18学年高一物理力学专题提升专题06三力动态平衡问题的处理技巧Word格式文档下载.docx
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A.逐渐增大B.逐渐减小
C.先增大后减小D.先减小后增大
【答案】D
典例2、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75°
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.15°
D.0°
【答案】C
2.相似三角形解动态
一般物体只受三个力作用,且其中一个力大小、方向均不变,另外两个力的方向都在发生变化,此时就适合选择相似三角形来解题了,
物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,画出其中任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中,可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似,进而得到力三角形与几何三角形对应边成比例,根据比值便可计算出未知力的大小与方向
典例3半径为R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B的距离为h,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,现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,半球对小球的支持力FN和绳对小球的拉力FT的大小变化的情况是()
A.FN不变,FT变小
B.FN不变,FT先变大后变小
C.FN变小,FT先变小后变大
D.FN变大,FT变小
【答案】A
【解析】以小球为研究对象,分析小球受力情况:
重力G,细线的拉力FT和半球面的支持力FN,作出FN、FT的合力F,
典例4如图所示,不计重力的轻杆OP能以O为轴在竖直平面内自由转动,P端挂一重物,另用一根轻绳通过滑轮系住P端,当OP和竖直方向的夹角α缓慢增大时(0<α<π),OP杆所受作用力的大小()
A.恒定不变
B.逐渐增大
C.逐渐减小
D.先增大后减小
【解析】在OP杆和竖直方向夹角α缓慢增大时(0<α<π),结点P在一系列不同位置处于静态平衡,以结点P为研究对象,如图甲所示,
3.辅助圆图解法
典例5如图所示的装置,用两根细绳拉住一个小球,两细绳间的夹角为θ,细绳AC呈水平状态.现将整个装置在纸面内顺时针缓慢转动,共转过90°
.在转动的过程中,CA绳中的拉力F1和CB绳中的拉力F2的大小发生变化,即()
A.F1先变小后变大B.F1先变大后变小
C.F2逐渐减小D.F2最后减小到零
【答案】BCD
【解析】从上述图中可以正确【答案】是:
BCD
【提升总结】
用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律
(1)若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向,则另一分力F2的最小值的条件为F1⊥F2;
(2)若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向,则另一分力F2的最小值的条件为F2⊥F合。
动态平衡类问题的特征:
通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态,在问题的描述中常用“缓慢”等语言叙述
做诸如此类问题时,应该注意题中条件,看具体应该用哪个方法来做,使得我们解问题更加简洁化。
【专练提升】
1.如图所示,电灯悬挂于两墙之间,更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变,则A点向上移动时()
A.绳OA的拉力逐渐增大
B.绳OA的拉力逐渐减小
C.绳OA的拉力先增大后减小
D.绳OA的拉力先减小后增大
2、如图所示,用两个弹簧秤A和B,互成角度地拉橡皮条,使结点O达到图中所示位置,在保持O点位置和B弹簧秤拉力方向不变的情况下,将弹簧秤A缓慢地沿顺时针方向转动,那么在此过程中,A与B的示数将分别()
A.变大;
变小
B.变小;
C.先变小再变大;
D.先变大再变小;
变大
【解析】据题意,合力只能沿DO方向,其中一个分力只能沿OB方向,利用力的三角形定则可以知道,当OA沿着如图所示的方向变化,A的示数先变小后变大,同理OB边对应的力一直都在变小,所以C选项正确.
3、如图所示,用AO、BO两根细线吊着一个重物P,AO与天花板的夹角θ保持不变,用手拉着BO线由水平逆时针的方向逐渐转向竖直向上的方向,在此过程中,BO和AO中张力的大小变化情况是()
A.都逐渐变大
B.都逐渐变小
C.BO中张力逐渐变大,AO中张力逐渐变小
D.BO中张力先变小后变大,AO中张力逐渐减小到零
4.如图所示,小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间,当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°
的过程中
①小球对薄板的正压力增大②小球对墙的正压力减小
③小球对墙的压力先减小,后增大④小球对木板的压力不可能小于球的重力
A.①②B.②④C.①③D.③④
【答案】B
【解析】根据小球重力的作用效果,可以将重力G分解为使球压板的力F1和使球压墙的力F2,作出平行四边形如右图所示,
当θ增大时如图中虚线所示,F1、F2均变小,而且在θ=90°
时,F1变为最小值,等于G,所以②、④均正确.
5.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减小,F2减小
C.F1增大,F2增大
D.F1减小,F2增大
【解析】据题意,当小球在竖直挡板作用下缓慢向右移动,受力变化情况如图所示,
所以移动过程中挡板对小球作用力增加;
球面对小球作用力也增大,故选项C正确.
6.如图所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A自由转动.用绳在O点悬挂一个重为G的物体,另一根绳一端系在O点,另一端系在以O点为圆心的圆弧形墙壁上的C点.当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变),OC绳所受拉力的大小变化情况是()
A.逐渐减小
C.先减小后增大
7.如图所示,小球C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,细绳始终处于绷紧状态,当小球上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FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是
A.FN保持不变,FT不断增大
B.FN不断增大,FT不断减小
C.FN保持不变,FT先增大后减小
D.FN不断增大,FT先减小后增大
【解析】据题意,当斜面体向左缓慢运动时,小球将逐渐上升,此过程对小球受力分析,受到重力G、支持力FN和拉力FT,如图所示,
在此过程中OC绳以O点为圆心逆时针转动,在力的平行四边形定则中力FT的对应边先减小后增大,而FN的对应边一直变大,而力的大小变化与对应边长度变化一致,则D选项正确.
8.如图所示,轻杆BC的一端用铰链接于C,另一端悬挂重物G,并用细绳绕过定滑轮用力拉住,开始时,∠BCA>90°
,现用拉力F使∠BCA缓慢减小,直线BC接近竖直位置的过程中,杆BC所受的压力()
A.保持不变B.逐渐增大
C.逐渐减小D.先增大后减小
9.如图所示,小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上,有一细线,一端拴在小圆环A上,另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块.如果小圆环、滑轮、细线的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计,细线又不可伸长,若平衡时弦AB所对应的圆心角为α,则两物块的质量之比应为
A.cosB.sin
C.2sinD.2sinα
10.如图所示,绳与杆均不计重力,承受力的最大值一定.A端用绞链固定,滑轮O在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略),B端吊一重物P,现施加拉力FT将B缓慢上拉(均未断),在杆达到竖直前()
A.绳子越来越容易断
B.绳子越来越不容易断
C.杆越来越容易断
D.杆越来越不容易断
【解析】以B点为研究对象,它受三个力的作用而处于动态平衡状态,其中一个是轻杆的弹力FN,一个是绳子斜向上的拉力FT,一个是绳子竖直向下的拉力,大小等于物体的重力mg,根据相似三角形法,可得==,由于OA和AB不变,OB逐渐减小,因此轻杆上的弹力大小不变,而绳子上的拉力越来越小,选项B正确,其余选项均错误.
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- 18 学年 物理 力学 专题 提升 06 动态平衡 问题 处理 技巧
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