2019-2020年高考物理第一轮复习 补充资料 第2单元 相互作用3 共点力的平衡及其应用.doc

2019-2020年高考物理第一轮复习 补充资料 第2单元 相互作用3 共点力的平衡及其应用一知识点1共点力的平衡2力矩平衡3动态平衡二典例解析1共点力的平衡【例1】（xx年广东卷）图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA 、FB，灯笼受到的重力为 G下列表述正确的是 AFA一定小于G BFA与FB大小相等 CFA与FB是一对平衡力 DFA与FB大小之和等于G变式：（xx年广东卷）如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角为45，日光保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为45o45oAG和GB和C和D和【例2】(xx重庆卷)如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角。若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为AGBGsinCGcosDGtan甲乙OPAB变式：如图所示，两密度均为光滑球用轻绳悬挂在天花板上，其中甲球半径为R，乙球半径为r，PA=PB=，PA与竖直方向夹角，PB与竖直方向夹角，重力加速度为g。求：（1）系统静止时OP绳的张力。 （2）与满足什么关系？【例3】（xx年江苏卷）如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成角，则每根支架中承受的压力大小为w w w.ks5 u .c om（A）（B）（C）（D）变式：如图所示，三根不可伸长的相同的轻绳，一端系在半径为R0的环1上，彼此间距相等绳穿过半径为R0的第3个圆环，另一端用同样方式系在半径为2R0的圆环2上环1固定在水平面上，整个系统处于平衡试求第2个环中心与第3个环中心的距离（三个环都是用同种金属线制作的，摩擦不计）2力矩平衡【例4】两球A、B带同种电荷，A质量为1，带电为q1，B质量为m2，带电为q2。平衡如图所示，两球处于同一水平线上，两边q1=q2。则(1)两小球的质量关系为 ；(2)若A质量为1=m，B质量为m2=2，则q1和q2关系是 。变式：如图所示，光滑圆弧形环上套有两个质量不同的小球A和B两球之间连有弹簧，平衡时圆心O与球所在位置的连线与竖直方向的夹角分别为和，求两球质量之比。ABO【例5】AB工O如图所示，质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，求：开始转动后B球可能达到的最大速度vm。变式：已知如图，匀强电场方向水平向右，场强E=1.5106V/m，丝线长=40cm，上端系于O点，下端系质量为m=1.010-4kg，带电量为q=+4.910-10C的小球，将小球从最低点A由静止释放，求：OACBE小球摆到最高点时丝线与竖直方向的夹角多大？摆动过程中小球的最大速度是多大？(g=9.8m/s2)3动态平衡 （1）三角形法【例6】如图所示，均匀小球放在光滑竖直墙和光滑斜木板之间，木板上端用水平细绳固定，下端可以绕O点转动，在放长细绳使板转至水平的过程中(包括水平) A小球对板的压力逐渐增大且恒小于球的重力B小球对板的压力逐渐减小且恒大于球的重力C小球对墙的压力逐渐增大D小球对墙的压力逐渐减小变式：（xx年新课标）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中AN1始终减小，N2始终增大 BN1始终减小，N2始终减小CN1先增大后减小，N2始终减小DN1先增大后减小，N2先减小后增大【例7】AB（活节问题）如图33所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问： 绳中的张力T为多少? A点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?（变式：A点水平向右移动呢？）变式：（死节问题）建筑工人要将建筑材料送到高处，常在楼顶装置一个定滑轮（图中A处但未画出），用绳AC通过滑轮将建筑材料送到某一高处，为了防止建筑材料与墙壁相碰，站在地面上的工人还另外用绳子CD拉住材料(手的位置不变)，使它与竖直面保持一定的距离L（如图所示），若不计两根绳的重力，在建筑材料提起的过程中，绳AC和CD的拉力F1和F2的大小变化情况是 AF1增大，F2增大BF1增大，F2不变 CF1增大，F2减小DF1减小，F2减小（2）相似形法【例8】（活杆问题）如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A，用力F拉绳，开始时BCA90，现使BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC。此过程中，杆BC所受的力（ ）A大小不变B逐渐增大C逐渐减小D先增大后减小变式：（活杆问题不稳平衡）如图所示，杆BC的B端铰接于竖直墙上，另一端C为光滑定滑轮，重物G上系一细绳跨过滑轮后固定于墙上A点，杆恰好平衡，现将绳A端沿墙下移，重新平衡后，有A绳的拉力增大，BC杆受压力增大 B绳的拉力不变，BC杆受压力减小 C绳的拉力不变，BC杆受压力增大 D绳的拉力减小，BC杆受压力不变 （3）画圆法【例9】半圆柱体P放在粗糙的水平面上，有一挡板MN，延长线总是过半圆柱体的轴心O，但挡板与半圆柱不接触，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图是这个装置的截面图，若用外力使MN绕O点缓慢地顺时针转动，在MN到达水平位置前，发现P始终保持静止，在此过程中，下列说法中正确的是AMN对Q的弹力逐渐增大BP、Q间的弹力先减小后增大C地面对P的弹力逐渐增大DQ所受的合力逐渐增大变式：（xx届岳阳市一中模拟1）18如图所示，内壁光滑的半球形碗内有一过球心的挡板OA，挡板上放置一质量为m光滑小球，当挡板绕O点由A点缓慢转到B点的过程中，下列判断正确的是A碗壁对球的支持力增大，挡板对球的支持力增大B碗壁对球的支持力增大，挡板对球的支持力减小C碗壁对球的支持力增小，挡板对球的支持力增大D碗壁对球的支持力不变，挡板对球的支持力减小（3）解析法与合成法（摩擦角）F【例10】（摩擦角问题）（xx年辽宁宁夏卷）水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为（0F2CF1=F2D因k1、k2大小关系未知，故无法确定10（相似三角形法C483）如图所示，在定滑轮C正下方h=0.50m的A处固定一电量为Q3.010-5C的点电荷，电量为q1.010-6C的带电小球B，用绝缘细线栓着，细线跨过定滑轮，另一端用适当大小的力拉住，使小球处于静止状态，这时球到滑轮间的线长l=0.40m，小球与A点的距离为R0.30m。（静电力恒量K=9.0109Nm2/C2，环境可视为真空，滑轮很小，不计一切摩擦），求：（1）两电荷间的库仑力的大小和小球所受的重力的大小（2）缓慢拉动细线直到小球刚到滑轮的正下方，试证明这个过程中小球到A点的距离保持不变（即小球B绕A做圆周运动）。（3）缓慢拉动细线直到小球刚到滑轮的正下方过程中，拉力所做的功是多少？11如图所示，均匀光滑的小球放在光滑斜面与木板之间，斜面固定，当木板在竖直位置慢慢转至水平位置的过程中，则（ ）A小球对木板的压力不断减小B小球对木板的压力先减小后增大C小球对斜面的压力不断减小OABCDD小球对斜面的压力先减小后增大12如图所示，小球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将：A逐渐变大B逐渐变小C先增大后减小D先减小后增大13（xx潍坊模拟）半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图所示是这个装置的截面图现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止则在此过程中，下列说法中正确的是AMN对Q的弹力逐渐减小BP对Q的弹力逐渐增大C地面对P的摩擦力逐渐增大DQ所受的合力逐渐增大14（死节问题）重力为G的重物D处于静止状态。如图所示，AC和BC 两段绳子与竖直方向的夹角分别为和，90。现保持角不变，改变角，使角缓慢增大到90，在角增大过程中，AC的张力T1，BC的张力T2的变化情况为AT1逐渐增大，T2也逐渐增大BT1逐渐增大，T2逐渐减小CT1逐渐增大，T2先增大后减小DT1逐渐增大，T2先减小后增大15（死节问题）如图所示，AO、BO和CO三根绳子能承受的最大拉力相等，O为结点，OB与竖直方向夹角为，OA水平，悬挂物质量为m。 求 OA、OB、OC三根绳子拉力的大小 。 A点向上移动少许，O点位置不变，重新平衡后，绳中张力如何变化？OBAC16（力矩平衡或共点力平衡）如图所示，足够长的均匀木棒AB的A端铰于墙上，悬线一端固定，另一端套在木棒上跟棒垂直，并使棒保持水平。如改变悬线的长度使套逐渐向右移动，但仍保持木棒水平，则悬线所受拉力大小将A逐渐变小B先逐渐变大后又逐渐变小C逐渐变大D先逐渐变小后又逐渐变大17如图所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G=40N，绳长L=2.5m，OA=1.5m，求绳中张力的大小，并讨论：（1）当B点位置固定，A端缓慢左移时，绳中张力如何变化？（2）当A点位置固定，B端缓慢下移时，绳中张力又如何变化？图41ABCGOABCGDF1F2F3O图42ABCGDF1F2F3OAD图43ABCGDF1F2F3OCB图4418如图，三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球保持静止，A、D间细绳是水平的，现对B球施加一个水平向右的力F，将B缓缓拉到图中虚线位置，这时三根细绳张力TAC、TAD、TAB的变化情况是ATAC、TAD、TAB都变大BTAD和TAB变大，TAC不变CTAC和TAB变大，TAD不变DTAC和TAD变大，TAB不变19在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A， A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中AF1保持不变，F3缓慢增大BF1缓慢幼大，F3保持不变CF2缓慢增大，F3缓慢增大DF2缓慢增大，F3保持不变20（相似三角形法）光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示。现缓慢的拉绳，在小球沿球面由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是：FABCOAN变大，T变小BN变小，T变大CN变小，T先变大后变小DN不变，T变小21（岳阳市一中xx届第2次周考）如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。设手对线的拉力为F，圆环对小球的弹力为N，现拉动细线，使小球从圆环的最低点附近沿圆环缓慢上移。下列对移动过程的分析正确的是FOAF不变，N增大BF减小，N减小CF的最大值接近2mgDN先沿半径向内，后沿半径向外22半圆形支架BCD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化？23如图所示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端栓一个钢球P，球处于静止状态。现对球施加个方向向右的外力F，使球缓慢偏移，在移动中的每一个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角。故最后不能表达成9C 10略11BC12D13BC14D15TOA=mgtanTOB=mg/cosTOC =mg TOA变小TOB变小TOC不变16D 若杆长只有绳长的2倍，且悬点在杆中点的上方，则力单调变化17略18，B19C20D21C22TOA变小TOB 先变小后变大23D 排除法24D25BC26D27D28B29B30D 关键是竖直方向的受力平衡与BC绳和F均无关。31B32D33B34AC35关键是F弹y 不变，故FN不变，Ff不变。 36D变式：A 方法1（解析法）：小车静止时，橡皮筋弹力等于小球重力F1=mg，小球在悬点下竖直距离：L1=L0+mg/k；小车以一定加速度运动时，小球稳定地偏离竖直方向某一角度，此时橡皮筋弹力为F2，对于小球在竖直方向有：F2cos=mg，则小球在悬点下竖直距离：L2=(L0+mg/kcos)cos= L0 cos+mg/k，故L1L2，即小球一定升高。A正确。方法2（图解法）： 四好题收集（请同学们把自己遇到的与这一节内容相关的经典好题整理收集于此栏）