2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题1考向2动态平衡课件
展开(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α (α> )。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中( )A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小
A、D 以重物为研究对象,它受三个力即重力mg 、绳OM段的拉力FO、 NM段的拉力FN的作用处于平衡状态。考虑到力mg不变,FO与FN的夹角不变,当FO由竖直向上变为水平向左时,作出如图所示的力矢量图,由图可知:FN一直变大,FO先变大后减小。
【真题解码】(1)审题破题眼:
(3)命题陷阱点:陷阱1:不能抓住题目的题型特征——重力不变,OM和MN夹角不变,不知道是用图解法,还是用解析法、相似三角形法解题。陷阱2:不能规范作出力的动态分解图,对各力变化进行错误分析。
【核心必备】动态平衡问题的分析过程与处理方法(1)一般思路:把“动”化为“静”,“静”中求“动”。(2)分析动态平衡问题的方法。
提醒:相似三角形的易错点在于不能正确地进行受力分析,找不到力三角形和几何三角形相似。
【答题模板】 静态平衡问题的解题流程
1.(动态平衡与动滑轮问题)如图所示为建筑工地一个小型起重机起吊重物的示意图。一根轻绳跨过光滑的动滑轮,轻绳的一端系在位置A处,动滑轮的下端挂上重物,轻绳的另一端挂在起重机的吊钩C处,起吊重物前,重物处于静止状态。起吊重物过程是这样的:先让吊钩从位置C竖直向上缓慢地移动到位置B,然后再让吊钩从位置B水平向右缓慢地移动到D,最后把重物卸在某一个位置。则关于轻绳上的拉力大小变化情况,下列说法正确的是( )
A.吊钩从C向B移动过程中,轻绳上的拉力不变B.吊钩从B向D移动过程中,轻绳上的拉力变小C.吊钩从C向B移动过程中,轻绳上的拉力变大D.吊钩从B向D移动过程中,轻绳上的拉力不变
A 由C到B时,两绳夹角不变,由滑轮受力平衡知,绳子拉力不变,由B到D时,两绳夹角θ增大,由滑轮受力平衡得2FTcs =mg,绳子拉力变大。故A正确。
2.(动态平衡与定滑轮问题)甲、乙两人用两绳aO和bO通过装在P楼和Q楼楼顶的定滑轮,Oa与Ob夹角小于90°,将质量为m的物块由O点沿Oa直线缓慢向上提升,如图所示。则在物块由O点沿直线Oa缓慢上升过程中,以下判断正确的是( )A.aO绳和bO绳中的弹力都逐渐减小B.aO绳和bO绳中的弹力都逐渐增大C.aO绳中的弹力先减小后增大,bO绳中的弹力一直在增大D.aO绳中的弹力一直在增大,bO绳中的弹力先减小后增大
D 以物块为研究对象,分析受力情况:重力G、绳bO的拉力F和绳aO的拉力FT,由平衡条件得知,F和FT的合力与G大小相等、方向相反,当将物块沿直线Oa向上缓慢移动,aO绳方向不变则FT方向不变,bO绳绕O点逆时针转动,作出转动过程三个位置力的合成图如图所示,由F3到F2到F1的过程,由图可以看出aO绳弹力FT一直变大,bO绳弹力F先减小后变大,故D正确。
3.(多物体动态平衡)如图所示,粗糙水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上,现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块,在圆球与地面接触之前,下面的相关判断正确的是( )A.球对墙壁的压力逐渐减小B.地面对长方体物块的支持力逐渐增大C.地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大D.水平拉力F逐渐减小
D 对小球受力分析,如图甲所示,小球受力平衡,则有FN2= ,FN1=Gtanθ,物块缓慢向右移动时θ增大,即FN1、FN2均增大,由牛顿第三定律,球对墙压力增大,选项A错误;以小球和长方体物块整体为对象进行受力分析,地面支持力与总重力平衡,滑动摩擦力f=μG总,选项B、C错误;以物块为对象受力分析如图乙所示,物块受力平衡,则水平方向有f=F+FN2′sinθ,根据牛顿第三定律可知,由于FN2增大,则FN2′增大,此时f不变,则F减小,选项D正确。
4.(定夹角平衡)(多选)如图所示,将两块光滑平板OA、OB固定连接,构成顶角为60°的楔形槽,楔形槽内放置一质量为m的光滑小球,整个装置保持静止,OA板与水平面的夹角为15°。现使楔形槽绕O点顺时针缓慢转动至OA板竖直,重力加速度大小为g,则转动过程中( )A.OB板对小球的作用力一直在增大B.OA板对小球的作用力一直在减小C.OA板对小球作用力的最大值为 mgD.当OB板对小球的作用力大小为mg时,OA板对小球的作用力大小也为mg
A、C、D 对小球受力分析,其受重力mg、OA板的支持力FNA,OB板的支持力FNB,三个力构成首尾相连的矢量三角形,其中支持力FNA和FNB之间的夹角不变,重力的大小和方向都不变,当OB板在竖直位置时,小球重力与OB板的支持力的夹角为90 °,以此时OA板的支持力大小为直径画圆,则三个力构成的矢量三角形为该圆的内接三角形,如图所示。在OB板从开始位置转动到竖直位置,即FNB从1转动到2的过程
中,FNA增大,FNB也增大,在OB板从竖直位置继续转动到OA板竖直,即FNB从2转动到4的过程中,FNA减小,FNB增大,故整个过程中,OA板对小球的作用力先增大后减小,而OB板对小球的作用力一直在增大,A正确,B错误;当OB板在竖直位置时,OA板对小球的作用力最大,根据平衡条件得FNAm= C正确。当小球的球心与O点的连线竖直时,根据几何关系可知,两平板对小球的作用力大小相等,此时FNA=FNB=mg,D正确。
【提分组 越过重本线】1.一物块用轻绳AB悬挂于天花板上,用力F拉住套在轻绳上的光滑小圆环O(圆环质量忽略不计),系统在图示位置处于静止状态,此时轻绳OA与竖直方向的夹角为α,力F与竖直方向的夹角为β。当缓慢拉动圆环使α(0°<α<90°)增大时( )A.F变大,β变大 B.F变大,β变小C.F变小,β变大D.F变小,β变小
B 圆环受到三个力,拉力F以及两个绳子的拉力FT,三力平衡,故两个绳子的拉力的合力与拉力F始终等大、反向、共线,由于两个绳子的拉力等于物块的重力,α增大时,两拉力夹角越小,合力越大,且合力在角平分线上,故拉力F逐渐变大,由于始终与两绳拉力的合力反向,故拉力F逐渐竖直,β逐渐变小,故选B。
2.有甲、乙两根完全相同的轻绳,甲绳A、B两端按图甲的方式固定,然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于甲轻绳上,当滑轮静止后,设甲绳子的张力大小为FT1;乙绳D、E两端按图乙的方式固定,然后将同样的定滑轮且挂有质量为M的重物挂于乙轻绳上,当滑轮静止后,设乙绳子的张力大小为FT2。现甲绳的B端缓慢向下移动至C点,乙绳的E端缓慢向右移动至F点,在两绳的移动过程中,下列说法正确的是( )A.FT1、FT2都变大B.FT1变大、FT2变小C.FT1、FT2都不变D.FT1不变、FT2变大
D 设绳子总长为L,两堵竖直墙之间的距离为s,左侧绳长为L1,右侧绳长为L2。由于绳子上的拉力处处相等,所以两绳与竖直方向夹角相等,设为θ,则由几何知识,得:s=L1sinθ+L2sinθ=(L1+L2)sinθ,又L1+L2=L,得到sinθ= ;设绳子的拉力大小为FT,重物的重力为G。以滑轮为研究对象,根据平衡条件得2FTcsθ=G,解得:FT= ;可见,对题图甲,当绳子右端慢慢向下移时,s、L没有变化,则θ不变,绳子拉力FT1不变;对题图乙,当绳子的右端从E向F移动的过程中,由于绳子的长度不变,所以两个绳子之间的夹角θ增大,csθ减小,则绳子拉力FT2增大,故A、B、C错误,D正确。
3.如图所示,两个小球a、b的质量均为m,用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为30°,已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则弹簧的最短伸长量为( )
B 以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,如图。根据平衡条件得知:F与FT的合力与重力mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子Oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值为:F=kx=2mgsinθ=mg,则弹簧的最短伸长量为x= ,故B正确。
4. 如图所示,小球A、B通过一条细绳跨过定滑轮连接,它们都穿在一根竖直杆上。当两球平衡时,连接两球的细绳与水平方向的夹角分别为θ和2θ。假设装置中的各处摩擦均不计,则A、B球的质量之比为( )A.2csθ∶1B.1∶2csθC.tanθ∶1D.1∶2sinθ
B 分别对A、B两球受力分析,运用合成法,如图: 由几何知识得:FTsinθ=mAg,FTsin2θ=mBg,故mA∶mB=sin θ∶sin 2θ=1∶2csθ,故选B。
5.(多选)如图所示,自重不计的横梁,可伸缩的一端固定在墙壁上的A点,另一端B点用绳悬挂在墙壁上的C点,当重为G的物体由挂在梁上的B点处且随B点逐渐移至A点的过程中,横梁始终保持静止。问此过程中,A点对横梁作用力FN的大小和CB绳对横梁的拉力FT的大小是如何变化的( )A.FN先增大后减小 B.FT一直减小C.FN一直减小D.FT先减小后增大
B、C 对B点受力分析,受重物的拉力,横梁的支持力和细线的拉力,如图所示,根据平衡条件,有FT= ,F=Gtanθ,当重为G的物体由挂在梁上的B点处逐渐移至A点的过程中,θ减小,故F减小,FT也减小;由于横梁处于平衡状态,故A点处对横梁作用力FN与F等大,也减小,B、C正确。
6.光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆,小球通过轻绳与细杆相连,此时轻绳处于水平方向,球心恰位于圆弧形细杆的圆心处,如图所示。将悬点A缓慢沿杆向上移动,直到轻绳处于竖直方向,在这个过程中,轻绳的拉力( )A.逐渐增大B.大小不变C.先减小后增大D.先增大后减小
C 当悬点A缓慢向上移动过程中,小球始终处于平衡状态,小球所受重力mg的大小和方向都不变,支持力FN的方向不变,对小球进行受力分析如图所示,由图可知,拉力FT先减小后增大,C项正确。
【博分组 冲击双一流】7.(一题多解)如图所示,墙上有两个钉子a和b,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点,另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳上距a端 的c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac段正好水平,则重物和钩码的质量比 为( )
C 解法一(力的效果分解法):钩码的拉力F等于钩码重力m2g,将F沿ac和bc方向分解,两个分力分别为Fa、Fb,如图甲所示,其中Fb=m1g,由几何关系可得csθ= ,又由几何关系得csθ= ,联立解得
解法二(正交分解法):绳圈受到Fa、Fb、F三个力作用,如图乙所示,将Fb沿水平方向和竖直方向正交分解,由竖直方向受力平衡得m1gcsθ=m2g;由几何关系得csθ= ,联立解得
8.(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( ) A.绳的右端上移到b′,绳子拉力不变B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
A、B 设两杆间距离为d,绳长为l,Oa、Ob段长度分别为la和lb,则l=la+lb,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图所示。绳子中各部分张力相等,FTa=FTb=FT,则α=β。对O点受力分析可得2FTcsα=mg,d=lasinα+lbsinβ =lsinα,即sinα= ,FT= ,当绳右端上移或两端高度差减小时,d和l均不变,则sinα为定值,α为定值,csα为定值,绳子的拉力保持不变,故A正确,C错误;将杆N向右移一些,d增大,则sin α增大,csα减小,绳子的拉力增大,故B正确;若换挂质量更大的衣服,d和l均不变,绳中拉力增大,但衣服的位置不变,D错误。
9.如图所示,两块固定且相互垂直的光滑挡板POQ,OP竖直放置,OQ水平,小球a、b固定在轻弹簧的两端,现有一个水平向左的推力,作用于b上,使a、b紧靠挡板处于静止状态。现用力F推动小球b,使之缓缓到达b′位置,则( )A.推力F变大 B.b对OQ的压力变大C.弹簧长度变短D.弹簧长度变长
D 隔离a分析受力情况,设此时a、b间作用力与水平方向的夹角为θ,如图所示:由力的平衡条件可得:
小球到达b′位置,当a、b重新处于静止状态时,由几何关系可知,θ增大,则sinθ、tanθ增大,F′减小,FN减小,根据胡克定律可知弹簧的形变量变小,所以弹簧长度变长,故D正确,C错误;对ab的整体受力分析如图所示: 由共点力的平衡条件可知,a、b重新处于静止状态前后,OQ挡板对b的支持力始终和a、b的总重力大小相等,保持不变,推力F=FN在减小,故A、B错误。
10.一小孩在放风筝的过程中保持原地不动,刚开始时风筝悬停于a点,小孩继续放线,后来风筝悬停于b点,如图所示,若在a、b两点时风对风筝的作用力方向相同,线的质量不计,则前后两个位置相比( )A.线的张力变大B.风对风筝的作用力变大C.小孩对地面的压力变大D.小孩对地面的摩擦力变大
C 风筝受力情况如图,则风筝从a点到b点时,绳的张力减小,风对风筝的作用力减小,A、B错误;小孩对地面的压力FN=Mg-FTsinθ(其中θ是线与水平方向的夹角)因为FT和θ均减小,可知FN变大,小孩对地面的压力变大,C正确;对小孩和风筝的整体分析,水平方向f=Fcsα(其中α是风力的方向与水平方向的夹角),则因为α不变,F减小,则f减小,D错误。故选C。
11.如图所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂质量为m的物块A,另一端系一位于固定光滑斜面上的质量为2m的物块B,斜面倾角θ=45 °,外力F沿斜面向上拉物块B,使物块B由滑轮正下方位置缓慢运动到和滑轮等高的位置,则( )A.细绳OO′的拉力逐渐增大B.细绳对物块B的拉力逐渐变大C.斜面对物块B的支持力逐渐变大D.外力F逐渐变大
D 物块缓慢移动,整体都处于平衡状态,则绳OO′的拉力等于下面绳对A的拉力和绳对B的拉力的合力,由于绳对A的拉力和绳对B的拉力大小相等,都等于物块A的重力的大小,但是由于物块B上移,导致二者之间的夹角变大,则根据平行四边形定则可知合力变小,即绳OO′的拉力逐渐减小,故A、B错误;物块B未运动前,对物块B受力分析如图所示,当物块B上移时,α先减小后增大,在垂直斜面方向根据平衡方程可知:斜面对物块B的支持力先减小后增大,在沿斜面方向根据平衡条件可知外力F逐渐变大,故C错误、D正确。
12.某体育场看台的风雨棚是钢架结构的,两侧倾斜钢柱用固定在其顶端的钢索拉住,下端用铰链与水平地面连接,钢索上有许多竖直短钢棒将棚顶支撑在钢索上,整个系统左右对称,结构简化图如图所示。假设钢柱与水平地面所夹锐角为60°,钢索上端与钢柱的夹角为30°,钢索、短钢棒及棚顶的总质量为m,重力加速度为g。则钢柱对钢索拉力的大小为( )A. mgB.mgC. mgD.2mg
2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题5考向1动量定理的理解和应用课件: 这是一份2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题5考向1动量定理的理解和应用课件,共17页。PPT课件主要包含了研透真题·破题有方,必备知能·融会贯通,多维猜押·制霸考场等内容,欢迎下载使用。
2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题5考向3弹性碰撞和非弹性碰撞课件: 这是一份2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题5考向3弹性碰撞和非弹性碰撞课件,共16页。PPT课件主要包含了研透真题·破题有方,必备知能·融会贯通,多维猜押·制霸考场等内容,欢迎下载使用。
2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题1考向1静态平衡课件: 这是一份2022-2023年高考物理二轮复习 第1篇专题1考向1静态平衡课件,共18页。PPT课件主要包含了研透真题·破题有方,2情境化模型,必备知能·融会贯通,多维猜押·制霸考场等内容,欢迎下载使用。