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文檔簡介
重難點(diǎn)01力與物體的平衡 1.命題情境源自生產(chǎn)生活中的與力相關(guān)的情境,對(duì)生活生產(chǎn)中與力有關(guān)的問題平衡問題,要能從情境中抽象出物理模型,正確受力分析,畫出受力分析圖,正確利用力的平衡條件解決問題。2.立體情境增多,要培養(yǎng)會(huì)看畫立體圖,將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖。3.數(shù)學(xué)三角函數(shù)知識(shí)的利用在該類題中尤其突出,特別是像極值、臨界問題。還有一些特殊方法,例如利用正弦定理、余弦定理等處理問題。4.多個(gè)物體受力平衡時(shí)注意整體法和隔離法的應(yīng)用。5.轉(zhuǎn)動(dòng)的物體(非質(zhì)點(diǎn))達(dá)到平衡的條件:力矩和為零。三力平衡只有兩種情況不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)(力矩為0)。①三力平行:如非常輕(重力忽略)的天平秤②三力匯交(三力匯交原理)。(建議用時(shí):30分鐘)一、單選題1.(2023·河北保定·河北安國中學(xué)校聯(lián)考三模)如圖所示,彎折桿固定在豎直面內(nèi),水平,與間的夾角為,B球套在桿上,一根細(xì)線連接A、B兩球,另一根細(xì)線連接小球A與桿上的點(diǎn),連接在點(diǎn)的細(xì)線與水平方向的夾角為,連接A、B兩球的細(xì)線與桿垂直,B球剛好不下滑。已知A球質(zhì)量為2m,B球質(zhì)量為,兩小球均可視為質(zhì)點(diǎn),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則小球B與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()
A. B. C. D.【答案】B【解析】設(shè)連接點(diǎn)的細(xì)線拉力為,連接小球B的細(xì)線拉力為,對(duì)球研究,受力如圖:
有解得對(duì)B球研究有解得故選B。2.(2023·江蘇揚(yáng)州·統(tǒng)考三模)如圖所示為一拔樁機(jī)的設(shè)計(jì)示意圖,繩CDE與繩ACB連接于C點(diǎn)。在D點(diǎn)施加豎直向下的力F可將樁拔起。保持CD段繩水平,AC段繩豎直,更省力的措施是()
A.減小α角,增大β角 B.減小α角,減小β角C.增大α角,增大β角 D.增大α角,減小β角【答案】B【解析】對(duì)D點(diǎn)進(jìn)行受力分析,由受力平衡可得對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行受力分析,由受力平衡可得由于可得故更省力的措施是減小α角,減小β角。故選B。3.(2023·湖北省直轄縣級(jí)單位·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示,古代北方播種后,用驢拉兩個(gè)小石磙壓土埋麥種,以利于麥種發(fā)芽。簡化圖如圖乙所示,AB平行于輕桿CD,輕繩AC、BD長度相同。若輕繩長為2.01m,兩石磙相同,整體(含輕桿)的總質(zhì)量為21kg,與地面間的摩擦力大小是其對(duì)地面正壓力的,,,B、D兩點(diǎn)的高度差為1m,g取,不計(jì)其他摩擦,則石磙做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)每根輕繩上的拉力大小約為()
A.20.5N B.24.5N C.30.2N D.36.2N【答案】C【解析】過B點(diǎn)作CD的垂線,其垂足為E,由幾何關(guān)系可知,BE的長度約為2m。設(shè)輕繩所在平面與水平面的夾角為,兩輕繩上的拉力大小為F,合力為,石磙做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以其受力平衡,對(duì)兩石磙整體受力分析,有其中,,帶入數(shù)據(jù)解得由上述分析可知,設(shè)BD繩上的拉力與BE夾角為,則該夾角的余弦值為有解得故選C。4.(2023·北京海淀·??寄M預(yù)測(cè))如圖所示,大型起重機(jī)的吊鉤受到的力是一組共點(diǎn)力。設(shè)被起吊的重物的質(zhì)量為m,鋼絲繩與吊鉤的質(zhì)量忽略不計(jì),吊鉤下面懸掛重物的四根鋼絲繩對(duì)吊鉤的拉力大小依次為F1、F2、F3、F4,吊鉤上方的動(dòng)滑輪組對(duì)吊鉤的拉力大小為F5。重力加速度大小為g。在起重機(jī)將被起吊的重物向上勻速提升的過程中,下列判斷正確的是()A.F5大于mgB.F1、F2、F3、F4、F5的合力等于2mgC.F1、F2、F3、F4的大小均等于D.F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1【答案】D【解析】根據(jù)對(duì)稱性可知,F(xiàn)1、F2、F3、F4的大小均相等,與拉力F5等大反向,由平衡條件有A.可知F5等于mg,故A錯(cuò)誤;B.F1、F2、F3、F4、F5的合力等于0,故B錯(cuò)誤;C.F1、F2、F3、F4的大小均大于,故C錯(cuò)誤;D.由平衡條件推論可知,F(xiàn)2、F3、F4、F5的合力大小等于F1,故D正確。故選D。二、多選題5.(2023·廣西桂林·統(tǒng)考二模)如圖所示,帶正電的小球穿在一根不可伸長的光滑絕緣輕繩上,可自由滑動(dòng),整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。保持A端位置不變(兩桿間距合適,小球兩側(cè)繩子之間夾角始終小于180°)()A.將B端向上移動(dòng)一小段距離到B1,再次穩(wěn)定后繩子張力增大B.將B端向下移動(dòng)一小段距離到B2,再次穩(wěn)定后繩子張力增大C.將右邊豎直桿向左移動(dòng)一小段距離,再次穩(wěn)定后繩子張力減小D.將右邊豎直桿向右移動(dòng)一小段距離,再次穩(wěn)定后繩子張力減小【答案】AC【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析,如圖所示將重力和電場(chǎng)力合并為恒力F合,兩段繩子拉力等大且合力為F合。過A、B分別做平行于G的直線為等效絕緣桿,直線間距為d,設(shè)兩繩與F合夾角為θ,兩繩長度分別為L1、L2,則A.B移至B1時(shí),ab間距d增大,則θ變大,再次穩(wěn)定后繩子張力增大,A正確;B.B移至B2時(shí),d減小,θ減小,再次穩(wěn)定后繩子張力減小,B錯(cuò)誤;C.右桿左移,d減小,θ減小,再次穩(wěn)定后繩子張力減小,C正確;D.右桿右移,d增大,θ增大,再次穩(wěn)定后繩子張力增大,D錯(cuò)誤。故選AC。6.(2023·全國·二模)如圖所示,一玻璃清潔工人坐在簡易的小木板BC上,通過樓頂?shù)幕喓洼p質(zhì)繩索OA在豎直平面內(nèi)緩慢下降。工人兩腿并攏伸直,腿與豎直玻璃墻的夾角,在下降過程中角保持不變。玻璃墻對(duì)腳的作用力始終沿腿方向,小木板BC保持水平且與玻璃墻平行。某時(shí)刻輕繩OA與豎直玻璃墻的夾角,連接小木板的兩等長輕繩AB、AC的夾角,且與OA在同一傾斜平面內(nèi)。已知工人及工具的總質(zhì)量,小木板的質(zhì)量可忽略不計(jì),g取。工人在穩(wěn)定且未擦墻時(shí),下列說法正確的是()A.從該時(shí)刻起,工人在緩慢下移的過程中,繩OA的彈力增大B.從該時(shí)刻起,工人在緩慢下移的過程中,腳對(duì)墻的作用力增大C.此時(shí)若工人不觸碰輕繩,小木板受的壓力大小為D.此時(shí)若工人不觸碰輕繩,繩AB的張力大小為【答案】AC【解析】AB.對(duì)工人分析玻璃墻對(duì)腳的作用力方向不變,下滑過程中,繩與該作用力的夾角為銳角且減小,又合力等于重力不變,則繩OA的彈力增大,腳對(duì)墻的作用力減小,A正確,B錯(cuò)誤;C.玻璃墻對(duì)腳的作用力為此時(shí)若工人不觸碰輕繩,人受重力、玻璃墻對(duì)腳的作用力以及小木板的支持力,則小木板對(duì)工人的支持力為C正確;D.由題意可知,繩AB、AC拉力相等,夾角為,因?yàn)楣と耸懿Aπ毕蛏系淖饔昧Γ瑒t繩AB拉力大小不等于重力,即不等于700N,D錯(cuò)誤。故選AC。三、解答題7.(2024·河南信陽·信陽高中??家荒#┙陙?,垃圾分類整治力度逐年加強(qiáng),垃圾運(yùn)輸車的“抓臂”將垃圾桶豎直夾起,再將垃圾桶內(nèi)垃圾傾斜倒入車斗。已知垃圾桶質(zhì)量,桶內(nèi)垃圾質(zhì)量,兩個(gè)“抓手”與桶外壁間的動(dòng)摩擦因數(shù),垃圾與內(nèi)曈間的動(dòng)摩摖因數(shù)為,垃圾桶搭至車尾部,卸除“抓手”彈力后,斜向下至少傾斜到與水平面成時(shí)才能將垃圾倒出。重力加速度取,將垃圾桶視為豎直圓柱體。求:(1)若垃圾桶不會(huì)豎直滑脫,每個(gè)“抓手”至少要給側(cè)壁多大的彈力;(2)的大小。
【答案】(1)250N;(2)0.75【解析】(1)若垃圾桶不會(huì)豎直滑脫,桶壁兩側(cè)所受兩個(gè)最大靜摩擦力的合力應(yīng)大于等于垃圾桶總重力,即又聯(lián)立得(2)垃圾在傾斜的桶內(nèi)被倒出的過程中,只與下面內(nèi)側(cè)壁之間存在彈力和摩擦力,桶傾斜至?xí)r垃圾將要下滑,有代入數(shù)據(jù)得8.(2022·重慶沙坪壩·重慶南開中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè))2022年夏季的重慶驕陽似火,為保證空調(diào)冷氣不外漏,很多辦公室都安裝了簡易自動(dòng)關(guān)門器,該裝置的原理可以簡化為用一彈簧拉著的門,某次門在關(guān)閉時(shí)被卡住,細(xì)心的小明發(fā)現(xiàn)了門下縫隙處塞緊了一個(gè)木楔,側(cè)面如圖所示,已知木楔質(zhì)量為m,其上表面可視作光滑,下表面與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,木楔上表面與水平地面間夾角為,重力加速度為g,木楔尺寸比門小很多,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力。(1)若門推動(dòng)木楔在地板上緩慢勻速移動(dòng),求門下端對(duì)木楔上表面的壓力大?。唬?)小明研究發(fā)現(xiàn),存在臨界角,若木楔傾角,不管用多大力推門,塞在門下縫隙處的木楔都能將門卡住而不再運(yùn)動(dòng),求這一臨界角的正切值?!敬鸢浮浚?);(2)【解析】(1)對(duì)木楔受力分析受到重力,壓力,支持力和摩擦力,如圖所示若門推動(dòng)木楔在地板上緩慢勻速移動(dòng),豎直方向水平方向最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力聯(lián)立解得(2)不管用多大力推門,塞在門下縫隙處的木楔都能將門卡住而不再運(yùn)動(dòng),即若木楔質(zhì)量較小,可得故臨界角的正切值為一、力學(xué)中的平衡問題1.研究對(duì)象選取的兩點(diǎn)技巧(1)采用整體法進(jìn)行受力分析時(shí),要注意系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的狀態(tài)應(yīng)該相同。(2)當(dāng)直接分析一個(gè)物體的受力不方便時(shí),可轉(zhuǎn)移研究對(duì)象,先分析另一個(gè)物體的受力,再根據(jù)牛頓第三定律分析該物體的受力,此法叫“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”。2.求解平衡問題的常用方法二力平衡法、合成法、正交分解法、相似三角形法、正弦定理法、圖解法等。二、電磁場(chǎng)中的平衡問題1.基本原則解決電磁學(xué)中的平衡問題,要把握“電學(xué)搭臺(tái),力學(xué)唱戲”的破題原則,要結(jié)合電磁學(xué)的基本規(guī)律和力學(xué)的受力分析及平衡條件解題。2.四點(diǎn)注意(1)求解點(diǎn)電荷間的作用力大小要運(yùn)用庫侖定律。(2)安培力方向的判斷要先明確磁場(chǎng)方向、電流方向,再用左手定
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