2021高考物理一轮复习 第2章 相互作用 高考培优讲座2 共点力平衡问题课件

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第二章相互作用共点力平衡问题是力学受力分析要核心解决的问题,是基础性问题,近几年全国卷着重对此点进行考查.考查的热点主要有:(1)整体法与隔离法在受力分析中的应用;(2)解析法或图解法解决动态平衡问题;(3)共点力平衡下的临界与极值问题等.题型以选择题为主,难度中等.【重难解读】共点力平衡问题主要从以下几个方面进行命题考查:(1)共点力作用下物体的静态平衡问题:力的合成法或分解法结合整体隔离的研究思路进行求解.(2)共点力作用下的动态平衡问题:解析法、图解法和相似三角形法均可在不同情况下求解问题.(3)共点力平衡下的临界和极值问题等.【典题例证】如图所示为简化的吊车起吊斜坡上两货物的情境,斜坡上放有两个完全相同的货物a、b,质量均为m,两货物用一根细钢绳连接,在细钢绳的中点加一垂直于斜坡的拉力F,使两货物均处于静止状态,若细钢绳重力不计,细钢绳与斜坡的夹角为θ,斜坡的倾角为α,则下列说法正确的是()A.a、b两货物对斜坡的压力大小相同B.a、b两货物受到的摩擦力方向一定相反C.逐渐增大F时,货物b先开始滑动D.在F大小一定的情况下,图中θ角越大,细钢绳的拉力越大[解析]对a、b分别进行受力分析,如图所示,a、b两个货物垂直于斜坡方向受力都平衡,则有Na+Tasinθ=mgcosα,Nb+Tbsinθ=mgcosα,将F沿着细钢绳的方向分解,得T=Ta=Tb=F2sinθ,联立可得Na=Nb,所以a、b两货物对斜坡的压力大小相同,又F一定时,θ越大,T=F2sinθ越小,故A正确,D错误.货物b处于静止状态,当Tbcosθ=mgsinα,即F=2mgsinαtanθ时,货物b受到的摩擦力为零;当F2mgsinαtanθ时,货物b受到摩擦力的方向沿斜坡向上;当F2mgsinαtanθ时,货物b受到的摩擦力的方向沿斜坡向下.而货物a必定受到沿斜坡向上的摩擦力作用,故a、b两货物受到的摩擦力方向不一定相反,故B错误.对a,沿斜坡方向有Tcosθ+mgsinα=fa,对b,沿斜坡方向有Tcosθ=fb+mgsinα(fb可正、可负、可为零,fb为负值时表示与图示方向相反),两货物对斜面的正压力相等,所以最大静摩擦力相等,逐渐增大拉力T时,a先达到最大静摩擦力,先滑动,故C错误.[答案]A解决共点力作用下物体平衡问题的一般思路【突破训练】1.(2019·武汉高中调研)如图所示,水平面上固定着一个三棱柱体,其左侧光滑,倾角为α;右侧粗糙,倾角为β.放置在三棱柱体上的物块A和物块B通过一根跨过顶端定滑轮的细绳相连,若物块A和物块B始终保持静止.下列说法正确的是()A.仅增大角α,物块B所受的摩擦力一定增大B.仅增大角α,物块B对三棱柱体的压力可能减小C.仅增大角β,绳子的拉力一定增大D.仅增大角β,地面对三棱柱体的支持力不变解析:选D.若仅增大α角,而β角不变,则对物块A进行受力分析可知,其重力沿斜面向下分力增加,则连接A、B的细绳产生的拉力增加,对于物块B来说,由于不清楚角度未改变之前的摩擦力情况,所以不能确定其摩擦力的变化情况,选项A错误;由于若仅增大α角,而β角不变,则物块B垂直斜面的分力仍为mBgcosβ,不发生改变,选项B错误;若仅增大β角,而α角不变,则对物块A进行受力分析可知,拉力仍等于物块A重力沿斜面方向的分力,即mAgsinα,选项C错误;对物块A、B及三棱柱体组成的整体进行受力分析,无论增大哪个角,由于整体始终处于平衡状态,则整体对地面压力与整体重力始终不变,由牛顿第三定律可知,地面对整体的支持力不发生变化,选项D正确.2.如图所示,表面光滑、半径为R的半球体固定在水平地面上,球心O的正上方O′处有一个光滑定滑轮,轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上(不计小球大小),两小球平衡时,滑轮两侧细绳的长度分别为L1=2.5R,L2=2.4R,则这两个小球的质量之比m1∶m2为()A.24∶1B.25∶1C.24∶25D.25∶24解析:选C.先以右侧小球为研究对象,分析受力情况.小球受重力m2g、绳子的拉力T和半球体的支持力N,如图所示.由平衡条件得知,拉力T和支持力N的合力与重力m2g大小相等、方向相反.设OO′=h,根据三角形相似得TL2=m2gh,得m2g=ThL2,同理,以左侧小球为研究对象,得m1g=ThL1,联立解得m1∶m2=L2∶L1=24∶25.

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