高中物理题型解题技巧之力学篇01 秒解动态平衡 （原卷版） Word（11页）

高中物理题型解题技巧之力学篇01 秒解动态平衡 一、必备知识与应用技巧 1、“一恒一定向” “一恒一定向”即为物体所受的三力中有一个力恒定，一个力的方向恒定。如图所示， OA、OB、OC 为三根细绳，保持O 点不动，B 绳顺时针旋转，分析两绳中的拉力变化情况？ （1）常规解法—图解法，对O 点受力分析如图1 所示 观察图形可知，B 绳的拉力先减小后增大，A 绳中的拉力一直减小。 （2）方法升级理解（口决：不转的力随方向变化的两力的夹角增大而增大，减小而减小， 当方向变化的两力垂直时转动的力最小，往两边都增大） 认真分析可知，随着B 绳顺时针旋转，两绳的夹角减小，同时观察A 绳的力也在减小，而 当B 绳也A 绳垂直时，B 绳中的拉力最小，所以可以得到规律，A 绳的拉力（即不转的 力）随两绳夹角的增大而增大（或夹角的减小而减小），B 绳的拉力（转动的力）在B 绳 也A 绳垂直时最小，只要分析B 绳转动过程中会不会出现垂直即可判断，用此方法则不用 画三角形而快速解决此类问题。 例1.如图所示，把一个光滑圆球放在两块挡板AB 和AC 之间，AB 与AC 之间的夹角为 30°．现将AC 板固定，而使AB 板沿顺时针方向缓慢转动90°，则( ) A.球对 板的压力逐渐减小 B.球对 板的压力先减小后增大 C.球对 板的压力逐渐增大 D.球对 板的压力先减小后增大 解析：画出小球的受力如图 由题意可知TAB从水平方向转到竖直方向，TAB与TAC夹角一直减小，则不转的力TAC一直减 小，TAB在转动过程中一定经历与TAC垂直的位置，垂直时最小，则TAB先增大后减小，故 选B。 2、“两变力恒定夹角” “两变力恒定夹角”即为两个变力的夹角恒定，如图所示，三根细绳连接同一点O，且在C 绳上吊一个重物，保持A、B 绳夹角 不变，A、B 两绳顺时针转动 过程中，A、B 绳 上的拉力变化情况？ （1）常规解法——“拉密定理”，如图 由“拉密定理”可知 由于G， 角不变，则 不变，在转动过程中 角从 ，则 减小，所 以FA一直减小，同理可知， 从钝角变到 ，所以FB一直增大。 （2）方法升级理解（口决：“对角垂直时拉力最大”） 由正弦函数知， 为最大，再由 可知，对角垂直时力最大， 即当 时， 最大，同理 时， 最大，因此处理此类问题时只要分析两个 变化的夹角的变化情况即可得出结论，可以快速的解决问题； 例2.如图所示，竖直面内有一圆环，轻绳 的一端O 固定在此圆环的圆心，另一端A 拴 一球，轻绳 的一端拴球，另一端固定在圆环上的B 点。最初，两绳均被拉直，夹角为 且 水平，现将圆环绕圆心O 顺时针缓慢转过90°的过程中（夹角θ 始终不 变），以下说法正确的是( ) A. 上的张力逐渐增大 B. 上的张力先增大后减小 C. 上的张力逐渐增大 D. 上的张力先增大后减小 解：受力分析如图 在转动过程中 从 ，由对角垂直时拉力最大可知， 一直减小，同理 从钝 角变成锐角，其间一直经历直角的状态，由对角垂直时拉力最大可知， 先增大后减小， 故选B。 3、“大Y 模型” “大Y 模型”即为晾衣服模型，如图所示，一根细绳A、B 两端分别栓在两根固定的杆上， 两杆间的距离为d，重物的重力为G （1）常规解法： 对O 点受力分析如图所示 由平衡可知 即 由几何关系可知 其中 得 根据题意逐步分析解答。 （2）方法升级理解（口决：“近小远大，纵不变”） 分析总结规律 .纵移，即A 点或B 点上、下移动时，由于d 不变，绳长不变，则 不变，则绳中拉力不变； .远离，即两杆距离增大， 变大，绳中拉力变大， .靠近，即两杆距离增大， 变小，绳中拉力变小； 口决：对于 和T 的变化情况满足：“近小远大，纵不变”，其中“近”和“远”指的是 距离d，d 小， 小，绳中拉力小；d 大， 大，绳中拉力大，“纵”指的是A 点或B 点上、 下移动，此时绳中拉力不变。 例3.如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N 上的a、b 两点，悬挂 衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只改变一个条件，当衣架静止时， 下列说法正确的是 ( ) A．绳的右端上移到b′，绳子拉力变小` B．绳的两端高度差越小，绳子拉力越大 C．将杆N 向右移一些，绳子拉力变大 D．若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移 解：ABC．利用口决：“近小远大，纵不变”可知，绳的右端上移到b′，即为纵移，则绳 子拉力不变，将杆N 向右移一些，即远离，则绳子拉力变大，绳的两端高度差越小，即纵 移，则绳子拉力不变，故AB 错误，C 正确； D．若换挂质量更大的衣服，仍然平衡，则位置不变，只是绳子拉力变大，故D 错误。 三、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考) 1．如图所示，用一轻绳将光滑小球P 系于竖直墙壁上的O 点，在墙壁和球P 之间夹有一 长方体物块Q，P、Q 均处于静止状态，现有一铅笔紧贴墙壁从O 点开始缓慢下移，则在 铅笔缓慢下移的过程中（ ） A．细绳的拉力逐渐变小 B．Q 受到墙壁的摩擦力逐渐变大 C．Q 将从墙壁和小球之间滑落 D．Q 受到墙壁的弹力逐渐变大 2．如题图所示，重量为G 的物块静置于水平地面上，用大小不变的力 拉该物块， 在力F 与水平方向的夹角 从 缓慢增大到 过程中，该物块始终静止不动，则水平地 面对该物块的作用力（ ） A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 3．如图甲工人正使用“涂料滚”给墙壁粉刷涂料。如图乙粉刷时工人手持撑杆使涂料滚沿 竖直墙壁缓慢移动，若涂料滚在向上缓慢移动过程中对墙壁的压力大小保持不变，则（ ） A．涂料滚受到的摩擦力方向向上，大小不变 B．涂料滚受到的摩擦力方向向上，大小变大 C．涂料滚受到的摩擦力方向向下，大小变大 D．涂料滚受到的摩擦力方向向下，大小变小 4．如图甲所示是空军飞行员防眩晕训练器，若某飞行员调练时，左右手拉住圆环，处于平 衡状态，左手刚好在水平状态，右手与水平方向有一定夹角，不考虑腿部受到的作用力， 等效为如图乙模型，在圆环顺时针缓慢旋转90°过程中，保持两手臂伸直状态，则（ ） A．两手的拉力均变小 B．左手拉力先变大再变小，右手拉力一直变小 C．左手拉力一直变小，右手拉力先变小再变大 D．左手拉力先变大再变小，右手拉力先变大再变小 5．如图，一重力不计的梯子斜靠在光滑竖直墙壁上，重为G 的工人由地面沿梯子上爬， 在上爬过程中，梯子保持静止｡设墙壁对梯子的作用力为F1，地面对梯子的支持力为F2， 摩擦力为F3，则在上爬过程中（ ） A．F1由大变小 B．F2由大变小 C．F2由小变大 D．F3由小变大 6．晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B 两点，A 点高于B 点，原来无风 状态下衣服保持静止。某时一阵恒定的风吹来，衣服受到水平向右的恒力而发生滑动，并 在新的位置保持静止，如图所示。不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，下列说法正 确的是（ ） A．有风时，挂钩左、右两侧绳子的拉力大小不相等 B．无风时，挂钩左侧绳子与竖直方向的夹角大于右侧绳子与竖直方向的夹角 C．在有风且风力不变的情况下，绳子右端由A 点沿杆向下移到C 点，绳子的拉力变小 D．相比无风时，在有风的情况下∠AOB 大 7．哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做 出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，用合成“肌肉”做成的“手臂”ced 的d 端固定 一滑轮，c 端固定于墙壁，足够长的细绳绕过d 端滑轮，一端也固定于墙壁，另一端连接质 量为m 的物体，合成“肌肉”的c 和e 处类似于人手臂的关节，由“手臂”合成“肌肉” 控制。设cd 的连线与竖直墙壁ac 夹角为𝜃，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法不正确的是 （ ） A．撤除轻质细杆ce 瞬间物体的下落加速度为重力加速度g B．若保持θ＝90°，增大cd 长度，细绳对滑轮的力始终沿dc 方向 C．若保持ac 等于ad，增大cd 长度，细绳对滑轮的力始终沿dc 方向 D．若θ 从90°逐渐变为零，cd 长度不变，且保持ac＞cd，则细绳对滑轮的力先增大后减小 8．图示杆秤用3 根长度相同细绳对称地系于圆形秤盘上，细绳的另一端汇聚后系在杆秤小 吊环上的 点。用该秤来称质量为 （含秤盘）的物品，重力加速度为 ，则平衡时（ ） A．每根细绳的拉力等于 B．每根细绳的拉力小于 C．细绳越长，细绳的拉力越大 D．细绳越长，细绳的拉力越小 9．如图所示，某健身者右手拉着抓把沿图示位置B 水平缓慢移动到位置A，他始终保持静 止，不计绳子质量，忽略绳子和重物与所有构件间的摩擦，A、B、重物共面，则重物上升 过程（ ） A．绳子的拉力逐渐增大 B．该健身者所受合力逐渐减小 C．该健身者对地面的压力逐渐减小 D．该健身者对地面的摩擦力逐渐增大 10．新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收，自动采棉 机将棉花打包成圆柱形棉包，然后平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模 型，质量为m 的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为 固定不变，“V”型挡板可绕P 轴在竖直面内转动，使BP 板由水平位置逆时针缓慢转动 的过程中，忽略“V”型挡板对 棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A．在AP 板转到水平前，BP 板与AP 板对棉包的作用力的合力不变 B．棉包始终受到三个力的作用 C．棉包对AP 板的压力先增大后减小 D．当BP 板转过 时，棉包对BP 板的作用力大小为mg 11．如图，质量为m 的小球用一轻绳竖直悬吊于O 点。现用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉 动轻绳至虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是（ ） A．钩子对绳的作用力水平向右 B．钩子对绳的作用力逐渐增大 C．绳子的张力逐渐增大 D．钩子对绳的作用力可能等于2mg 12．如图（a），直导线MN 被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO′上，其所在区域 存在方向垂直指向OO′的磁场，与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变 化，其截面图如图（b）所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为θ。 下列说法正确的是（ ） A．当导线静止在图（a）右侧位置时，导线中电流方向由N 指向M B．电流I 增大，静止后，导线对悬线的拉力不变 C．tanθ 与电流I 成正比 D．sinθ 与电流I 成正比 13．如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的 点，将木板以底边 为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的 摩擦，在转动过程中（ ） A．圆柱体对木板的压力逐渐增大 B．圆柱体对木板的压力先增大后减小 C．两根细绳上的拉力均先增大后减小 D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变 14．如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ 为水平直径，MN 为倾斜 直径，PQ 与MN 间的夹角为 ，一条不可伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、 N 两点，轻质滑轮连接一个质量为m 的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。 现将圆环从图示位置绕圆心O 顺时针缓慢转过2 角，下列说法正确的是（ ） A．图示位置时，轻绳的张力大小为 B．直径MN 水平时，轻绳的张力大小为 C．轻绳与竖直方向间的夹角先增大再减小 D．圆环从图示位置顺时针缓慢转过2 的过程中，轻绳的张力逐渐减小 15．在生活中人们为了更方便地向高处运送货物，经常使用如图所示的方法提升重物。图 中甲、乙两名工人分别位于两栋楼的三楼和二楼窗口，两人各用一根轻绳与质量为m 的重 物相连。初始时重物在甲的正下方地面上，此时工人甲的绳长为L、甲、乙两人间的距离 也为L、楼间距为d，现甲拉住绳端不动的同时乙缓慢收短手中的轻绳，最终将重物拉至乙 处。重力加速度取g，则在将重物由地面拉至乙的过程中下列说法正确的是 （ ） A．甲绳的拉力先增大后减小 B．乙绳的拉力先增大后减小 C．当重物接近乙处时甲绳的拉力接近 D．当重物接近乙处时乙绳的拉力接近 16．如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m 的照相机，三脚架的三根轻质 支架等长，与竖直方向均成37°角，该夹角及支架长短均可以调节，但三根支架的长度及它 们与竖直方向的夹角始终相等，照相机的重心始终在支架的竖直轴上。已知sin37°＝0.6， cos37°＝0.8。则下列说法正确的是（ ） A．每根支架受到地面的摩擦力大小为 B．照相机对每根支架的压力大小为 C．若将每根支架与竖直方向夹角变小，则每根支架受到的地面的支持力将不变 D．若将每根支架与竖直方向夹角变小，则每根支架受到的地面的摩擦力将变大