人教版高中物理必修第一冊(cè)第3章相互作用力分層作業(yè)23整體法和隔離法動(dòng)態(tài)平衡問題課件

第三章分層作業(yè)23整體法和隔離法動(dòng)態(tài)平衡問題1234567891011A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練題組一

整體法與隔離法1.一兒童在搭積木時(shí),將兩個(gè)相同的三棱柱甲、乙相鄰置于水平地面上,表面光滑的圓柱體丙架在兩個(gè)三棱柱之間,截面如圖所示。三塊積木的質(zhì)量均為m且處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是(

)A.甲受到3個(gè)力的作用B.地面對(duì)乙的摩擦力方向向右C.地面對(duì)甲的支持力大小為mgD.若增大甲、乙間的距離,丙未落地且三者仍靜止,則甲、乙對(duì)丙的作用力的合力變大C1234567891011解析

甲受到重力、地面對(duì)甲豎直向上的支持力、丙對(duì)甲垂直接觸面斜向左下方的壓力,由平衡條件可知,甲還受到地面水平向右的靜摩擦力,故甲受到4個(gè)力的作用,故A錯(cuò)誤;同理可知,地面對(duì)乙的摩擦力方向向左,故B錯(cuò)誤;由對(duì)稱性可知,地面對(duì)甲、乙的支持力大小相等,對(duì)甲、乙、丙整體,由平衡條件得3mg=2FN,地面對(duì)甲的支持力FN=mg,故C正確;丙在重力和甲、乙對(duì)丙的支持力的作用下靜止,由平衡條件可知,甲、乙對(duì)丙的作用力的合力與丙的重力平衡,增大甲、乙間的距離,丙未落地且三者仍靜止時(shí),甲、乙對(duì)丙的作用力的合力大小恒為mg不變,故D錯(cuò)誤。12345678910112.

如圖所示,由五根等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛起四個(gè)質(zhì)量相等的燈籠,中間的細(xì)繩是水平的,另外四根細(xì)繩與水平面所成的角分別為θ1和θ2。關(guān)于θ1和θ2,下列關(guān)系式中正確的是(

)A.θ1=2θ2

B.θ1=3θ2C.sinθ1=3sinθ2

D.tanθ1=2tanθ2D123456789101112345678910113.

如圖所示,一只小鳥沿著較粗的均勻樹枝從右向左緩慢爬行,在小鳥從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中(

)A.樹枝對(duì)小鳥的作用力不變B.樹枝對(duì)小鳥的摩擦力不變C.樹枝對(duì)小鳥的彈力先減小后增大D.樹枝對(duì)小鳥的彈力保持不變A題組二

用解析法、圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題

解析

樹枝對(duì)小鳥的作用力與小鳥的重力等值反向,所以樹枝對(duì)小鳥的作用力大小不變,故A正確;小鳥所受的摩擦力Ff=mgsin

θ,從A到B的過程中,θ先減小后增大,則摩擦力先減小后增大,故B錯(cuò)誤;小鳥所受的彈力F=mgcos

θ,從A到B的過程中,θ先減小后增大,則彈力先增大后減小,故C、D錯(cuò)誤。123456789101112345678910114.(2024遼寧丹東高一?？?如圖所示,粗糙地面上放置一個(gè)足夠大三角形框架,一光滑小環(huán)套在框架斜邊上并系在輕繩的一端,輕繩另一端跨過光滑定滑輪固定在豎直墻上,現(xiàn)將鉤碼掛在定滑輪左側(cè)的輕繩上,此時(shí)整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),逐漸增加鉤碼的個(gè)數(shù),小環(huán)緩慢上移,若整個(gè)過程中框架始終靜止,且鉤碼未落地,則下列說法正確的是(

)A.輕繩拉力先增大再減小B.地面對(duì)框架的摩擦力增大C.地面對(duì)框架的支持力減小D.小環(huán)所受支持力增大C1234567891011解析

設(shè)小環(huán)受到的重力為G,對(duì)小環(huán)受力分析得到力的矢量三角形,如圖甲所示,當(dāng)小環(huán)緩慢上移時(shí),輕繩的拉力向豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng),支持力方向保持不變,輕繩拉力增大,小環(huán)所受支持力減小,A、D錯(cuò)誤;設(shè)小環(huán)和框架整體的重力為G',對(duì)小環(huán)和框架整體受力分析,如圖乙所示,根據(jù)力的矢量三角形可知,輕繩拉力FT增大,其水平分力FTx減小,豎直分力FTy增大,地面對(duì)框架的摩擦力Ff=FTx減小;地面對(duì)框架的支持力FN=G'-FTy減小,B錯(cuò)誤,C正確。1234567891011題組三

用相似三角形法分析動(dòng)態(tài)平衡問題5.(2024山東濰坊高一期末)如圖所示,一工件放在地面上的O點(diǎn),要將該工件吊起到空中的H點(diǎn),用細(xì)繩c、d系在該工件上,施工隊(duì)員甲、乙通過固定在橫梁上的定滑輪M、N拉細(xì)繩,吊起過程甲、乙兩隊(duì)員位置不變,緊密配合拉細(xì)繩使該工件沿OM緩慢上升到H點(diǎn),已知NH與OM垂直且與滑輪N相切,該工件上升過程中,下列分析正確的是(

)A.細(xì)繩d的拉力先減小后增大B.細(xì)繩c的拉力先增大后減小C.甲對(duì)地面的壓力先增大后減小D.乙對(duì)地面的摩擦力減小D1234567891011解析

該工件在上升過程中受力平衡,該工件的重力不變,細(xì)繩c方向不變,作出力的矢量三角形,如圖所示,可知細(xì)繩d的拉力一直減小,細(xì)繩c的拉力一直增大,故A、B錯(cuò)誤;設(shè)定滑輪M左側(cè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為α,甲受力平衡,豎直方向根據(jù)平衡條件可得FN+FTccos

α=G甲,細(xì)繩c的拉力一直增大,α不變,則地面對(duì)甲的支持力減小,根據(jù)牛頓第三定律,甲對(duì)地面的壓力一直減小,故C錯(cuò)誤;設(shè)定滑輪N右側(cè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為β,乙受力平衡,水平方向根據(jù)平衡條件可得Ff乙=FTdsin

β,細(xì)繩d的拉力一直減小,β不變,則地面對(duì)乙的摩擦力一直減小,根據(jù)牛頓第三定律,乙對(duì)地面的摩擦力減小,故D正確。12345678910116.

表面光滑的四分之一圓柱體緊靠墻角放置,其橫截面如圖所示。細(xì)繩一端連接小球,另一端繞過P處滑輪,小球在外力F拉動(dòng)下從A點(diǎn)緩慢移動(dòng)到B點(diǎn)。已知AP長(zhǎng)度是BP長(zhǎng)度的2倍,則小球在A處時(shí)繩子的拉力與小球在B處時(shí)繩子拉力的比為(

)C1234567891011解析

由于小球是緩慢移動(dòng)的,可以認(rèn)為小球始終處于平衡狀態(tài),設(shè)在A、B兩點(diǎn)時(shí)繩子的拉力分別為F1、F2。在A點(diǎn)處,小球受到重力、拉力、支持力的作用,三個(gè)力將構(gòu)成一個(gè)閉合的矢量三角形,這個(gè)三角形與△APO相似,1234567891011B級(jí)關(guān)鍵能力提升練7.(多選)(2024河南鄭州高一期末)如圖所示,小球A和大球B都與豎直墻面接觸,在水平推力F作用下整體靜止,現(xiàn)使B沿水平地面緩慢向右移動(dòng),直至兩個(gè)球心等高。在此過程中,水平推力F作用線始終通過B的球心O,不計(jì)一切摩擦,則下列說法正確的是(

)A.水平推力F不斷減小B.B對(duì)地面的壓力保持不變C.墻對(duì)A的作用力不斷增大D.A對(duì)B的作用力不斷減小BC1234567891011解析

A受到的重力為mAg,B對(duì)A的支持力為FNB,墻對(duì)A的彈力為FA,設(shè)B對(duì)A的支持力與豎直方向的夾角為θ,根據(jù)平衡條件可知FNB=,FA=mAgtan

θ,當(dāng)B緩慢沿水平面向右移動(dòng)時(shí),θ變大,所以墻對(duì)A的作用力不斷增大,B對(duì)A的支持力不斷增大,根據(jù)牛頓第三定律,A對(duì)B的作用力不斷增大,C正確,D錯(cuò)誤;對(duì)A、B整體,有FN=mAg+mBg,F=FA,水平推力F不斷增大,地面的支持力不變,根據(jù)牛頓第三定律,B對(duì)地面的壓力不變,A錯(cuò)誤,B正確。12345678910118.如圖所示,半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上,質(zhì)量為m的光滑小球P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),P與圓心O的連線與水平面的夾角為θ,將力F在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90°,框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g,在此過程中,下列說法正確的是(

)A.F未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),地面對(duì)框架的摩擦力大小為B.F的最小值為mgsinθC.框架對(duì)小球的支持力先增大后減小D.框架對(duì)小球的支持力先減小后增大A1234567891011解析

小球受力情況如圖甲所示,根據(jù)平衡條件有F=,以半圓形框架和小球整體為研究對(duì)象,根據(jù)平衡條件有Ff=F=,故A正確;由圖乙可知,拉力順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,當(dāng)拉力和支持力垂直時(shí),拉力最小,最小值為F=mgcos

θ,故B錯(cuò)誤;拉力順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由圖可知,框架對(duì)小球的支持力逐漸減小,故C、D錯(cuò)誤。甲

乙12345678910119.如圖所示,用筷子夾質(zhì)量為m的光滑小球,兩根筷子與小球球心均在豎直平面內(nèi),兩根筷子和豎直方向的夾角均為θ,下列說法正確的是(

)A.兩根筷子對(duì)小球作用力的合力的方向垂直于筷子B.每根筷子對(duì)小球的彈力均為C.若要以同樣大小的彈力夾起一更重的光滑小球,則應(yīng)增大夾角θD.若要以同樣大小的彈力夾起一更重的光滑小球,則應(yīng)減小夾角θC1234567891011解析

對(duì)小球受力分析結(jié)合平衡條件可知,兩根筷子對(duì)小球作用力的合力與小球的重力等大反向,即兩根筷子對(duì)小球作用力的合力的方向豎直向上,故A錯(cuò)誤;對(duì)球受力分析,受筷子對(duì)小球的兩個(gè)壓力、小球的重力,如圖所示,在豎直方向上有2F1sin

θ=mg,解得F1=F2=,故B錯(cuò)誤;若要以同樣大小的彈力夾起一更重的光滑小球,則彈力不變,mg變大,應(yīng)增大夾角θ,故C正確,D錯(cuò)誤。123456789101110.如圖所示,A、B兩球用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,B球用長(zhǎng)為l的細(xì)繩懸于O點(diǎn),A球固定在O點(diǎn)正下方,且O、A間的距離恰為l,此時(shí)繩子所受的拉力為FT1,彈簧的彈力為F1,現(xiàn)把A、B間的彈簧換成勁度系數(shù)為k2(k1>k2)的輕彈簧,仍使系統(tǒng)平衡,此時(shí)繩子所受的拉力為FT2,彈簧的彈力為F2,則下列說法正確的是(

)A.FT1<FT2

B.FT1>FT2C.FT1=FT2

D.F1=F2C1234567891011解析

以小球B為研究對(duì)象,分析受力情況,由平衡條件可知,彈簧的彈力F和繩子的拉力FT的合力F合與重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,如圖所示,由三角形相似可得

,由于lOA=lOB,則有FT=mg,繩子的拉力FT只與小球B的重力有關(guān),與彈簧的勁度系數(shù)k無關(guān),則有FT1=FT2,假設(shè)AB間距離不變,由于k減小,則彈簧彈力減小,故AB間距離減小,則有F1>F2,故選C。1234567891011C組核心素養(yǎng)拔高練11.(多選)如圖所示,物體A用輕質(zhì)細(xì)繩與圓環(huán)B連接,圓環(huán)固定在豎直桿MN上?，F(xiàn)用一水平力F作用在繩上的O點(diǎn),將O點(diǎn)緩慢向左移動(dòng),使細(xì)繩與豎直方向的夾角θ逐漸增大。關(guān)于此過程,下列說法正確的是(

)A.水平力F逐漸增大B.水平力F逐漸減小C.繩OB的拉力先減小再