高考物理題目解析-V形桿上輕繩懸掛物體的動態(tài)平衡試題的詳解_第1頁
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有關(guān)共點力平衡試題的解答,可以說都是通過平行四邊形定則或者三角形定則轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題來進行的,要用到的數(shù)學(xué)知識主要有直角三角形邊角關(guān)系、正弦定理(包含余弦定理)、相似三角形對應(yīng)邊成比例、三角函數(shù)的變換、圓的知識(有人稱之為輔助圓法,實際還是圖解法)等等。解題思路主要是列出解析式定量推導(dǎo)和圖解法定性分析結(jié)合定量推導(dǎo),即解析法和圖解法,兩種方法我們都要熟悉,具體解題需要綜合運用。今天,我們將對分享一些有一定難度的動態(tài)平衡試題,以便給大家?guī)矸奖恪?/p>

例題一、如圖所示,在豎直平面內(nèi),一根不可伸長的輕質(zhì)軟繩兩端打結(jié)系于“V”形桿上的A、B兩點,已知OM邊豎直,且|AO|=|BO|,細繩繞過光滑的滑輪,重物懸掛于滑輪下處于靜止狀態(tài).若在紙面內(nèi)繞端點O按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”形桿,直到ON邊豎直,繩子的張力為FT、A點處繩子與桿之間摩擦力大小為F,則()

A.張力FT一直增大

B.張力FT先增大后減小C.摩擦力一直增大

D.摩擦力先增大后減小【答案】B【難度】0.4【來源】【全國百強校】湖南省長沙市雅禮中學(xué)2019屆高三下學(xué)期第8次月考理科綜合物理試題【知識點】直接合成法解決三力平衡問題、正交分解法解共點力平衡【詳解】AB:設(shè)滑輪兩側(cè)繩子與豎直方向的夾角為α,受力如圖所示:在紙面內(nèi)繞端點O按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”形桿,直到ON邊豎直,AB的長度不變,AB在水平方向的投影先變長后變短,繩子與豎直方向的夾角α先變大后變小,

故A項錯誤,B項正確.CD:以A點為研究對象,受力分析如圖乙所示,根據(jù)平衡條件可知:在紙面內(nèi)繞端點O按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”形桿,繩子與豎直方向的夾角α先變大后變小,OA桿與豎直方向的夾角β一直變大;當繩子與豎直方向的夾角α變大時,摩擦力減?。划斃K子與豎直方向的夾角α變小時,(α+β)在增大,摩擦力還是在減?。蔆D兩項錯誤.例題二、如圖所示,在豎直平面內(nèi),一根不可伸長的輕質(zhì)軟繩兩端打結(jié)系于“V”形桿上的A、B兩點,OM邊豎直,O到A的距離等于O到B的距離.軟繩繞過光滑的滑輪,一重物懸掛于滑輪下,開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),角度小于90°.若在紙面內(nèi)繞O點順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”形桿,直到ON邊豎直,繩結(jié)沒有在桿上滑動.則A處繩與桿間的摩擦力f(

)A.一直增大B.一直減小C.先增大后小

D.先減小后增大【答案】B【難度】0.65【來源】江西省撫州市2018-2019學(xué)年高三10月聯(lián)考物理試題【知識點】動態(tài)平衡問題【詳解】設(shè)滑輪兩側(cè)繩子與豎直方向的夾角為α,受力如圖所示:以A點為研究對象,受力分析如圖所示:根據(jù)平衡條件可知:在紙內(nèi)順時針繞O點按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動桿,繩子與豎直方向的夾角α,先變大后變小,OA桿與豎直方向的夾角β一直增大,當繩子與豎直方向的夾角α變大,摩擦力減小,當繩子與豎直方向的夾角變小時,但α+β還是在增大,所以摩擦力還是在減小,故B正確,ACD錯誤.例題三、如圖所示,在豎直平面內(nèi),一根不可伸長的輕質(zhì)軟繩兩端打結(jié)系于“V”形桿上的A、B兩點,已知OM邊豎直,且AO=OB,細繩繞過光滑的滑輪,重物懸掛于滑輪下處于靜止狀態(tài)。若在紙面內(nèi)繞端點O按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”形桿,直到ON邊豎直,繩子的張力為FT、A點處繩子與桿之間摩擦力大小為F,則()

A.張力FT先增大后減小

B.張力FT一直增大C.摩擦力F一直減小

D.摩擦力F先增大后減小【答案】AC【難度】0.65【來源】湖北省麻城一中2018屆高考沖刺模擬考試理綜物理試題(三)【知識點】動態(tài)平衡問題【詳解】AB.滑輪受力如下圖所示設(shè)滑輪兩側(cè)繩子與豎直方向的夾角為α,繩子的長度為L,B點到墻壁的距離為S,根據(jù)幾何知識和對稱性,得

以滑輪為研究對象,設(shè)繩子拉力大小為FT,如圖所示根據(jù)平衡條件得若在紙面內(nèi)繞端點O按順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動“V”型桿,直到ON邊豎直,S先增大后減小,則α角先增大后減小,L不變,則由上式得知,張力FT先增大后減小。故A正確,B錯誤;CD.以A為研究對象,據(jù)平衡條件可知

在紙面內(nèi)繞端點O順時針轉(zhuǎn)動過程中,繩子與豎直方向的夾角先變大后變小,OA桿與豎直方向的夾角β一直增大,當繩子與豎直方向的夾角α變大,摩擦力減小,當繩子與豎直方向的夾角α減小時,但α+β還是在增大,所以摩擦力還是在減小,故C正確,D錯誤。故選AC。下邊這道圓環(huán)上懸掛物體的平衡類試題也能用類似方法解答。例題四、如圖所示,兩根輕繩一端系于結(jié)點O,另一端分別系于固定環(huán)上的M、N兩點,O點下面懸掛一小球。細線OM、ON與豎直方向夾角分別為α=60°、β=30°。用F1、F2分別表示OM、ON的拉力,將兩繩同時緩慢順時針轉(zhuǎn)過45°,并保持兩繩之間的夾角始終不變,且小球始終保持靜止狀態(tài),則在旋轉(zhuǎn)過程中,下列說法正確的是(

A.F1在逐漸增大B.F2先增大再減小C.F1與F2的水平分量大小相等D.F1與F2的豎直分量大小相等【答案】AC【難度】0.65【來源】黑龍江省哈爾濱市第三中學(xué)2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期期末物理試題【知識點】動態(tài)平衡問題【分析】物體始終保持靜止,合力為零,對物體受力分析,受到mg、F1、F2三個力,這三個力構(gòu)成一個封閉的矢量三角,在旋轉(zhuǎn)過程中,對矢量三角形動態(tài)分析即可。【詳解】AB.物體始終保持靜止,合力為零,所以mg、F1、F2構(gòu)成封閉的矢量三角形如圖所示,由于重力不變,以及F1和F2夾角為90°不變,矢量三角形動態(tài)圖如右圖所示,mg始終為圓的直徑,兩繩同時緩慢順時針轉(zhuǎn)過45°過程中,F(xiàn)1一直增大,F(xiàn)2一直減小,故A正

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