高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題03 共點(diǎn)力的平衡（原卷版）

專題03共點(diǎn)力的平衡[題型導(dǎo)航]題型一受力分析整體法與隔離法的應(yīng)用 1題型二三力及多力平衡問題 2題型三動(dòng)態(tài)平衡問題 5題型四平衡中臨界與極值問題 7[考點(diǎn)分析]題型一受力分析整體法與隔離法的應(yīng)用1．受力分析的定義把指定物體(研究對(duì)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(gè)過程就是受力分析．2．受力分析的一般順序先分析場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力．如圖所示，傳送帶沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．小木塊a、b用細(xì)線連接，用平行于傳送帶的細(xì)線拉住a，兩木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．關(guān)于木塊受力個(gè)數(shù)，正確的是（）A．a(chǎn)受4個(gè)，b受5個(gè) B．a(chǎn)受4個(gè)，b受4個(gè) C．a(chǎn)受5個(gè)，b受5個(gè) D．a(chǎn)受5個(gè)，b受4個(gè)在恒力F作用下，a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于它們受力情況的說法正確的是（）A．a(chǎn)一定受到4個(gè)力 B．b可能受到4個(gè)力 C．a(chǎn)與墻壁之間一定有彈力和摩擦力 D．a(chǎn)與b之間不一定有摩擦力如圖所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個(gè)相同的小球連接并懸掛，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A、C的伸長(zhǎng)量之比為（）A．3：4 B．4：3 C．1：2 D．2：1兩相同的楔形木塊A、B疊放后分別以圖1、2兩種方式在水平外力F1和豎直外力F2作用下，挨著豎直墻面保持靜止?fàn)顟B(tài)，則在此兩種方式中，木塊B受力個(gè)數(shù)分別為（）A．4；4 B．4；3 C．5；3 D．5；4題型二三力及多力平衡問題1．合成法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反．2．分解法：物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡，將某一個(gè)力按力的效果分解，則其分力和其他兩個(gè)力滿足平衡條件．3．正交分解法：物體受到三個(gè)或三個(gè)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．（多選）如圖所示，A、B兩球用輕桿相連，用兩根細(xì)線將其懸掛在水平天花板上的O點(diǎn)．現(xiàn)用一水平力F作用于小球B上，使系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)且A、B兩球在同一水平線上．已知兩球重力均為G，輕桿與細(xì)線OA長(zhǎng)均為L(zhǎng)．則（）A．細(xì)線OB的拉力為2G B．細(xì)線OB的拉力為G C．水平力F的大小為2G D．水平力F的大小為G（多選）如圖所示，A、B兩球用輕桿相連，用兩根細(xì)線將其懸掛在水平天花板上的O點(diǎn)．現(xiàn)用外力F作用于小球B上，使系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線OA保持豎直，且A、B兩球在同一水平線上．已知兩球的重力均為G，輕桿和細(xì)線OB的夾角為30°，則（）A．輕桿對(duì)A球的作用力方向水平向左 B．輕桿對(duì)B球的作用力方向水平向右 C．外力F的最小值為32G，最大值為3GD．細(xì)繩OB的拉力可能為零一不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩左端固定于O點(diǎn)，右端跨過位于O′點(diǎn)的固定光滑軸懸掛一重量為G的重物，OO′段水平，長(zhǎng)度為4m，在繩上與點(diǎn)相距2m的M點(diǎn)固定連接一輕掛鉤。在掛鉤上添加鉤碼，直到重物上升2m（繩子足夠長(zhǎng)），平衡后繩子的OM段中的張力為（）A．1.5G B．3G C．2G D．3.5G（多選）如圖，兩個(gè)半徑均為r的光滑球a、b放在半徑為R（R＞2r）的半球形容器內(nèi)，均靜止時(shí)a、b與半球的接觸點(diǎn)P、Q與半球球心O的連線與水平方向的夾角為α和β（a＜β）。若兩球的質(zhì)量用ma、mb，兩球?qū)θ萜鞯膲毫Υ笮∮肍Na、FNb表示，則（）A．mamb=C．FNaFNb=（多選）如圖所示，傾角為α＝30°的粗糙斜劈放置在水平面上，連接物體a、c的輕質(zhì)細(xì)線繞過兩個(gè)光滑小滑輪，其中a和滑輪1間的細(xì)線平行于斜面，滑輪1固定在斜劈上，滑輪2下吊物體b，c穿在水平橫桿上，系統(tǒng)靜止。物體a受到斜劈的摩擦力大小為Ff1，c受到橫桿的摩擦力大小為Ff2，a，b，c三物體的質(zhì)量均為m，a與斜面c與橫桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=33，β＝60A．Ff1和Ff2，都將變大 B．Ff1由沿斜面向上改為沿斜面向下，F(xiàn)f2始終沿橫桿向右 C．圖中的β≤120° D．斜劈受到地面的摩擦力和橫桿受到物體c的摩擦力都變大題型三動(dòng)態(tài)平衡問題1．動(dòng)態(tài)平衡：是指平衡問題中的一部分是變力，是動(dòng)態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，所以叫動(dòng)態(tài)平衡，這是力平衡問題中的一類難題．2．基本思路：化“動(dòng)”為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”．3．基本方法：圖解法和解析法．如圖所示，一圓環(huán)套在固定的傾斜光滑桿AB上，輕繩繞過光滑定滑輪與圓環(huán)相連，整個(gè)裝置處于同一豎直平面內(nèi)，用力F拉動(dòng)輕繩使圓環(huán)從圖示位置沿桿向上緩慢運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)對(duì)桿的彈力大小為FN，在圓環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A．F一直增大，F(xiàn)N一直減小 B．F一直增大，F(xiàn)N先減小后增大 C．F先減小后增大，F(xiàn)N一直增大 D．F先減小后增大，F(xiàn)N先減小后增大如圖所示，在一水平面上放置了一個(gè)頂端固定有滑輪的斜面，物塊B、C重疊放置在斜面上，細(xì)繩的一端與B物塊相連，另一端有結(jié)點(diǎn)O，結(jié)點(diǎn)處還有兩段細(xì)繩，一段連接重物A，另一段用外力F拉住?，F(xiàn)讓外力F將物塊A緩慢向上運(yùn)動(dòng)，拉至OO′水平，拉動(dòng)過程中始終保證夾角α＝120°，且繩子OO'始終拉直，物塊B和C以及斜面體始終靜止，則下列說法正確的是（）A．繩子OO′的拉力始終增大 B．B對(duì)C的摩擦力可能在減小 C．斜面對(duì)B的摩擦力可能先增大后減小 D．地面對(duì)斜面體的摩擦力可能先減小后增大如圖1，一雜技演員利用動(dòng)滑輪讓自己懸掛在細(xì)繩的最低點(diǎn)以完成各種雜技表演。繩子兩端分別固定在兩根豎直桿上的a、b兩點(diǎn)，繩子的質(zhì)量可忽略不計(jì)，繩子不可伸長(zhǎng)。已知雜技演員的質(zhì)量為m，重力加速度為g。當(dāng)雜技演員靜止不動(dòng)時(shí)，繩與水平方向夾角為α。不計(jì)動(dòng)滑輪重力和動(dòng)滑輪與繩間的摩擦。（1）若保持繩子a端、b端在桿上位置不變，將右側(cè)桿向左緩慢平移到虛線位置，使兩桿之間的距離減小。請(qǐng)分析判斷此過程中：①夾角α大小的變化情況，并畫出桿在虛線位置時(shí)，繩子和雜技演員的位置分布圖景；②兩繩上張力F的合力的變化情況；③每根繩子上張力F大小的變化情況。（2）若保持桿不動(dòng)，將繩的右端緩慢上移到b′位置，請(qǐng)分析判斷此過程中：①夾角α大小的變化情況，并畫出繩的右端在b′位置時(shí)，繩子和雜技演員的位置分布圖景；②兩繩上張力F的合力的變化情況；③每根繩子上張力F大小的變化情況?！洞髧?guó)工匠》節(jié)目中講述了王進(jìn)利用“秋千法”在1000kV的高壓線上帶電作業(yè)的過程。如圖所示，絕緣輕繩OD一端固定在高壓線桿塔上的O點(diǎn)，另一端固定在兜籃D上。另一絕緣輕繩跨過固定在桿塔上C點(diǎn)的定滑輪，一端連接兜籃，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王進(jìn)坐在兜籃里，緩慢地從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到處于O點(diǎn)正下方E點(diǎn)的電纜處。繩OD一直處于伸直狀態(tài)，兜籃、王進(jìn)及攜帶的設(shè)備總質(zhì)量為m，可看作質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)一切阻力，重力加速度大小為g。關(guān)于王進(jìn)從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是（）A．繩OD的拉力一直變小 B．工人對(duì)繩的拉力一直變大 C．OD、CD兩繩拉力的合力小于mg D．當(dāng)繩CD與豎直方向的夾角為30°時(shí)，工人對(duì)繩的拉力為3題型四平衡中臨界與極值問題1．臨界問題當(dāng)某物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)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(yǔ)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(dá)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(duì)滑動(dòng)或相對(duì)靜止的臨界條件為靜摩擦力達(dá)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(jìn)行分析．摩擦角指的是：物體在受到摩擦力情況下，物體的滑動(dòng)摩擦力（或最大靜摩擦力）Ff＝μFN，支持面的支持力FN的方向固定不變，我們將支持力與摩擦力合成為支持面作用力F（以下講到的平面對(duì)物體的作用力都為此力），則支持面的作用力F與支持力FN的方向成φ角，而這個(gè)角就稱之為摩擦角如圖．由摩擦公式：Ff＝μFN，μ=F問題：有一重量為G的木塊平放在水平地面上，木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=33，一人欲用最小的作用力F（多選）傾角為θ＝37°的斜面與水平面保持靜止，斜面上有一重為G的物體A，物體A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5．現(xiàn)給A施以一水平力F，如圖所示．設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），如果物體A能在斜面上靜止，水平推力F與G的比值可能是（）A．3 B．2 C．1 D．0.05（多選）如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的剛性直輕桿的B端用鉸鏈固定在豎直墻上，C端與輕滑輪連接（滑輪大小可忽略不計(jì)），繞過滑輪的輕繩上端固定于墻上A點(diǎn)，下端懸