2018高中物理 牛顿定律应用专题 11 相似三角形分析动态平衡问题学案 新人教版必修1.doc

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资源描述
相似三角形分析动态平衡问题(答题时间:30分钟)1. 如图所示,轻弹簧的一端与物块P相连,另一端固定在木板上。先将木板水平放置,并使弹簧处于拉伸状态,缓慢抬起木板的右端,使倾角逐渐增大,直至物块P刚要沿木板向下滑动,在这个过程中,物块P所受静摩擦力的大小变化情况是()A. 先保持不变B. 一直增大C. 先增大后减小D. 先减小后增大2. 如图所示,在斜面上放两个光滑球A和B,两球的质量均为m,它们的半径分别是R和r,球A左侧有一垂直于斜面的挡板P,两球沿斜面排列并处于静止状态,下列说法正确的是()A. 斜面倾角一定,Rr时,R越大,r越小,则B对斜面的压力越小B. 斜面倾角一定,Rr时,两球之间的弹力最小C. 斜面倾角一定时,无论半径如何,A对挡板的压力一定D. 半径一定时,随着斜面倾角逐渐增大,A受到挡板的作用力先增大后减小3. 半径为的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,滑轮到球面的距离为,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图所示,现缓慢地拉绳,在使小球由到的过程中,半球对小球的支持力和绳对小球的拉力的大小变化的情况是()A. 变大,变小B. 变小,变大C. 变小,先变小后变大D. 不变,变小4. 竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A,在Q的正上方的P点用细线悬挂一质点B,A、B两点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成角,由于漏电使A、B两质点的电量逐渐减小,在电荷漏空之前悬线对悬点P的拉力T大小()A. 变小B. 变大C. 不变D. 无法确定5. 如图所示,两球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,球B用长为L的细绳悬于O点,球A固定在O点正下方,且点O、A之间的距离恰为L,系统平衡时绳子所受的拉力为F1。现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为()A. F1F2 B. F1F2 C. F1r时,R越大,r越小,斜面对B的弹力越大,选项A错误。3. D 解析:如图所示对小球:受力平衡,由于缓慢地拉绳,所以小球运动缓慢视为始终处于平衡状态,其中重力不变,支持力,绳子的拉力一直在改变,但是总形成封闭的动态三角形(图中小阴影三角形)。由于在这个三角形中有四个变量:支持力的大小和方向、绳子的拉力的大小和方向,所以还要利用其他条件。实物(小球、绳、球面的球心)形成的三角形也是一个动态的封闭三角形(图中大阴影三角形),并且始终与三力形成的封闭三角形相似,则有如下比例式:可得:运动过程中变小,变小。 运动中各量均为定值,故支持力不变。综上所述,正确答案为选项D。4. C 解析:有漏电现象,减小,则漏电瞬间质点的静止状态被打破,必定向下运动。对小球漏电前和漏电过程中进行受力分析如图所示。由于漏电过程缓慢进行,则任意时刻均可视为平衡状态。三力作用构成动态下的封闭三角形,而对应的实物质点、及绳墙和点构成动态封闭三角形,且有如下图所示不同位置时阴影三角形的相似情况。则有相似比例:可得:变化过程、均为定值,所以不变。正确答案为。5. B 解析:以小球B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件可知,弹簧的弹力N和绳子的拉力F的合力F合与重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,作出力的合成力如图。由三角形相似得,又由题OA=OB=L,得F=F合=mg,可见,绳子的拉力F只与小球B的重力有关,与弹簧的劲度系数k关,所以得到F1=F2。故选B。6. AC 解析:以结点B为研究对象,分析受力情况,作出力的合成图如图。根据平衡条件知,F、N的合力F合与G大小相等、方向相反。据三角形相似得,又F合=G得,现使BCA缓慢变小的过程中,AB变小,而AC、BC不变,则得到F变小,N不变,所以绳子越来越不容易断,作用在BC杆上的压力大小不变。选项B、D错误,A、C正确。7. B 解析:在手臂OA沿水平方向缓慢移到A位置的过程中,人的受力情况如图所示:由图可知FA是逐渐减小的,但不一定小于运动员的重力,选项A、C错误;FB是逐渐减小的,选项D错误;FA与FB的合力始终等于人的重力,大小不变,选项B正确。8. AB 解析:以Q为研究对象,受重力GQ、P对Q的弹力FP、M板对Q的弹力F1的作用而平衡,如图所示:当Q下移时,FP的方向顺时针偏转,由图可知,挡板的弹力逐渐增大(由图中F1变为F2),P对Q的弹力也逐渐增大(由图中AB1变为AB2),故选项A对,选项C错。Q所受合力始终为零。9. F1逐渐变小,F2先变小后变大。(当F2F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小)解析:由于挡板是缓慢转动的,可以认为每个时刻小球都处于静止状态,因此所受合力为零。应用三角形定则,G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角形,其中G的大小、方向始终保持不变;F1的方向不变;F2的起点在G的终点处,而终点必须在F1所在的直线上,由图可知,挡板逆时针转动90的过程中,F2矢量也逆时针转动90,因此F1逐渐变小,F2先变小后变大。(当F2F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小)
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