2024高考物理一輪復習專題2第3講受力分析共點力的平衡題型突破練含解析

PAGE11-第3講受力分析共點力的平衡考點一受力分析【典例1】下圖中各物體均處于靜止狀態(tài)。圖中畫出了小球A受力的狀況,其中正確的是 ()【通型通法】1.題型特征:受力分析。2.思維導引:【解析】選C。A項中小球只受重力和桿的彈力且處于靜止狀態(tài),由二力平衡可得小球受到的彈力應豎直向上,選項A錯誤;B項中若左邊的繩有拉力,則豎直向上的繩就會發(fā)生傾斜,所以左邊的繩沒有拉力,選項B錯誤;C項中球與球相接觸的彈力方向,垂直于過接觸點的公切面(即在兩球心的連線上),墻對球的彈力過球心垂直于墻,指向小球,選項C正確;D項中球與面接觸的彈力方向,過接觸點垂直于接觸面,指向球心,選項D錯誤。舉一反三分析表中A球的受力狀況。留意全部接觸面均光滑。母題變式1變式2變式3【解析】變式1變式2變式31.受力分析的四個步驟:2.受力分析的四種方法:方法步驟隔離法將所探討的對象從四周的物體中分別出來,單獨進行受力分析的方法整體法將加速度相同的幾個相互關聯(lián)的物體作為一個整體進行受力分析的方法假設法在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可先對其作出存在的假設,然后分析該力存在對物體運動狀態(tài)的影響來推斷該力是否存在動力學分析法對加速運動的物體進行受力分析時,應用牛頓運動定律進行分析求解的方法【加固訓練】(多選)如圖所示,在豎直向上的恒力F作用下,a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運動,則關于它們受力狀況的說法正確的是()A.a肯定受到4個力B.b可能受到4個力C.a與墻壁之間肯定有彈力和摩擦力D.a與b之間肯定有摩擦力【解析】選A、D。將a、b看成整體,其受力圖如圖甲所示,說明a與墻壁之間沒有彈力和摩擦力作用;對物體b進行受力分析,如圖乙所示,b受到3個力作用,所以a受到4個力作用?？键c二共點力平衡問題正交分解法的應用【典例2】(2024·全國卷Ⅱ)物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30°的固定斜面對上勻速運動,輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為33,重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500A.150kg B.1003kg C.200kg 【通型通法】1.題型特征:多力作用下,物體處于平衡狀態(tài)。2.思維導引:【解析】選A。對物塊受力分析如圖所示,由平衡條件得,沿斜面方向F-mgsin30°-f=0,沿垂直斜面方向N-mgcos30°=0,又f=μN,聯(lián)立方程解得m=150kg。故A正確,B、C、合成法或分解法的應用【典例3】(2024·全國卷Ⅲ)用卡車運輸質量為m的勻質圓筒狀工件,為使工件保持固定,將其置于兩光滑斜面之間,如圖所示。兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車上,傾角分別為30°和60°。重力加速度為g。當卡車沿平直馬路勻速行駛時,圓筒對斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2,則 ()A.F1=33mg,F2=3B.F1=32mg,F2=3C.F1=12mg,F2=3D.F1=32mg,F2=1【解析】選D。當卡車沿平直馬路勻速行駛時,圓筒工件受力平衡。對圓筒進行受力分析知圓筒受重力mg和斜面Ⅰ、Ⅱ的支持力F1′、F2′。將圓筒的重力mg沿著垂直于斜面Ⅰ和垂直于斜面Ⅱ方向上分解,則F1′=mgcos30°=32mg,F2=mgsin30°=12mg。由牛頓第三定律可知斜面對圓筒的支持力與圓筒對斜面的壓力大小相等,方向相反。故F1=32mg,F2=1【多維訓練】(2024·天津高考)2018年10月23日,港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習慣,在航道處建立了單面索(全部鋼索均處在同一豎直面內A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力,可以適當降低索塔的高度C.索塔兩側鋼索對稱且拉力大小相同時,鋼索對索塔的合力豎直向下D.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下,索塔兩側的鋼索必需對稱分布【解析】選C。以橋身為探討對象,鋼索對橋身拉力的合力與橋身的重力等大反向,即鋼索對索塔向下的壓力在數(shù)值上等于橋身的重力,增加鋼索的數(shù)量對索塔受到的向下的壓力無影響,因此A錯誤;由圖甲可知2Tcosα=Mg,當索塔高度降低后,α變大,cosα變小,故T變大,因此B錯誤;由對選項B的分析可知,當鋼索對稱分布時,2Tcosα=Mg,鋼索對索塔的合力豎直向下,因此C正確;如圖乙進行受力分析,由正弦定理可知,只要滿意FABsinα=FACsinβ,鋼索AC、AB的拉力FAC、FAB按平行四邊形定則進行合成,其合力的方向肯定是豎直向下的,所以鋼索不肯定要對稱分布,故D錯誤1.共點力平衡問題的分析步驟:2.整體法、隔離法的應用技巧:(1)不涉及系統(tǒng)內力時,優(yōu)先選用整體法。(2)應用隔離法,一般隔離“簡潔”的物體,如待求量少或受力少或處于邊緣的物體。(3)將整體法與隔離法有機結合、敏捷運用。(4)各“隔離體”間的關聯(lián)力,表現(xiàn)為作用力和反作用力,對于整體系統(tǒng)則是內力?！炯庸逃柧殹?2024·江蘇高考)如圖所示,一只氣球在風中處于靜止狀態(tài),風對氣球的作用力水平向右。細繩與豎直方向的夾角為α,繩的拉力為T,則風對氣球作用力的大小為 ()A.Tsinα B.C.Tsinα D.Tcosα【解析】選C。依據(jù)平衡條件可知繩對氣球拉力的水平重量與風對氣球的作用力平衡,由力的分解可知F風=Tsinα,選項C正確,A、B、D錯誤?？键c三動態(tài)平衡問題圖解法解平衡問題【典例4】(多選)(2024·全國卷Ⅰ)如圖,一粗糙斜面固定在地面上,斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止,則在此過程中 ()A.水平拉力的大小可能保持不變B.M所受細繩的拉力大小肯定始終增加C.M所受斜面的摩擦力大小肯定始終增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加【通型通法】1.題型特征:三力平衡且一力方向恒定。2.思維導引:【解析】選B、D。如圖所示,以物塊N為探討對象,它在水平向左拉力F作用下,緩慢向左移動直至細繩與豎直方向夾角為45°的過程中,水平拉力F漸漸增大,繩子拉力T漸漸增大,A錯誤,B正確;對M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面對下,則隨著繩子拉力T的增加,則摩擦力f也漸漸增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面對上,則隨著繩子拉力T的增加,摩擦力f可能先減小后增加,C錯誤,D正確?！径嗑S訓練】如圖所示,兩塊相互垂直的光滑擋板OP、OQ,OP豎直放置,小球a、b固定在輕彈簧的兩端。水平力F作用于b時,a、b緊靠擋板處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)保證b球不動,使擋板OP向右緩慢平移一小段距離,則 ()A.彈簧變長 B.彈簧變短C.力F變大 D.b對地面的壓力變大【解析】選A。選a球為探討對象,受力分析如圖所示,由畫出的平行四邊形可知,擋板的彈力N變小,彈力F彈漸漸減小,即彈簧的壓縮量變短,彈簧變長,選項A正確,B錯誤;選a球、b球整體為探討對象,由平衡條件可知,F變小,b對地面的壓力不變,選項C、D均錯。相像三角形解平衡問題【典例5】如圖所示,質量均可忽視的輕繩與輕桿承受彈力的最大值肯定,桿的A端用鉸鏈固定,光滑輕小滑輪在A點正上方,B端吊一重物G,現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端,用拉力F將B端緩慢上拉,在AB桿達到豎直前(均未斷),關于繩子的拉力F和桿受的彈力N的改變,推斷正確的是 ()A.F變大 B.F變小C.N變大 D.N變小【解析】選B。本題考查應用數(shù)學學問解決物理問題的實力。設物體的重力為G。以B點為探討對象,分析受力狀況,作出力圖,如圖所示。作出力N與F的合力F2,依據(jù)平衡條件得知,F2=F1=G。由△F2NB∽△OBA得NF2=ABAO,解得N=ABAOG,式中,AB、AO、G不變,則N保持不變,C、D錯誤;由△F2NB∽△OBA得NAB=FOB,OB減小,【多維訓練】如圖所示,固定在豎直平面內的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔。質量為m的小球套在圓環(huán)上。一根細線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉住。現(xiàn)拉動細線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移。在移動過程中手對線的拉力F和軌道對小球的彈力N的大小改變狀況是 ()A.F不變,N增大 B.F不變,N減小C.F減小,N不變 D.F增大,N減小【解析】選C。小球沿圓環(huán)緩慢上移過程,受重力G、拉力F、彈力N三個力處于平衡狀態(tài)。小球受力如圖所示,由圖可知△OAB∽△GFA,即:GR=FAB=NR,當A點上移時,半徑R不變,AB長度減小,故F減小,N不變,解析法分析動態(tài)平衡問題【典例6】如圖所示,光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內,A端與水平面相切。穿在軌道上的小球在拉力F作用下,緩慢地由A向B運動,F始終沿軌道的切線方向,軌道對球的彈力為N。在運動過程中 ()A.F增大,N減小 B.F減小,N減小C.F增大,N增大 D.F減小,N增大【解析】選A。分析小球受力如圖所示,由于F與N方向垂直,所以拉力F=mgsinθ,N=mgcosθ,隨著θ增大,F增大,N減小,A正確。【加固訓練】如圖所示,細繩一端與