示，重量為G的光滑足球，用由若干條輕質(zhì)絲線組成的網(wǎng)兜兜住，通過懸繩懸掛于光滑墻的A點(diǎn)，懸繩與絲線結(jié)于B點(diǎn)，懸繩與墻面間的夾角為α，則下列說法正確的是（）A．懸繩拉力的大小為B．墻壁對足球的支持力為C．將絲線和懸繩的結(jié)點(diǎn)由B點(diǎn)上移到C點(diǎn)，懸繩的拉力增大D．將絲線和懸繩的結(jié)點(diǎn)由B點(diǎn)上移到C點(diǎn)，增壁對足球的支持力不變【答案】C【解析】AB.對足球進(jìn)行受力分析，如圖足球處于平衡狀態(tài)，設(shè)懸繩拉力為，墻壁對足球的支持力為，由平衡條件，有解得故AB錯(cuò)誤；CD.將絲線和懸繩的結(jié)點(diǎn)由B點(diǎn)上移到C點(diǎn)，夾角α增大，減小，懸繩拉力增大，增大，墻壁對足球的支持力增大，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。7．（2020·景東彝族自治縣第一中學(xué)高一月考）如題所示，質(zhì)量為m的物體懸掛在輕質(zhì)支架上，斜梁OB與豎直方向的夾角為θ。設(shè)水平橫梁OA和斜梁OB作用與O點(diǎn)的彈力分別為F1和F2，以下結(jié)果正確的是（）A．F1=mgsinθ B．F1=C．F2=mgcosθ D．F2=【答案】D【解析】以O(shè)點(diǎn)為研究對象，進(jìn)行受力分析可得：繩子對O點(diǎn)作用力豎直向下，大小等于mg；水平橫梁OA對O點(diǎn)的彈力F1沿水平方向向左；斜梁OB對O點(diǎn)的彈力F2沿OB方向向上，如圖所示，由平衡條件可得F1=mgtanθ，F(xiàn)2=故D項(xiàng)正確，ABC三項(xiàng)錯(cuò)誤。故選D。．8．（2020·景東彝族自治縣第一中學(xué)高一月考）如圖所示，在水平天花板的A點(diǎn)處固定一根輕桿a，桿與天花板保持垂直.桿的下端有一個(gè)輕滑輪O.另一根細(xì)線上端固定在該天花板的B點(diǎn)處，細(xì)線跨過滑輪O，下端系一個(gè)重為G的物體，BO段細(xì)線與天花板的夾角θ=30°.系統(tǒng)保持靜止，不計(jì)一切摩擦.下列說法中正確的是()A．細(xì)線BO對天花板的拉力大小是G/2 B．a(chǎn)桿對滑輪的作用力大小是G/2C．a(chǎn)桿和細(xì)線對滑輪的合力大小是G D．a(chǎn)桿對滑輪的作用力大小是G【答案】D【解析】先對重物受力分析，根據(jù)平衡條件求得細(xì)線的拉力；再對滑輪受力分析，根據(jù)力的合成的平行四邊形定則求得細(xì)線對滑輪的合力，再得到a桿對滑輪的力．【詳解】A．對重物G受力分析，受到重力和拉力T，根據(jù)平衡條件，有T=G，同一根繩子拉力處處相等，故繩子對天花板的拉力也等于G，故A錯(cuò)誤；BD．對滑輪受力分析，受到繩子的壓力（等于兩邊繩子拉力的合力），以及桿的彈力（向右上方的支持力），如圖；根據(jù)平衡條件，因滑輪兩邊細(xì)繩的拉力夾角為120°，則結(jié)合幾何關(guān)系，有a桿對滑輪的作用力大小F=T=G，故B錯(cuò)誤，D正確；C．由于滑輪處于平衡狀態(tài)，故a桿和細(xì)線對滑輪的合力大小是零，故C錯(cuò)誤；故選D．9．（2020·北京高三二模）一根細(xì)線上端固定，下端系著一個(gè)質(zhì)量為m的小球。給小球施加拉力F，使小球平衡后細(xì)線跟豎直方向的夾角為θ，如圖所示。則拉力F（）A．方向可能在圖中Ⅰ區(qū)內(nèi) B．方向可能在圖中Ⅱ區(qū)內(nèi)C．最小值為mgcosθ D．最小值為mgtanθ【答案】B【解析】小球受豎直向下的重力mg和沿細(xì)繩斜向上的拉力T以及拉力F，三力平衡，則力F必在mg和T夾角的對角范圍內(nèi)，即在圖中的Ⅱ區(qū)域，當(dāng)力F與T垂直時(shí)，F(xiàn)最小，最小值為Fmni=mgsinθ。故選B。10．（2020·四川省高三三模）如圖所示，某健身愛好者利用如下裝置鍛煉自己的臂力和腿部力量，在O點(diǎn)系一重物C，手拉著輕繩且始終保持輕繩平行于粗糙的水平地面。當(dāng)他緩慢地向右移動時(shí)，下列說法正確的是（）A．繩OA拉力大小保持不變B．繩OB拉力變小C．健身者與地面間的摩擦力變大D．繩OA、OB拉力的合力變大【答案】C【解析】AB．設(shè)OA、OB繩