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高中物理受力分析(动态平衡问题)超精辟

做题技巧:高中物理受力分析(动态平衡问题一般有三种做法,一种是用矢量三角形也是本次专题所讲解的内容,另外两种分别是用相似三角形和动态圆,我们下次讲解)动态平衡(矢量三角形)的做法分为以下几步:1、找一个大小和方向都不改变的力(一般为重力)2、找另外一个力(方向不变,大小在改变)3、第三个力,可以看这个力是怎样转动的,或者看这个力与水平方向上或者竖直方向上的夹角怎么改变。

因为是受到三个力,三个力平移到一个三角形里面满足首尾相连的矢量三角形,故边长边长则力变大,否则反之。

三、单选题(共15小题)1.如图所示,保持θ不变,将B点向上移,则BO绳的拉力将:A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小例如:1、保持重力的大小方向不变,画出F1(OC方向上的力)2、保持角度θ不变,即AO方向上的力的方向不变3、B点上移,即BO与竖直方向上夹角变小接下来只需要构建矢量三角形即可,得出边长的变化关系进而得出力的变化关系2.如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上的等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小3.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示.用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=60°,则F的最小值为()A. B.mgC.D.4.如图所示,轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙的水平直杆MN上.现用水平力F拉着绳子上的一点O,使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A始终保持在原位置不动.则在这一过程中,环对杆的摩擦力F f和环对杆的压力F N的变化情况是()A.F f不变,F N不变B.F f增大,F N不变C.F f增大,F N减小D.F f不变,F N减小5.如图所示,一小球用轻绳悬于O点,用力F拉住小球,使悬线保持偏离竖直方向60°角,且小球始终处于平衡状态.为了使F有最小值,F与竖直方向的夹角θ应该是()A. 90°B. 45°C. 30°D. 0°6.如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,则球对挡板的压力是()A.mg cosαB.mg tanαC.D.mg7.一个挡板固定于光滑水平地面上,截面为圆的柱状物体甲放在水平面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与地面接触而处于静止状态,如图所示.现在对甲施加一个水平向左的力F,使甲沿地面极其缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止.设乙对挡板的压力F1,甲对地面的压力为F2,在此过程中()A.F1缓慢增大,F2缓慢增大B.F1缓慢增大,F2不变C.F1缓慢减小,F2不变D.F1缓慢减小,F2缓慢增大8.如图所示,一定质量的物体通过轻绳悬挂,结点为O.人沿水平方向拉着OB绳,物体和人均处于静止状态.若人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,下列说法正确的是()A.OA绳中的拉力先减小后增大B.OB绳中的拉力不变C.人对地面的压力逐渐减小D.地面给人的摩擦力逐渐增大9.如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点.现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力F T的变化情况是()A.F N保持不变,F T不断增大B.F N不断增大,F T不断减小C.F N保持不变,F T先增大后减小D.F N不断增大,F T先减小后增大10.如图所示,轻绳的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个轻质圆环上,圆环套在粗糙水平杆MN上.现用水平力F拉绳上一点,使物体处于图中实线位置,然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置,圆环仍在原来的位置不动.在这一过程中,水平拉力F、环与杆的摩擦力F f和环对杆的压力F N的变化情况是()A.F逐渐增大,F f保持不变,F N逐渐增大B.F逐渐增大,F f逐渐增大,F N保持不变C.F逐渐减小,F f逐渐增大,F N逐渐减小D.F逐渐减小,F f逐渐减小,F N保持不变11.如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()A.F1先增大后减小,F2一直减小B.F1先减小后增大,F2一直减小C.F1和F2都一直减小D.F1和F2都一直增大12.如图所示,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面),木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()A.F1增大,F2减小B.F1增大,F2增大C.F1减小,F2减小D.F1减小,F2增大13.如图所示,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F N1,球对木板的压力大小为F 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() A.F N1始终减小,F N2始终增大B.F N1始终减小,F N2始终减小C.F N1先增大后减小,F N2始终减小D.F N1先增大后减小,F N2先减小后增大14.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.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.如图所示是这个装置的纵截面图.若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是()A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力逐渐增大15.如图所示,用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平.现保持O点位置不变,改变OB 绳长使绳端由B点缓慢上移至B′点,此时绳OB′与绳OA之间的夹角θ<90°.设此过程中绳OA、OB的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是()A.FOA逐渐增大B.FOA逐渐减小C.FOB逐渐增大D.FOB逐渐减小答案解析1.【答案】C【解析】结点O在三个力作用下平衡,受力如图甲所示,根据平衡条件可知,这三个力必构成一个闭合的三角形,如图乙所示,由题意知,OC绳的拉力F3大小和方向都不变,OA绳的拉力F1方向不变,只有OB绳的拉力F2大小和方向都在变化,变化情况如图丙所示,则只有当OA⊥OB时,OB绳的拉力F2最小,故C选项正确.2.【答案】A【解析】木板静止,所受合力为零,所以F1不变,将两轻绳各减去一小段,木板再次静止,两绳之间的夹角变大,木板重力沿绳方向的分力变大,故F2变大,正确选项A.3.【答案】B【解析】以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出F在三个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:F与F T的合力与重力总是大小相等、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的最小值根据平衡条件得:F=2mg sin 60°=mg;故选B.4.【答案】B【解析】以结点O为研究对象进行受力分析如图(a).由题可知,O点处于动态平衡,则可作出三力的平衡关系图如图(a).由图可知水平拉力增大.以环,绳和小球构成的整体作为研究对象,作受力分析图如图(b).由整个系统平衡可知:F N=(mA+mB)g;F f=F.即F f增大,F N不变,故B正确.5.【答案】C【解析】如图所示,小球受三个力而处于平衡状态,重力mg的大小和方向都不变,绳子拉力F T方向不变,因为绳子拉力F T和外力F 的合力等于重力,通过作图法知,当F的方向与绳子方向垂直时,由于垂线段最短,所以F最小,则由几何知识得θ=30°.故C正确,A、B、D错误.6.【答案】B【解析】法一(正交分解法):对小球受力分析如图甲所示,小球静止,处于平衡状态,沿水平和竖直方向建立坐标系,将F N2正交分解,列平衡方程为F N1=F N2sinα,mg=F N2cosα可得:球对挡板的压力F N1′=F N1=mg tanα,所以B正确.法二(力的合成法):如图乙所示,小球处于平衡状态,合力为零.F N1与F N2的合力一定与mg平衡,即等大反向.解三角形可得:F N1=mg tanα,所以,球对挡板的压力F N1′=F N1=mg tanα.所以B正确.法三(三角形法则):如图所示,小球处于平衡状态,合力为零,所受三个力经平移首尾顺次相接,一定能构成封闭三角形.由三角形解得:F N1=mg tanα,故挡板受压力F N1′=FN1=mg tanα.所以B正确.7.【答案】C【解析】先以小球为研究对象,分析受力情况,当柱状物体向左移动时,F N2与竖直方向的夹角减小,由图甲看出,柱状物体对球的弹力F N2与挡板对球的弹力F N1均减小.则由牛顿第三定律得知,球对挡板的弹力F1减小.再对整体受力分析如图乙所示,由平衡条件得知,F=F N1,推力F变小.地面对整体的支持力F N=G总,保持不变.则甲对地面的压力不变.故C正确.A、B、D错误.8.【答案】D【解析】将重物的重力进行分解,当人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,则OA与竖直方向夹角变大,OA的拉力由图中1位置变到2位置,可见OA绳子拉力变大,OB绳拉力逐渐变大;OA拉力变大,则绳拉力水平方向分力变大,根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大;人对地面的压力始终等于人的重力,保持不变.9.【答案】D【解析】对小球受力分析如图(重力mg、支持力F N,绳的拉力F T)画出一簇平行四边形如图所示,当F T方向与斜面平行时,F T最小,所以F T先减小后增大,F N一直增大,只有选项D正确.10.【答案】D【解析】物体在3个力的作用下处于平衡状态,根据矢量三角形法,画出力的矢量三角形,如图所示.其中,重力的大小和方向不变,力F的方向不变,绳子的拉力F T与竖直方向的夹角θ减小,由图可以看出,F随之减小,F f 也随之减小,D正确.11.【答案】B【解析】小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在移动过程中,此三力(重力G、斜面的支持力F N、挡板的弹力F)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球弹力先减小后增大,再由牛顿第三定律知B对.12.【答案】B【解析】作出球在某位置时的受力分析图,如图所示,在小球运动的过程中,F1的方向不变,F2与竖直方向的夹角逐渐变大,画力的动态平行四边形,由图可知F1、F2均增大,选项B正确.13.【答案】B【解析】对小球受力分析,如图所示,根据物体在三个共点力作用下的平衡条件,可将三个力构建成矢量三角形,随着木板顺时针缓慢转到水平位置,球对木板的压力F N2逐渐减小,墙面对球的压力F N1逐渐减小,故B对.14.【答案】B【解析】对圆柱体Q受力分析如图所示,P对Q的弹力为F,MN对Q的弹力为F N,挡板MN向右运动时,F和竖直方向的夹角逐渐增大,如图所示,而圆柱体所受重力大小不变,所以F和F N的合力大小不变,故D选项错误;由图可知,F和F N都在不断增大,故A、C两项都错;对P、Q整体受力分析知,地面对P的摩擦力大小就等于F N,所以地面对P的摩擦力也逐渐增大.故选B.15.【答案】B【解析】以O点为研究对象,进行受力分析,其中OA绳拉力方向不变,OA绳、OB绳拉力的合力方向竖直向上,大小等于物体的重力,始终不变,根据力的矢量三角形定则可知,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,如图所示,选项B正确,A、C、D错误.。

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