浙江2020高考物理尖子生核心素養(yǎng)提升專題01共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡(原卷版)

1、浙江2020高考物理尖子生核心素養(yǎng)提升之共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡問題是高考的重點(diǎn)，這類問題常和生活中的實(shí)際情景相結(jié)合，選題不 避常規(guī)模型，沒有偏難怪題出現(xiàn)。選擇題中物理情景較簡單，難度在中等偏易到中等難度之 間：計(jì)算題物理情景較新穎，抽象出物理模型的難度較大。命題點(diǎn)一分析動(dòng)態(tài)平衡問題的三種方法（一）解析法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，先畫出受力示意圖，再根據(jù)物體的平衡條件列式求解，得到因變 量與自變量的函數(shù)表達(dá)式（通常為三角函數(shù)關(guān)系），最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。 例1如圖所示，與水平方向成6角的推力尸作用在物塊上，隨著8逐漸減小到零的過程中，物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于物

2、塊受到的外力，卜列判斷正確的是（）A.推力尸先增大后減小B.推力F一直減小C.物塊受到的摩擦力先減小后增大D.物塊受到的摩擦力一直不變（二）圖解法此法常用于求解三力平衡問題中，已知一個(gè)力是恒力、另一個(gè)力方向不變的情況。一般按照 以卜流程解題。化“動(dòng)”為:靜族畫不同狀態(tài)卜靜”中求:動(dòng)確定力|卜的平衡圖H |下的平衡圖|的變化|例2 （2019吉林模擬）如圖所示，半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球在水平外力F的作用卜處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球P與圓心。的連線與水平面的夾角為仇現(xiàn)將 力尸在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90。，框架與始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為 g。在此過程中，下列說法正確的

3、是（）A.框架對(duì)p的支持力先減小后增大B.力F的最小值為igcos 0C.地面對(duì)框架的摩擦力先減小后增大D.框架對(duì)地面的壓力先增大后減小（三）相似三角形法在三力平衡問題中，如果有一個(gè)力是恒力，另外兩個(gè)力方向都變化，且題目給出了空間幾何 關(guān)系，多數(shù)情況卜.力的矢量三角形與空間幾何三角形相似，可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例 求解（構(gòu)建三角形時(shí)可能需要畫輔助線）。例3（多選X2019開封模擬）如圖所示，質(zhì)量均為小的小球A、8用勁度系數(shù)為A的輕彈 簧相連，8球用長為L的細(xì)繩懸掛于。點(diǎn)，A球固定在。點(diǎn)正卜方，當(dāng)小球B平衡時(shí)，細(xì) 繩所受的拉力為八，彈簧的彈力為用;現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長相同但勁度系數(shù)為奴

4、自外 的另一輕彈簧，在其他條件不變的情況卜仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)細(xì)繩所受的拉力為八，彈簧 的彈力為A。則下列關(guān)于八與八、吊與F?大小的比較，正確的是（）A. TiTzC.8. Ti = T?D.集訓(xùn)沖關(guān)1 .（2019新鄉(xiāng)模擬）如圖所示為建筑工地一個(gè)小型起重機(jī)起吊重物的示意圖。一根輕繩跨過光滑的動(dòng)滑輪，輕繩的一端系在位置4處，動(dòng)滑輪的卜端掛上重物，輕繩的另一端掛在起重 機(jī)的吊鉤C處，起吊重物前，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)。起吊重物過程是這樣的：先讓吊鉤從位 置C豎直向上緩慢地移動(dòng)到位置&然后再讓吊鉤從位置8水平向右緩慢地移動(dòng)到。，最后把重物卸在某一個(gè)位置。則關(guān)于輕繩上的拉力大小變化情況，卜列說法正確的是（）

5、A.吊鉤從C向8移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力不變B.吊鉤從C向8移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力變大C.吊鉤從8向。移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力不變D.吊鉤從8向。移動(dòng)過程中，輕繩上的拉力變小2. （2019遵義模擬）如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體 A, X的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。若把A 向右移動(dòng)少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)，則（）A. B時(shí)墻的壓力增大B.4與8之間的作用力增大C.地面對(duì)A的摩擦力減小D. A對(duì)地面的壓力減小3. （2019商丘模擬）如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔， 質(zhì)量為？的小球套在圓

6、環(huán)上。一根細(xì)線的卜.端系著小球，上端穿過小孔用手拉住。現(xiàn)拉動(dòng) 細(xì)線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移，在移動(dòng)過程中，細(xì)線中的拉力尸和圓環(huán)對(duì)小球的彈力心的 大小變化情況是（）A. F不變，入增大C. F減小，心不變B.尸不變，尸n減小D.尸增大，&減小命題點(diǎn)二動(dòng)態(tài)平衡中的臨界極值問題臨界問題極值問平衡狀態(tài)發(fā)生變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)叫做臨界點(diǎn)，此 類問題的關(guān)鍵詞有“剛好”“恰好皿至少”“最 多”等在動(dòng)態(tài)平衡中常常涉及求力或其他量的最 （極）大值、最（極）小值問題,而最（極）值往往 出現(xiàn)在臨界點(diǎn)方法1圖解法根據(jù)平衡條件作出力的矢量圖，若只受三個(gè)力，則這三個(gè)力能構(gòu)成封閉矢量三角形，然后根 據(jù)矢最圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值和

7、最小值。例1 （2019汕頭模擬）如圖所示，重力都為G的兩個(gè)小球A和B用三段輕繩連接后懸掛 在。點(diǎn)上，0、8間的繩子長度是2/, A、8間的繩子長度是/。將一個(gè)拉力/作用到小球8 上，使三段輕繩都伸直，同時(shí)。、A間和A、B間的兩段輕繩分別處于豎直和水平方向上, 則拉力尸的最小值為（）方法2假設(shè)推理法先假設(shè)某種臨界情況成立，然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。例2如圖所示，物體A、8置于水平地面上，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，物體A、B 用一根跨過動(dòng)滑輪的細(xì)繩相連?，F(xiàn)用逐漸增大的力向上提升滑輪，某時(shí)刻拉物體4的細(xì)繩 與水平面夾角為53。，拉物體8的細(xì)繩與水平面夾角為37。，此時(shí)A、8兩物體剛

8、好處于平衡狀態(tài)，則物體A、8的質(zhì)量之比寧為（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，sm370=0.6, cos 37。 根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值。通常用到的數(shù)學(xué)知識(shí)有二次 函數(shù)求極值、討論公式求極值、三角函數(shù)求極值以及幾何法求極值等。4+3 入3+4r433/z-4方法3數(shù)學(xué)方法例3如圖所示，質(zhì)量為M的木楔傾角為仇在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為?的木 塊放在木楔斜面上時(shí)，它正好勻速卜.滑。如果用與木梗斜面成a角的力尸拉著木塊，木塊 能勻速上升，已知木楔在整個(gè)過程中始終靜止。(1)當(dāng)。為多大時(shí)，F(xiàn)有最小值，求此時(shí)a的大小及尸的最小值：(2)當(dāng)4=6時(shí)，木楔府水平面的摩擦力是

9、多大？規(guī)律方法1 .解決臨界問題的基本思路(1)認(rèn)真審題，詳細(xì)分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個(gè)階段)。(2)尋找過程中變化的物理量(自變量與因變量)。(3)探索因變量隨自變量變化時(shí)的變化規(guī)律，要特別注意相關(guān)物理量的變化情況。(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系。2 .用矢最三角形分析力的最小值問題(1)若已知產(chǎn))的方向、大小及一個(gè)分力吊的方向，則另一分力R取最小值的條件為尸i_LA。(2)若已知尸令的方向及一個(gè)分力B的大小、方向，則另一分力B取最小值的條件為B_LF合。集訓(xùn)沖關(guān)1.如圖所示，三根長度均為L的輕繩分別連接于。、。兩點(diǎn)，A、8兩端被懸掛在水平天花 板上，相距

10、2L。現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)旗量為，的重物，為使CD繩保持水平，在。點(diǎn)上可 施加力的最小值為()2.細(xì)線04、08的。端與質(zhì)量為小的小球拴接在一起，A、8兩端固定于豎直墻面上，其中 細(xì)線。4與豎直方向成45。角，細(xì)線08與豎直方向成60。角，如圖所示?，F(xiàn)在對(duì)小球施加一 個(gè)與水平方向成45。角的拉力尸，小球保持靜止，細(xì)線。4、。8均處于伸直狀態(tài)。已知重力 加速度為g，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，卜列說法錯(cuò)誤的是()A.在保證細(xì)紋。4、。8都伸直的情況卜，若F增大，則細(xì)線。4中拉力變小，細(xì)線。8中 拉力變大B.當(dāng)/=坐，即時(shí)，細(xì)線08中拉力為零C.為保證兩根細(xì)線均伸直，拉力手不能超過3、；時(shí)叫D.為保證兩根細(xì)紋均

11、伸直，拉力F不能超過半吆3. (2019寶雞聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為，的物體放在一固定斜面上，當(dāng)斜面傾角為30。時(shí)物 體恰能沿斜面勻速卜滑，對(duì)物體施加一水平向右的恒力F，物體可沿斜面勻速向上滑行。設(shè) 最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)斜面傾角增大并超過某一臨界角時(shí)，不論水平恒力尸 多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)臨界角仇的大小。課時(shí)跟蹤檢測1 .如圖所示，斜面體4放在水平地面上，用平行于斜面的輕彈簧將物塊B拴在擋板上，在物 塊8上施加平行于斜面向上的推力F,整個(gè)系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是A.物塊8與斜面之間一定存在摩擦力B.彈簧的彈力一定沿斜

12、面向下C.地面對(duì)斜面體4的摩擦力一定水平向左D.若增大推力E則彈簧彈力一定減小2 .（2019德州模擬）如圖所示，輕桿A端用皎鏈固定，滑輪在A點(diǎn)正上方。點(diǎn)（滑輪大小及摩 擦均不計(jì)），輕桿8端吊一.重物，現(xiàn)將輕繩的一端拴在桿的B端，用拉力尸將8端緩慢上拉 （均未斷），在輕桿達(dá)到豎直前，以下分析正確的是（）A.輕繩的拉力越來越大B.輕繩的拉力越來越小C.輕桿的彈力越來越大D.輕桿的彈力越來越小3 . （2019安徽重點(diǎn)中學(xué)模擬）現(xiàn)有一四輪旅行箱的總質(zhì)量為15 kg, 一旅客用斜向上的拉力拉 著旅行箱在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)，若拉力的最小值為90 N,此時(shí)拉力與水平方向間的夾 角為仇 重力加速度大小為

13、g=10m/s- sm37=0.6,旅行箱受到地面的阻力與其受到地面 的支持力成正比，比值為，則（）A. 4=0.5， 6=37。B. =0.5, 8=53。C. 4=0.75, 6=53。D. =0.75, 8=37。4.有一個(gè)直角支架AO8, AO水平放置，表面粗糙，03豎直向卜;表面光滑。AO上面套有 小環(huán)P, OB上面套有小環(huán)Q,兩環(huán)質(zhì)量均為/，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長的細(xì) 繩相連，井在某一位置平衡（如圖所示）?，F(xiàn)將P環(huán)向左移動(dòng)一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡， 那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力心和細(xì)繩上的拉 力Ft的變化情況是（）A. &不變，后變

14、大B.仆不變，后變小C. Fn變大，F(xiàn)t變大D. Fn變大，后變小5 .如圖所示，質(zhì)量為次的小球用細(xì)線拴住放在光滑斜面上，斜面足夠長，傾角為a的斜面體 置于光滑水平面上。用水平力F推斜面體使斜面體緩慢地向左移動(dòng)，小球沿斜面緩慢升高（細(xì) 線尚未到達(dá)平行于斜面的位置），在此過程中（）A.細(xì)線對(duì)小球的拉力減小B.斜面體對(duì)小球的支持力減小C.水平力尸減小D.地面對(duì)斜面體的支持力不變6 . （2019寧波模擬）固定在水平面上的光滑半球半徑為R,球心。的正上方。處固定一個(gè)光 滑定滑輪（大小可忽略），細(xì)線一端拴一小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于半球面上A點(diǎn)，另一端繞過定 滑輪，如圖所示?，F(xiàn)將小球緩慢地從A點(diǎn)拉向半球頂

15、點(diǎn)B,則此過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫?大小6、細(xì)線的拉力大小Ft的變化情況是（）A. 4不變，F(xiàn)t不變B.&不變，F(xiàn)t變大C. Fn不變，F(xiàn)t變小D.&變大，號(hào)變小7.（多選）（2019桂林模擬）如圖所示，一根繩子一端固定于豎直墻上的A點(diǎn)，另一端繞過動(dòng) 滑輪尸懸掛一重物B,其中繩子的心段處于水平狀態(tài)，另一根繩子一端與動(dòng)滑輪P的軸相 連，繞過定滑輪Q后在其端點(diǎn)O施加一水平向左的外力F,使整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，滑 輪均光滑、輕質(zhì)，且均可視為質(zhì)點(diǎn)。現(xiàn)拉動(dòng)繩子的端點(diǎn)。使其向左緩慢移動(dòng)一小段距離后 達(dá)到新的平衡狀態(tài)，則該平衡狀態(tài)與原平衡狀態(tài)相比較（）A.拉力F增大B.拉力F減小C.角8不變D.角8減小8.

16、（多選）（2019葫蘆島模擬）如圖所示，一光滑小球放置在斜面與擋板之間處于靜止?fàn)顟B(tài)， 不考慮一切摩擦，設(shè)斜面對(duì)小球的彈力為小，擋板對(duì)小球的彈力為0?。如果把擋板由圖 示位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至豎直位置，則此過程中（）A. Fni始終減小B. Fni先減小后增大C. Fnz先減小后增大D. Fn2始終減小9 .（多選）如圖所示，帶有光滑豎直桿的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑 小球與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連接，開始時(shí)輕繩與斜面平行。現(xiàn)給小滑塊施加一豎直 向上的拉力F,使小滑塊沿桿緩慢上升，整個(gè)過程中小球始終未脫離斜面，則右（）A.輕繩對(duì)小球的拉力逐漸增大B.小球?qū)π泵娴膲毫ο葴p小后增大C,桿對(duì)小滑塊的彈力