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挑战 2020 年高考物理必须突破 15 个必考热点热点(1)平 衡 问 题
考向一:动态平衡
【真题引领】
(2017·全国卷Ⅰ改编)如图,柔软轻绳ON 的一端O 固定,其中间某点M 拴一重物,用手拉
住绳的另一端N,初始时,OM 竖直且MN 被拉直,OM 与 MN 之间的夹角为 α(α )
住绳的另一端N,初始时,OM 竖直且MN 被拉直,OM 与 MN 之间的夹角为 α(α )。现将
A.MN 上的张力逐渐增大C.OM 上的张力逐渐增大
【答案】A
B.MN 上的张力先增大后减小
D.OM 上的张力先减小后增大
解析:以重物为研究对象,它受三个力即重力mg、绳 OM 段的拉力FO、NM 段的拉力FN 的作用处于平衡状态。考虑到力mg 不变,FO 与 FN 的夹角不变,当FO 由竖直向上变为水平向左时,作出如图所示的力矢量图,由图可知:FN 一直变大,FO 先变大后减小。
动态平衡问题的分析过程与处理方法:
(1)一般思路:把“动”化为“静”,“静”中求“动”。(2)答题模板:
(3)易错警示:
相似三角形法的易错点在于不能正确进行受力分析,找到力三角形和结构三角形相似。如竞技场T10。
考场练兵:
12在新疆吐鲁番的葡萄烘干房内,果农用图示支架悬挂葡萄。OA、OB 为承重的轻杆,AOB 始终在竖直面内,OA 可绕A 点自由转动,OB 与OA 通过铰链连接,可绕O 点自由转动, 且 OB 的长度可调节,现将新鲜葡萄用细线悬挂于O 点,保持 OA 不动,调节 OB 的长度让B 端沿地面上的AB 连线向左缓慢移动,OA 杆所受作用力大小为F ,OB 杆所受的作用力大小为F ,∠AOB 由锐角变为钝角的过程中,下列判断正确的是 ( )
1
2
A.F1 逐渐变大, F2 先变小后变大 B.F1 先变小后变大, F2 逐渐变大C.F1 逐渐变小, F2 逐渐变小 D.F1 逐渐变大, F2 逐渐变大
【答案】A
解析:由题可知,保持OA 的位置不变,以O 点为研究对象进行受力分析,受到细线的拉力(等于葡萄的重力)和两杆的支持力,如图所示,
A.F1=mg,F2=mgB.F1=mg,F2=mgF1′=mgcos30°= mg,F2′=mgsin30°= mg。由牛顿第三定律可知斜面对圆筒的支持力与圆筒对斜面的压力大小相等,方向相反。故F1=
A.F1=
mg,F2=
mg
B.F1=
mg,F2=
mg
F1′=mgcos30°= mg,F2′=mgsin30°= mg。由牛顿第三定律可知斜面对圆筒的支持力与圆筒
对斜面的压力大小相等,方向相反。故F1= mg,F2= mg,D 正确。
考向二:静态平衡
【真题引领】
(2019·全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和 60°。重力加速度
为 g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F 、F ,则
1 2
( )
C.F1= mg,F2= mgD.F1= mg,F2= mg斜面Ⅱ分解,则【答案】D 当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒工件受力平衡。对圆筒进行受力分析知圆筒受重力mg
C.F1= mg,F2= mg
D.F1= mg,F2= mg
斜面Ⅱ分解,则
求解静态平衡问题的四种常用方法:
适用条件
适用条件
注意事项
优点
(1)表示三个力大小的线段长度不可
合成
物体受三个力作用而平衡
随意画
法
对于物体所受的三个力,有两
(2)两力的合力与第三个力等大反向
个力相互垂直或两个大小相
分解
等的平衡问题求解较简单
将其中一个力分解,其两个分力与物
物体受三个力作用而平衡
法
体受到的另两个力等大反向
正交
物体受三个或三个以上的力 选坐标轴时应使尽量多的力与坐标轴 对于物体受三个以上的力处于
分解
作用而平衡
重合
平衡状态的问题求解较方便
法
力的
将三个力的矢量图平移,构成一个依 常用于求解一般矢量三角形中
三角
物体受三个力作用而平衡
次首尾相连接的矢量三角形
未知力的大小和方向
形法
考场练兵:
如图所示,质量为m 的钢球静止于两光滑木板a、b 之间。已知两木板的夹角α=45°,a 木板与水平方向的夹角 β=45°,则钢球对 a、b 板的压力大小Fa、Fb 分别是 ( )
Fa=mg,Fb=mg B.Fa=mg,Fb= mg
C.Fa=
C.Fa=
mg,Fb=
mg
D.Fa=
mg,Fb=mg
解析:对钢球受力分析,作出受力分析图:
根据共点力平衡条件可知, Fbcos45°+mgcos45°=Fa Fbsin45°=mgsin45°。
解得:Fa= mg,Fb=mg, 故D 正确,A、B、C 错误。
如图所示,物体的质量为m,在恒力
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