2025屆高三暑假培優(yōu)講義-第5講　受力分析 共點力的平衡（學(xué)生版）

第5講受力分析共點力的平衡1、掌握受力分析的基本方法和規(guī)律，并能對多個物體進行受力分析2、能利用所學(xué)知識解決靜態(tài)平衡問題的方法處理相關(guān)問題。考點一整體與隔離法的應(yīng)用1．受力分析的定義把指定物體(研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來，并畫出受力示意圖，這個過程就是受力分析．2．受力分析的一般順序先分析場力(重力、電場力、磁場力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力．（2024?豐臺區(qū)二模）如圖所示，水平地面上放置一個質(zhì)量為10kg、傾角為37°的斜面體。一個質(zhì)量為5kg的箱子在平行于斜面的拉力F作用下，沿斜面體勻速上滑，斜面體保持靜止。已知箱子與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。下列說法正確的是（）A．箱子對斜面體壓力的大小為30N B．拉力F的大小為10N C．斜面體對地面壓力的大小為150N D．地面給斜面體的摩擦力大小為32N（2024?瓊山區(qū)校級模擬）如圖所示，質(zhì)量為M的光滑半圓柱體緊靠墻根放置，質(zhì)量為m的小球由長度為L的細線懸掛于豎直墻壁上的A點，靜止在半圓柱體上，A點距離地面的高度為L，細線與豎直方向夾角為θ。已知半圓柱體的半徑可變化（質(zhì)量不變），小球可視為質(zhì)點，重力加速度為g，不計一切摩擦，下列說法正確的是（）A．當(dāng)θ＝60°時，細線對小球的拉力大小為32B．當(dāng)θ＝60°時，半圓柱體對小球的支持力大小為12C．半圓柱體受到水平地面的彈力大小為Mg+mgsin2θ D．半圓柱體受到豎直墻壁的彈力最大值為mg（2024?鹿城區(qū)校級模擬）俗稱書籍整理神器的“鐵書立”是一種用來支撐書籍以達到使書籍平穩(wěn)站立效果的物品，如圖所示．現(xiàn)在簡化為如下示意圖，水平桌面上有一質(zhì)量為M的靜止的“鐵書立”，剛好靜止擺放了兩本書A和B，由此可知（）A．桌面對A書有向上的彈力 B．B書受到的合力為0 C．B書與“鐵書立”之間可以無摩擦 D．“鐵書立”對桌面的壓力為Mg考點二處理平衡問題常用的“三種”方法處理平衡問題的常用方法1．合成法：物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反．2．分解法：物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件．3．正交分解法：物體受到三個或三個以上力的作用而平衡，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件．（2024?麥積區(qū)二模）如圖所示，粗糙水平地面上放有橫截面為14A．地面對A的支持力不變 B．地面對A的摩擦力不變 C．墻對B的作用力不變 D．B對A的支持力不變（2024?樟樹市模擬）2023年12月4日，隴東～山東±800千伏特高壓直流輸電工程（甘肅段）鐵塔組立首基試點在慶陽市西峰區(qū)什社鄉(xiāng)N0003號塔舉行，標志著該工程正式進入鐵塔組立階段。如圖所示為相鄰鐵塔間某根輸電線的示意圖，A、B兩點分別為鐵塔與輸電線的連接點且等高，C點為該段輸電線的最低點，C點切向方向水平，輸電線質(zhì)量分布均勻，輸電線兩端的切線與豎直方向的夾角θA＝θB＝60°，AB間輸電線總質(zhì)量為2m，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．左鐵塔A處對輸電導(dǎo)線的拉力大小為23B．C處輸電導(dǎo)線的張力大小為3mgC．從A點到C點輸電線上張力大小一直增加 D．由于熱脹冷縮，冬季輸電線與豎直方向的夾角增加，輸電線兩端的彈力大小減少（2024?南充模擬）如圖甲是一種常見的持球動作，用手臂擠壓籃球，將籃球壓在身側(cè)。為了方便問題研究，將該場景模型化為如圖乙，若增加手臂對籃球的壓力，籃球依舊保持靜止，則下列說法正確的是（）A．籃球受到的合力增大 B．籃球?qū)θ说撵o摩擦力方向豎直向上 C．人對籃球的作用力的方向豎直向上 D．手臂對籃球的壓力是由于籃球發(fā)生形變而產(chǎn)生的考點三動態(tài)平衡問題的處理技巧1．動態(tài)平衡：是指平衡問題中的一部分是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，所以叫動態(tài)平衡，這是力平衡問題中的一類難題．2．基本思路：化“動”為“靜”，“靜”中求“動”．3．基本方法：圖解法和解析法．（2024?淮安模擬）我們常用支架與底板垂直的兩輪手推車搬運貨物。如圖甲所示，將質(zhì)量為m的貨物平放在手推車底板上，此時底板水平；緩慢壓下把手直至底板與水平面間的夾角為60°。不計貨物與支架及底板間的摩擦，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．當(dāng)?shù)装迮c水平面間的夾角為30°時，底板對貨物的支持力為3mgB．當(dāng)?shù)装迮c水平面間的夾角為30°時，支架對貨物的支持力為3mgC．壓下把手的過程中，底板對貨物的支持力一直增大 D．壓下把手的過程中，支架對貨物的支持力一直減?。?024?渝中區(qū)校級模擬）如圖，一根絕緣的光滑水平橫桿上套有質(zhì)量均為m的A、B兩個小環(huán)，兩環(huán)上都帶有正電荷，系在兩環(huán)上的等長細繩拴住質(zhì)量為M的物塊處于靜止狀態(tài)，某時刻開始環(huán)上電荷量緩慢減少，則（）A．單根細繩對物塊的拉力始終不變 B．兩細繩對物塊的合力變大 C．桿對A環(huán)的作用力保持不變 D．兩環(huán)間距等于繩長時，單根細繩拉力大小等于Mg（2024?郫都區(qū)校級二模）一物塊放置在固定斜面上，對物塊施加一水平力F，保持該力的大小不變，在將該作用力沿水平方向逆時針緩慢轉(zhuǎn)動至豎直方向的過程中，物塊始終靜止在斜面上，如圖所示。則該過程中（）A．斜面對物塊的摩擦力逐漸減小 B．斜面對物塊的支持力先減小后增大 C．斜面對物塊的作用力先減小后增大 D．斜面對物塊的作用力一直減小考點四平衡中的臨界與極值問題1．臨界問題當(dāng)某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言敘述．常見的臨界狀態(tài)有：(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0)．(2)繩子斷與不斷的臨界條件為繩中的張力達到最大值；繩子繃緊與松馳的臨界條件為繩中的張力為0.(3)存在摩擦力作用的兩物體間發(fā)生相對滑動或相對靜止的臨界條件為靜摩擦力達到最大．研究的基本思維方法：假設(shè)推理法．2．極值問題平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題．一般用圖解法或解析法進行分析．（2024?龍崗區(qū)校級三模）如圖所示，在豎直墻壁上固定水平輕桿OB，B為鉸鏈裝置，OA為輕質(zhì)細繩且與水平方向夾角θ＝30°，小球質(zhì)量為m，通過輕繩系于O點，初始時整個裝置處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)保證O點位置不變，逐漸減小繩OA的長度，使繩的上端由A點緩慢移動至C點。已知重力加速度為g，不計所有摩擦，則下列說法正確的是（）A．初始時OA繩的拉力大小為3mg B．移動過程中OA繩的拉力大小逐漸增大 C．移動過程中OB桿的彈力逐漸減小 D．最終OA繩的拉力大小減小至0（2022?聊城模擬）殲—20戰(zhàn)斗機安裝了我國自主研制的矢量發(fā)動機，能夠在不改變飛機飛行方向的情況下，通過轉(zhuǎn)動尾噴口方向改變推力的方向，使戰(zhàn)斗機獲得很多優(yōu)異的飛行性能．已知在殲—20戰(zhàn)斗機沿水平方向超音速勻速巡航時升阻比（垂直機身向上的升力和平行機身向后的阻力之比）為k，飛機的重力為G．能使飛機實現(xiàn)水平勻速巡航模式的最小推力是（）A．G1+k2 B．Gk 如圖所示，質(zhì)量為2.5m的物體A放在傾角為α＝30°的固定斜面體上，一平行于斜面的輕繩跨過光滑定滑輪一端與物體A連接，另一端與一豎直輕彈簧相連，彈簧下端懸掛一質(zhì)量為m的砝碼盤B，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)將質(zhì)量為m的砝碼輕輕放在B盤中，二者開始運動。B在運動過程中始終未著地，已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。輕繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，要使物體A始終保持靜止狀態(tài)，A和斜面體之間的動摩擦因數(shù)的最小值為（）A．33 B．315 C．43（2024?長春一模）如圖，質(zhì)量為m的光滑球體夾在豎直墻壁和斜面體之間，斜面體質(zhì)量為2m，傾角θ＝37°，設(shè)斜面體與地面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，若斜面體恰好不滑動，則斜面體與水平地面間的動摩擦因數(shù)μ為（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A．μ=14 B．μ=38 C．題型1整體法與隔離法（2023?綿陽模擬）新春佳節(jié)，大街小巷總會掛起象征喜慶的中國紅燈籠。如圖所示，由4根等長輕質(zhì)細繩AB、BC、CD、DE懸掛起3個質(zhì)量相等的燈籠，繩兩端的結(jié)點A、E等高，AB繩與豎直方向的夾角為α，繩中張力大小為F1；BC繩與豎直方向的夾角為β，繩中張力大小為F2，則（）A．α可能等于β B．α可能大于β C．F1＞3F2 D．F1＜3F2（2023?玉林三模）如圖所示，質(zhì)量為m的圓環(huán)A，跨過定滑輪的細繩一端系在圓環(huán)A上，另一端系一物塊B。細繩對圓環(huán)A的拉力方向水平向左。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，圓環(huán)A與固定直桿間動摩擦因數(shù)μ＝0.5，直桿傾角θ＝37°，cos37°＝0.8，要保證A不向上滑動，所懸掛的物塊B質(zhì)量不能超過（）A．2m B．53m C．54（2024?浙江模擬）圖甲是傳統(tǒng)民居建筑材料瓦片，相同的質(zhì)量為m的瓦片緊靠在一起靜止豎直疊放在水平地面上如圖乙所示。下方瓦片的受力點均在其頂端，則瓦片（）A．4右端對地面的壓力比左端的大 B．5右端受到的支持力是2右端受到支持力的2倍 C．4頂端受到的壓力大小為mg D．5左端對地面的壓力為5（2024?深圳二模）如圖為我國傳統(tǒng)豆腐制作流程中用到的過濾器，正方形紗布的四角用細繩系在兩根等長的、相互垂直的水平木桿兩端，再通過木桿中心轉(zhuǎn)軸靜止懸掛在空中。豆?jié){過濾完，紗布與豆渣的總質(zhì)量為m，細繩與豎直方向的夾角始終為θ。下列說法正確的是（）A．此時每根細繩受到的拉力為mg4cosθB．此時每根細繩受到的拉力為mg4C．豆?jié){從紗布流出過程中，忽略紗布的拉伸形變，細繩受到的拉力變大 D．豆?jié){從紗布流出過程中，紗布中豆?jié){和豆渣整體的重心不變題型2合成法處理物體靜態(tài)平衡問題（2024?佛山二模）圖甲是一質(zhì)量分布均勻的長方體藥箱，按圖乙所示的方式用輕繩懸掛在墻面一光滑的釘子P上，圖丙為右視圖。已知藥箱長ab＝30cm，質(zhì)量m＝0.4kg，藥箱上表面到釘子的距離h＝10cm，輕繩總長度L＝50cm，兩端分別系在O、O′兩點，O是ad的中點，O'是bc的中點，不計藥箱與墻壁之間的摩擦力，g取10m/s2，則輕繩上拉力大小為（）A．4N B．5N C．8N D．10N（2024?正定縣校級三模）在吊運表面平整的重型板材（混凝土預(yù)制板、厚鋼板）時，如因吊繩無處鉤掛而遇到困難，可用一根鋼絲繩將板攔腰捆起（不必捆的很緊），用兩個吊鉤勾住繩圈長邊的中點起吊（如圖所示），若鋼絲繩與板材之間的動摩擦因數(shù)為μ，為了滿足安全起吊（不考慮鋼絲繩斷裂），需要滿足的條件是（）A．tanα＞μ B．tanα＜μ C．sinα＞μ D．sinα＜μ題型3正交分解法處理物體靜態(tài)平衡問題（2024?長沙模擬）如圖所示，固定的傾角為37°的粗糙斜面上放置一長方體物塊，現(xiàn)用一大小等于物塊重力，方向與斜面成37°角斜向下的推力推動物塊（力的作用線在斜面上的投影與斜面底邊平行），物塊在斜面上恰好做勻速運動。則物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A．34 B．54 C．56（2024?興寧區(qū)二模）如圖（a）所示，刷油漆的使用的滾筒刷，既可以刷天花板，也可以刷豎直墻面和水平地面，某同學(xué)為了研究其運動過程中的受力情況，將刷天花板時的過程簡化為圖（b），質(zhì)量為m的物體在外力F的作用下沿水平方向做勻速直線運動，F(xiàn)與水平方向的夾角為θ，若保持F大小不變，F(xiàn)與水平方向的夾角仍為θ，物體與天花板和水平地面之間的動摩擦因數(shù)相同，建立如圖（c）所示模型進行分析，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，關(guān)于圖（b）和圖（c）中物體所受摩擦力，下列說法正確的是（）A．圖（b）中物體所受摩擦力大 B．圖（c）中物體所受摩擦力大 C．圖（b）和圖（c）中物體所受摩擦力一樣大 D．以上三種情況都有可能題型4力的三角形法處理物體靜態(tài)平衡問題（2024?雨花區(qū)校級模擬）隨著工作壓力的增大以及生活水平的提高，越來越多的人選擇在假期出行旅游放松。若車廂上放置一與地板成θ角的木板，木板上靜置一木塊。某段時間內(nèi)，木塊隨車廂一起斜向上做加速度為a的勻加速運動。已知纜繩與水平方向夾角也為θ。若木板與車廂底板夾角緩慢增大稍許，木塊、木板與車廂始終保持相對靜止，則關(guān)于木塊對木板的壓力FN和木塊對木板的摩擦Ff，下列說法正確的是（）A．FN減小，F(xiàn)f減小 B．FN增大，F(xiàn)f增大 C．FN減小，F(xiàn)f增大 D．FN增大，F(xiàn)f減?。?024?貴州模擬）如圖所示，光滑斜面上小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，斜面置于粗糙水平地面上，整個裝置處于靜止狀態(tài)。已知細繩與豎直方向夾角為θ，斜面傾角為α＝45°（θ＜α），現(xiàn)用力向右緩慢推斜面（推力在圖中未畫出），當(dāng)細繩與豎直方向的夾角θ＝α?xí)r，撤去推力。則下列說法正確的是（）A．緩慢推動斜面時，斜面對小球的支持力保持不變 B．緩慢推動斜面時，細繩對小球的拉力大小保持不變 C．θ＝α?xí)r，地面對斜面體的摩擦力水平向左 D．θ＝α?xí)r，細繩對小球的拉力大小等于斜面對小球的支持力大?。?023?安徽模擬）筷子是中華飲食文化的標志之一。如圖所示，用筷子夾質(zhì)量為m的小球處于靜止，筷子均在豎直平面內(nèi)，且筷子與豎直方向的夾角均為θ。忽略小球與筷子之間的摩擦，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．筷子