高一物理必修一高一动态平衡,相似三角形法
(完整版)高一物理力学受力分析之动态平衡问题
动态平衡一、三角形图示法(图解法)方法规律总结:常用于解三力平衡且有一个力是恒力,另一个力方向不变的问题。
例1、如图1-17所示,重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。
若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F1 、F2各如何变化?答案:F1逐渐变小,F2先变小后变大变式:1、质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示,用T表示OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( A )A.F逐渐变大,T逐渐变大B。
F逐渐变大,T逐渐变小C。
F逐渐变小,T逐渐变大D。
F逐渐变小,T逐渐变小2、如图所示,一个球在两块光滑斜面板AB、AC之间,两板与水平面间的夹角均为60°,现使AB板固定,使AC板与水平面间的夹角逐渐减小,则下列说法中正确的是( A )A。
球对AC板的压力先减小再增大B.球对AC板的压力逐渐减小C.球对AB板的压力逐渐增大D.球对AB板的压力先增大再减小二、三角形相似法方法规律总结:在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都发生变化,且力的矢量三角形与题所给空间几何三角形相似,可以利用相似三角形对应边的比例关系求解.例2、如图所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在A点,另一端B悬挂一重为G的重物,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮,用力F拉绳,开始时∠BAC>90°,现使∠BAC缓慢变小,直到杆AB接近竖直杆AC.此过程中,杆AB所受的力( A )A.大小不变 B.逐渐增大C.先减小后增大 D.先增大后减小变式:1、如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔.质量为m的小球套在圆环上.一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住.现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移.在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力N的大小变化情况是( C )A。
相似三角形法分析动态平衡问题
静力学解题方法2——相似三角形法(非常好的方法,仔细分析例题,静力学受力分析三大方法之一)(1)相似三角形:正确作出力的三角形后,如能判定力的三角形与图形中已知长度的三角形(几何三角形)相似,则可用相似三角形对应边成比例求出三角形中力的比例关系,从而达到求未知量的目的。
(2)往往涉及三个力,其中一个力为恒力,另两个力的大小和方向均发生变化,则此时用相似三角形分析。
相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找力三角形和结构三角形相似。
例1、半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图1-1所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是( )A 、N 变大,T 变小B 、N 变小,T 变大C 、N 变小,T 先变小后变大D 、N 不变,T 变小解析:如图1-2所示,对小球:受力平衡,由于缓慢地拉绳,所以小球运动缓慢视为始终处于平衡状态,其中重力mg 不变,支持力N ,绳子的拉力T 一直在改变,但是总形成封闭的动态三角形(图1-2中小阴影三角形)。
由于在这个三角形中有四个变量:支持力N 的大小和方向、绳子的拉力T 的大小和方向,所以还要利用其它条件。
实物(小球、绳、球面的球心)形成的三角形也是一个动态的封闭三角形(图1-2中大阴影三角形),并且始终与三力形成的封闭三角形相似,则有如下比例式:RNR h mg L T =+= 可得:mg Rh LT +=运动过程中L 变小,T 变小。
mg Rh RN +=运动中各量均为定值,支持力N 不变。
正确答案D 。
例2、如图2-1所示,竖直绝缘墙壁上的Q 处由一固定的质点A ,在Q 的正上方的P 点用细线悬挂一质点B ,A 、B 两点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A 、B 两质点的电量逐渐减小,在电荷漏空之前悬线对悬点P 的拉力T 大小( )A 、T 变小B 、T 变大C 、T 不变D 、T 无法确定解析:有漏电现象,AB F 减小,则漏电瞬间质点B 的静止状态被打破,必定向下运动。
高中物理必修一动态平衡
大,所以船的浮力减小.故
A、C正确
【变式训练】如图所示,质量分别为m、M的两个物体,系在一
根绕过定滑轮的轻绳两端,M放在水平地板上,m悬在空中,若
将M沿水平地面向右移动少许(仍保持平衡状态),则( )
A.绳中张力变大
BC B.M对地面的压力变大
C.M所受的静摩擦力变大
D.滑轮轴所受的压力变大
总结
(1)受力分析 (2)构建力的三角形(通过平移) (3)确定大小方向都不变的力(边),确定方 向不 变、大小变化的力(边) (4)通过活动大小方向都可变的力(边),得 到该力的变化情况 注意:进行第4步的时候不能改变3中的结论
【典例2】 右图所示为半圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆 心O,下悬重为G的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆 形支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中,分析OA绳和OB
动态平衡
动态平衡
定义:物体受到几个变力的作用而处于平衡态,我们把 这类问题叫做共点力的动态平衡。 处理方法:图解法、解析法、相似三角形法(极少)
基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”
图解法
1、图解法特点: (1)物体受三个力 (2)有一个力大小方向都不变 (3)物体受三个力;有一个力大小方向始终不变 (一般是重力);还有一个力的方向不变 (2)做辅助圆:开始时两力的夹角是90°,其中一个力大 小方向都不变,另外两个力方向改变,但动态平衡时两力夹 角不变。 (3)相似三角形:一个力大小方向都不变,另外两个力方 向改变,且无二力保持垂直。 2、解析法 (1)变力用恒力和三角函数表示出来 (2)四个力用正交分解 3、极值法
BC 程中,下列说法正确的是(
)
A.F1逐渐增大
B.F1先增大后减小
高一物理必修一高一动态平衡,相似三角形法
高一动态平衡,相似三角形法1 •如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A, A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态•把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则()A. 地面对A的摩擦力增大B. A与B之间的作用力减C. B对墙的压力增大D. A对地面的压力减小2 •质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上•用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点0, 如图所示•用T表示绳0A段拉力的大小,在0点向左移动的过程中()A. F逐渐变小,T逐渐变小B. F逐渐变大,T逐渐变大C. F逐渐变大,T逐渐变小D. F逐渐变小,T逐渐变大的定滑轮与A相连接, 连接B的一段细绳与斜面平行, A、B、C都处于静止状态.则()3•如图所示,倾角为B的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过细绳跨过光滑A. 水平面对C的支持力等于B、C的总重力B. C 一定受到水平面的摩擦力C. B 一定受到C的摩擦力D. 若将细绳剪断,物体B开始沿斜面向下滑动,则水平面对C的摩擦力可能为零4 •如图所示,a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A B保持静止,细绳a是水平的,现对B 球施加一个水平向右的力F,将B缓慢拉到图中虚线位置,A球保持不动,这时三根细绳张力?? ??? ??的变化情况是A. 都变大B. 都不变C. ?? ??不变,??变大D. ?? ??变大,??不变5 •如图所示,质量分别均匀的细棒中心为0点,O i为光滑铰链,。
2为光滑定滑轮,02在O i正上方,一根轻绳一端系于0点,另一端跨过定滑轮02由于水平外力F牵引, 用N表示铰链对杆的作用,现在外力F作用下,细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过B. F逐渐变小,N大小变大C. F先变小后变大,N逐渐变小D. F先变小后变大,N逐渐变大6 •如图所示,不计重力的轻杆0P能以0点为圆心在竖直平面内自由转动,P端用轻绳PB挂一重物,另用一根轻绳通过滑轮系住P端.在力F的作用下,当杆0P和竖直方向的夹角a (X aV n缓慢增大时,力F的大小应()fir\ OA. 逐渐增大B. 恒定不变C. 逐渐减小D. 先增大后减小7 •如图所示,一半球状的物体放在地面上静止不动,一光滑的小球系在轻绳的一端,轻绳绕过定滑轮另一端在力F的作用下,拉动小球由图示位置沿球体表面缓慢向上移动。
高一力学动态平衡—相似三角形、动态三角形
高一力学动态平衡—相似三角形、动态三角形在高一力学的学习中,动态平衡问题是一个重要且具有一定难度的知识点。
其中,相似三角形和动态三角形的方法在解决这类问题时常常能发挥关键作用。
我们先来理解一下什么是动态平衡。
简单来说,动态平衡就是指物体在运动过程中,其合力始终为零,保持平衡状态,但某些力的大小、方向在不断变化。
想象一个用绳子悬挂的物体,绳子的长度不变,但悬挂点在移动,这就是一种动态平衡的情况。
相似三角形法在处理动态平衡问题时,基于的原理是在力的矢量三角形与几何三角形相似的情况下,对应边成比例。
这意味着我们可以通过几何关系来确定力的变化情况。
比如说,有一个物体放在斜面上,用一个力 F 沿着斜面向上推,同时受到斜面的支持力 N 和重力 G 的作用。
我们可以分别画出力的矢量三角形和由物体、斜面构成的几何三角形。
如果这两个三角形相似,那么力之间的比例关系就与三角形边的比例关系相同。
举个具体的例子吧。
一个光滑的圆球放在一个斜面上,被一根细绳斜拉着处于静止状态。
我们画出圆球受到的重力 G、绳子的拉力 T 和斜面的支持力 N 所构成的矢量三角形。
同时,观察圆球、绳子与斜面接触点以及斜面顶点构成的几何三角形。
如果这两个三角形相似,那么我们就可以根据边的比例关系来判断力的大小变化。
再来看动态三角形法。
这种方法主要用于一个力的大小和方向不变,另一个力的方向不变,第三个力大小和方向都在变化的情况。
比如,还是一个物体放在斜面上,重力大小和方向不变,斜面的支持力方向不变,而施加在物体上的一个外力的大小和方向都在改变。
我们可以通过平移力的矢量,构建一个动态的三角形来分析力的变化。
具体来讲,我们先画出重力,然后根据支持力的方向画出支持力,再把外力的起始点与重力的末端连接起来,这样就构成了一个三角形。
随着外力的变化,这个三角形的形状也在改变,但我们可以通过其中一些不变的条件来分析力的变化规律。
比如说,当外力与支持力垂直时,外力取得最小值。
(完整版)相似三角形法分析动态平衡问题)
相似三角形法分析动态平衡问题(1)相似三角形:正确作出力的三角形后,如能判定力的三角形与图形中已知长度的三角形(几何三角形)相似,则可用相似三角形对应边成比例求出三角形中力的比例关系,从而达到求未知量的目的。
(2)往往涉及三个力,其中一个力为恒力,另两个力的大小和方向均发生变化,则此时用相似三角形分析。
相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找力三角形和结构三角形相似。
例1、半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图1-1所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是( )A 、N 变大,T 变小B 、N 变小,T 变大C 、N 变小,T 先变小后变大D 、N 不变,T 变小解析:如图1-2所示,对小球:受力平衡,由于缓慢地拉绳,所以小球运动缓慢视为始终处于平衡状态,其中重力mg 不变,支持力N ,绳子的拉力T 一直在改变,但是总形成封闭的动态三角形(图1-2中小阴影三角形)。
由于在这个三角形中有四个变量:支持力N 的大小和方向、绳子的拉力T 的大小和方向,所以还要利用其它条件。
实物(小球、绳、球面的球心)形成的三角形也是一个动态的封闭三角形(图1-2中大阴影三角形),并且始终与三力形成的封闭三角形相似,则有如下比例式:RNR h mg L T =+= 可得:mg Rh LT +=运动过程中L 变小,T 变小。
mg Rh RN +=运动中各量均为定值,支持力N 不变。
正确答案D 。
例2、如图2-1所示,竖直绝缘墙壁上的Q 处由一固定的质点A ,在Q 的正上方的P 点用细线悬挂一质点B ,A 、B 两点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A 、B 两质点的电量逐渐减小,在电荷漏空之前悬线对悬点P 的拉力T 大小( ) A 、T 变小B 、T 变大C 、T 不变D 、T 无法确定解析:有漏电现象,AB F 减小,则漏电瞬间质点B 的静止状态被打破,必定向下运动。
物理相似三角形法原理
物理相似三角形法原理物理相似三角形法是一种在受力分析中常用的方法,尤其在解决动态平衡问题时具有很大的优势。
这种方法利用相似三角形的性质,将复杂的受力问题转化为简单的几何问题,从而更容易地求解力的大小和方向。
下面将对物理相似三角形法的原理进行详细介绍。
一、相似三角形的定义和性质在几何学中,如果两个三角形的对应角相等,那么这两个三角形就是相似的。
相似三角形的边长成比例,即它们的任意两边之比相等。
这个性质是相似三角形法在物理中应用的基础。
二、物理相似三角形法的原理在物理中,尤其在受力分析中,我们常常遇到需要求解多个力的大小和方向的问题。
在某些情况下,这些力构成的矢量三角形与一个几何三角形相似。
此时,我们可以利用相似三角形的性质,将复杂的受力问题转化为简单的几何问题,从而更容易地求解力的大小和方向。
物理相似三角形法的原理主要包括以下几点:1. 矢量三角形与几何三角形相似:在受力分析中,如果存在一个几何三角形,它的边长表示已知力的大小和方向,那么与这个几何三角形相似的矢量三角形就可以用来表示待求解的力的大小和方向。
2. 利用相似三角形的边长比例求解力的大小:由于相似三角形的边长成比例,我们可以通过已知的力的大小和方向,以及相似三角形的边长比例,求解待求解的力的大小。
3. 利用相似三角形的对应角求解力的方向:相似三角形的对应角相等,因此我们可以通过已知的力的方向和相似三角形的对应角,求解待求解的力的方向。
三、物理相似三角形法的应用物理相似三角形法在解决动态平衡问题时具有很大的优势。
例如,在求解悬挂物体的受力问题时,我们可以利用相似三角形法将问题转化为一个简单的几何问题,从而更容易地求解力的大小和方向。
另外,在求解弹性绳的受力问题时,相似三角形法也可以起到化繁为简的作用。
动态平衡—矢量三角形和相似三角形
动态平衡—矢量三角形和相似三角形在物理学中,动态平衡是一个十分重要的概念。
当一个物体所受的合力为零,但力的大小或方向在不断变化时,我们就说这个物体处于动态平衡状态。
而在解决动态平衡问题时,矢量三角形和相似三角形是两个非常有用的工具。
让我们先来理解一下什么是矢量。
矢量是既有大小又有方向的物理量,比如力、速度、位移等。
而矢量三角形,就是用三角形的三条边来分别表示三个矢量的大小和方向。
想象一个物体在三个力的作用下处于平衡状态。
这三个力可以用矢量来表示,并且首尾相接可以构成一个封闭的三角形。
当其中某个力的大小或方向发生变化时,我们通过调整三角形的形状来反映这种变化,从而找到新的平衡状态。
比如,有一个用绳子悬挂的小球,受到重力、绳子的拉力和水平风力的作用。
当风力逐渐增大时,我们可以通过画出不同时刻的矢量三角形,清晰地看到绳子拉力和风力的变化情况。
那么相似三角形又是怎么在动态平衡中发挥作用的呢?相似三角形指的是对应角相等,对应边成比例的两个三角形。
在处理动态平衡问题时,如果存在一个力三角形与一个几何三角形相似,那么我们就可以利用相似三角形的对应边成比例这一性质来求解。
比如说,有一个轻杆一端固定,另一端连着一个小球,小球在一个倾斜的光滑面上运动。
我们可以发现力的三角形和由轻杆、斜面构成的几何三角形相似。
通过这种相似关系,就能得出力的大小与几何长度之间的比例关系,进而求解力的变化。
为了更深入地理解这两个工具的应用,让我们来看几个具体的例子。
例一:一个重物通过两根细绳悬挂在天花板上,两细绳与天花板的夹角分别为 30°和 60°。
现在保持其中一根细绳的方向不变,逐渐改变另一根细绳的长度,使重物始终处于平衡状态。
在这个过程中,两根细绳拉力的变化情况如何?我们可以先画出初始状态下的矢量三角形,然后根据条件改变其中一个力的大小或方向,观察矢量三角形的变化。
通过这种直观的方式,就能清楚地看到拉力的变化趋势。
高一物理必修一高一动态平衡相似三角形法
高一动态平衡,相似三角形法1.如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A ,A 的左端紧靠竖直墙,A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ,整个装置处于静止状态.把A 向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则( )A. 地面对A 的摩擦力增大B. A 与B 之间的作用力减C. B 对墙的压力增大D. A 对地面的压力减小2.质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上.用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ,如图所示.用T 表示绳OA 段拉力的大小,在O 点向左移动的过程中( )A. F 逐渐变小,T 逐渐变小B. F 逐渐变大,T 逐渐变大C. F 逐渐变大,T 逐渐变小D. F 逐渐变小,T 逐渐变大3.如图所示,倾角为θ的斜面体C 置于水平面上,B 置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A 相连接,连接B 的一段细绳与斜面平行,A 、B 、C 都处于静止状态.则( )A. 水平面对C 的支持力等于B 、C 的总重力B. C 一定受到水平面的摩擦力C. B 一定受到C 的摩擦力D. 若将细绳剪断,物体B 开始沿斜面向下滑动,则水平面对C 的摩擦力可能为零4.如图所示,a 、b 、c 三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A 、B 保持静止,细绳a 是水平的,现对B 球施加一个水平向右的力F ,将B 缓慢拉到图中虚线位置,A 球保持不动,这时三根细绳张力的变化情况是A. 都变大B. 都不变C. 不变,变大D. 变大,不变 5.如图所示,质量分别均匀的细棒中心为O 点, 1O 为光滑铰链, 2O 为光滑定滑轮, 2O 在1O 正上方,一根轻绳一端系于O 点,另一端跨过定滑轮2O 由于水平外力F 牵引,用N 表示铰链对杆的作用,现在外力F 作用下,细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中,下列说法正确的是A. F 逐渐变小,N 大小不变B. F 逐渐变小,N 大小变大C. F 先变小后变大,N 逐渐变小D. F 先变小后变大,N 逐渐变大6.如图所示,不计重力的轻杆OP 能以O 点为圆心在竖直平面内自由转动,P 端用轻绳PB 挂一重物,另用一根轻绳通过滑轮系住P 端.在力F 的作用下,当杆OP 和竖直方向的夹角α(0<α<π)缓慢增大时,力F 的大小应( )A. 逐渐增大B. 恒定不变C. 逐渐减小D. 先增大后减小7.如图所示,一半球状的物体放在地面上静止不动,一光滑的小球系在轻绳的一端,轻绳绕过定滑轮另一端在力F 的作用下,拉动小球由图示位置沿球体表面缓慢向上移动。
高中物理动态平衡问题图解法新人教版必修1
动态平衡“动态平衡”是指物体所受的力一部分是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,但变化过程中的每一时刻均可视为平衡状态,所以叫动态平衡,这是力平衡问题中的一类难题.解决这类问题的一般思路是:化“动”为“静”,“静”中求“动”,常采用图解法求解。
1.三角形图解法Ⅰ.恒力F+某一方向不变的力例 如图所示,在固定的、倾角为α斜面上,有一块可以转动的夹板(β不定),夹板和斜面夹着一个质量为m 的光滑均质球体,试求:β取何值时,夹板对球的弹力最小?【解析】对球体进行受力分析,然后对平行四边形中的矢量G 和N 1进行平移,使它们构成一个三角形,如图所示.由G 的大小和方向均不变,而N 1的方向不可变,当β增大导致N 2的方向改变时,N 2的变化和N 1的方向变化如图中的右图所示.显然,随着β增大,N 1单调减小,而N 2的大小先减小后增大,当N 2垂直N 1时,N 2取极小值,且N 2min = Gsin α.【答案】当β=90°时,甲板对球的弹力最小.Ⅱ.恒力F+某一不变的相似关系(通常叫做相似三角形法)例 如图所示,竖直杆OB 顶端有光滑轻质滑轮,轻质杆OA 自重不计,可绕O 点自由转动,OA =OB 。
当绳缓慢放下,使∠AOB 由00逐渐增大到1800的过程中(不包括00和1800)下列说法正确的是( )A .绳上的拉力先逐渐增大后逐渐减小B .杆上的压力先逐渐减小后逐渐增大C .绳上的拉力越来越大,但不超过2GD .杆上的压力大小始终等于G2.辅助圆图解法Ⅰ.恒力F+某一大小不变的力例 如图所示,在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,用M 、N 两个测力计通过细线拉橡皮条的结点,使其到达O 点,此时α+β=90°.然后保持M 的读数不变,而使α角减小,为保持结点位置不变,可采用的办法是( A )A 减小N 的读数同时减小β角B 减小N 的读数同时增大β角C 增大N 的读数同时增大β角D 增大N 的读数同时减小β角Ⅱ.恒力F+某一大小不变的角例 如图所示的装置,用两根细绳拉住一个小球,两细绳间的夹角为θ,细绳AC 呈水平状态.现将整个装置在纸面内顺时针缓慢转动,共转过90°.在转动的过程中,CA 绳中的拉力F 1和CB 绳中的拉力F 2的大小发生变化,即( BCD )A .F 1先变小后变大B .F 1先变大后变小C .F 2逐渐减小D .F 2最后减小到零 解析:。
相似三角形法分析动态平衡问题
静力学解题方法2——相似三角形法(非常好的方法,仔细分析例题,静力学受力分析三大方法之一)(1)相似三角形:正确作出力的三角形后,如能判定力的三角形与图形中已知长度的三角形(几何三角形)相似,则可用相似三角形对应边成比例求出三角形中力的比例关系,从而达到求未知量的目的。
(2)往往涉及三个力,其中一个力为恒力,另两个力的大小和方向均发生变化,则此时用相似三角形分析。
相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找力三角形和结构三角形相似。
例1、半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图1-1所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是( )A 、N 变大,T 变小B 、N 变小,T 变大C 、N 变小,T 先变小后变大D 、N 不变,T 变小解析:如图1-2所示,对小球:受力平衡,由于缓慢地拉绳,所以小球运动缓慢视为始终处于平衡状态,其中重力mg 不变,支持力N ,绳子的拉力T 一直在改变,但是总形成封闭的动态三角形(图1-2中小阴影三角形)。
由于在这个三角形中有四个变量:支持力N 的大小和方向、绳子的拉力T 的大小和方向,所以还要利用其它条件。
实物(小球、绳、球面的球心)形成的三角形也是一个动态的封闭三角形(图1-2中大阴影三角形),并且始终与三力形成的封闭三角形相似,则有如下比例式:RNR h mg L T =+= 可得:mg Rh LT +=运动过程中L 变小,T 变小。
mg Rh RN +=运动中各量均为定值,支持力N 不变。
正确答案D 。
例2、如图2-1所示,竖直绝缘墙壁上的Q 处由一固定的质点A ,在Q 的正上方的P 点用细线悬挂一质点B ,A 、B 两点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A 、B 两质点的电量逐渐减小,在电荷漏空之前悬线对悬点P 的拉力T 大小( )A 、T 变小B 、T 变大C 、T 不变D 、T 无法确定解析:有漏电现象,AB F 减小,则漏电瞬间质点B 的静止状态被打破,必定向下运动。
动态平衡的相似三角形法应用条件
动态平衡的相似三角形法应用条件说到“动态平衡的相似三角形法”,嘿,这听起来是不是有点高深?别急,我来给你捋捋,保证你能听懂。
这可不是啥数学怪物,要知道,它的原理和我们平常生活中那些常见的平衡场景有着千丝万缕的联系。
你知道平衡有多重要吧?走路得平衡,吃饭得平衡,连玩游戏也得平衡。
说白了,平衡就像是我们生活中的“隐形英雄”,它默默支撑着我们的一切运转。
所以,动态平衡嘛,就是在一个系统中,各种力、各种因素之间的一种“合拍”状态,哪一方都不能太强势,也不能太弱势,得保持个“和谐”。
而相似三角形法呢,它就像一把“万能钥匙”,能帮我们更好地理解这些平衡关系。
你能想象一下,生活中那些看似很复杂的力学问题,竟然通过这些简单的三角形就能迎刃而解,真是既神奇又酷炫!好了,不扯这些有的没的了,我们来看看这相似三角形法到底是咋回事。
其实它的核心原理非常简单,就像是画图时我们会通过几何图形来帮助自己更好理解事物一样。
在动态平衡问题中,往往有各种各样的力量在作用。
这些力之间不是随便就能随意组合的,必须满足某些条件,才能做到力与力之间的“天衣无缝”。
这种情况,咱们就可以通过画出相似三角形来搞清楚它们之间的关系。
这三角形有啥魔力呢?它的每个角、每条边都代表着某种力的大小或者方向,而这些相似三角形的特点,就是它们的角相等,边成比例。
你听着,虽然是三角形,但它的作用可是“无敌”的,搞定了力学问题,解决问题的效率也大大提高,简直让人觉得爽快!不过,想要用相似三角形法来分析动态平衡问题,得有个前提条件,那就是力系统必须满足一定的要求。
得保证这个系统是稳定的。
你想啊,如果系统不稳定,那相似三角形根本没法派上用场,完全是浪费时间。
再有,力的作用点得分布合理。
咱们常说“上天入地”,就是指力的作用不能不合时宜。
要是力量方向不对劲,想通过相似三角形来解决问题,基本就像拿着不合适的工具敲钉子,根本就解决不了啥问题。
所有的力要能够通过某些方式达到平衡。
鲁科版高中物理必修一高一动态平衡.docx
鑫达捷高中物理学习材料动态平衡1、图解法:所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况,做一些较为复杂的定性分析,从图形上一下就可以看出结果,得出结论。
题型特点:(1)物体受三个力。
(2)三个力中一个力是恒力,一个力的方向不变,由于第三个力的方向变化,而使该力和方向不变的力的大小发生变化,但二者合力不变。
解题思路:(1)明确研究对象。
(2)分析物体的受力。
(3)用力的合成或力的分解作平行四边形(也可简化为矢量三角形)。
(4)正确找出力的变化方向。
(5)根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。
注意几点:(1)哪个是恒力,哪个是方向不变的力,哪个是方向变化的力。
(2)正确判断力的变化方向及方向变化的范围。
(3)力的方向在变化的过程中,力的大小是否存在极值问题。
例1. 如图1所示,一个重力G 的匀质球放在光滑斜面上,斜面倾角为α,在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球,使之处于静止状态。
今使板与斜面的夹角β缓慢增大,问:在此过程中,挡板和斜面对球的压力大小如何变化? 解析:取球为研究对象,如图1-2所示,球受重力G 、斜面支持力F 1、挡板支持力F 2。
因为球始终处于平衡状态,故三个力的合力始终为零,将三个力矢量构成封闭的三角形。
F 1的方向不变,但方向不变,始终与斜面垂直。
F 2的大小、方向均改变,随着挡板逆时针转动时,F 2的方向也逆时针转动,动态矢量三角形图1-3中一画出的一系列虚线表示变化的F 2。
由此可知,F 2先减小后增大,F 1随β增大而始终减小。
练习:半圆形支架BAD 上悬着两细绳OA 和OB ,结于圆心O ,下悬重为G 的物体,使OA 绳固定不动,将OB 绳的B 端沿半圆支架从水平位置缓慢移到竖直位置C 的过程中(如图),分析OA 绳和OB 绳所受力的大小如何变化。
2、相似三角形法:对物体进行受力分析,物体受力构成的闭合三角形与实际情境中的三角形相似,根据实际三角形的变化判断受力的变化。
(word完整版)高一物理动态平衡,相似三角形,正交分解练习(2021年整理)
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力的正交分解专项练习1.如图所示,用绳AO和BO吊起一个重100N的物体,两绳AO、BO与竖直方向的夹角分别为30o和40o,求绳AO和BO对物体的拉力的大小。
2.如图6所示,θ=370,sin370=0。
6,cos370=0。
8。
箱子重G=200N,箱子与地面的动摩擦因数μ=0.30。
要匀速拉动箱子,拉力F为多大?3。
如图,位于水平地面上的质量为M的小木块,在大小为F、方向与水平方向成a角的拉力作用下沿地面作匀速直线运动。
求:(1)地面对物体的支持力?(2)木块与地面之间的动摩擦因数?4。
长为20cm的轻绳BC两端固定在天花板上,在中点系上一重60N的重物,如图11所示:当BC的距离为10cm时,AB段绳上的拉力为多少?5。
质量为m的物体在恒力F作用下,F与水平方向之间的夹角为θ,沿天花板向右做匀速运动,物体与顶板间动摩擦因数为μ,则物体受摩擦力大小为多少?6.如图所示重20N的物体在斜面上匀速下滑,斜面的倾角为370,求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数。
(2)要使物体沿斜面向上匀速运动,应沿斜面向上施加一个多大的推力?(sin370=0。
6,cos370=0。
8 )7。
(完整版)相似三角形法分析动态平衡问题)
相似三角形法分析动态平衡问题(1)相似三角形:正确作出力的三角形后,如能判定力的三角形与图形中已知长度的三角形(几何三角形)相似,则可用相似三角形对应边成比例求出三角形中力的比例关系,从而达到求未知量的目的。
(2)往往涉及三个力,其中一个力为恒力,另两个力的大小和方向均发生变化,则此时用相似三角形分析。
相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法,解题的关键是正确的受力分析,寻找力三角形和结构三角形相似。
例1、半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图1-1所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是( )A 、N 变大,T 变小B 、N 变小,T 变大C 、N 变小,T 先变小后变大D 、N 不变,T 变小解析:如图1-2所示,对小球:受力平衡,由于缓慢地拉绳,所以小球运动缓慢视为始终处于平衡状态,其中重力mg 不变,支持力N ,绳子的拉力T 一直在改变,但是总形成封闭的动态三角形(图1-2中小阴影三角形)。
由于在这个三角形中有四个变量:支持力N 的大小和方向、绳子的拉力T 的大小和方向,所以还要利用其它条件。
实物(小球、绳、球面的球心)形成的三角形也是一个动态的封闭三角形(图1-2中大阴影三角形),并且始终与三力形成的封闭三角形相似,则有如下比例式:RNR h mg L T =+= 可得:mg Rh LT +=运动过程中L 变小,T 变小。
mg Rh RN +=运动中各量均为定值,支持力N 不变。
正确答案D 。
例2、如图2-1所示,竖直绝缘墙壁上的Q 处由一固定的质点A ,在Q 的正上方的P 点用细线悬挂一质点B ,A 、B 两点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电使A 、B 两质点的电量逐渐减小,在电荷漏空之前悬线对悬点P 的拉力T 大小( ) A 、T 变小B 、T 变大C 、T 不变D 、T 无法确定解析:有漏电现象,AB F 减小,则漏电瞬间质点B 的静止状态被打破,必定向下运动。
2022届高中物理新教材同步必修第一册 第3章 专题强化 动态平衡问题
动态平衡问题[学习目标] 1.进一步熟练掌握平衡问题的解法.2.会利用解析法、图解法和相似三角形法分析动态平衡问题.1.动态平衡:平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向缓慢变化,所以叫动态平衡,这是共点力平衡问题中的一类题型.2.基本方法:解析法、图解法和相似三角形法.一、解析法解题步骤:(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式.(2)根据已知量的变化情况确定未知量的变化情况.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图1所示.用F T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中()图1A.F逐渐变大,F T逐渐变大B.F逐渐变大,F T逐渐变小C.F逐渐变小,F T逐渐变大D.F逐渐变小,F T逐渐变小答案 A解析以O点为研究对象,受力如图所示,当用水平向左的力缓慢拉动O点时,绳OA与竖直方向的夹角θ变大,由共点力的平衡条件知:F T=mgcos θ,F=mg tan θ,所以F逐渐变大,F T逐渐变大,选项A正确.(多选)如图2,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则()图2A.绳OO′的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化答案BD解析由于物块a、b均保持静止,各绳角度保持不变,对a受力分析得,绳对a的拉力F T′=m a g,所以物块a受到绳的拉力保持不变.滑轮两侧绳的拉力大小相等,所以b受到绳的拉力大小、方向均保持不变,C选项错误;a、b受到绳的拉力大小、方向均不变,所以OO′的张力不变,A选项错误;对b进行受力分析,如图所示.由平衡条件得:F T cos β+F f=F cos α,F sin α+F N+F T sin β=m b g,其中F T、m b g、β和α始终不变,当F大小在一定范围内变化时,支持力在一定范围内变化,摩擦力也在一定范围内发生变化,B、D选项正确.二、图解法1.适用情况:物体只受三个力作用,且其中一个力的大小、方向均不变,另一个力的方向不变,第三个力大小、方向均变化.2.一般步骤:首先对物体进行受力分析,根据三角形定则将表示三个力的有向线段依次画出构成一个三角形(先画出大小、方向均不变的力,再画方向不变的力,最后画大小、方向均变化的力),由题意改变方向变化的力的方向.由动态图解可知力的大小变化情况.(多选)用绳AO、BO悬挂一个重物,BO水平,O为半圆形支架的圆心,悬点A和B 在支架上.悬点A固定不动,将悬点B从图3所示位置沿支架逐渐移动到C点的过程中,绳OA和绳OB上的拉力大小的变化情况是()图3A.OA绳上的拉力逐渐减小B.OA绳上的拉力先减小后增大C.OB绳上的拉力逐渐增大D.OB绳上的拉力先减小后增大答案AD解析将AO绳、BO绳的拉力合成,其合力与重物重力等大反向,逐渐改变OB绳拉力的方向,使F B与竖直方向的夹角变小,得到多个平行四边形,如图所示,由图可知F A逐渐减小,且方向不变,而F B先减小后增大,且方向不断改变,当F B与F A垂直时,F B最小,故A、D 正确.针对训练如图4所示,在倾角为θ的光滑斜面上有一光滑挡板A,在挡板和斜面之间夹一质量为m的重球B,开始板A处于竖直位置,现使其下端绕O沿逆时针方向缓缓转至水平位置,重球B对斜面和对挡板压力的变化情况是()图4A.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力也逐渐减小B.对斜面的压力逐渐变大,对挡板的压力则逐渐减小C.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变小后变大D.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变大后变小答案 C解析分析球的受力,受到重力mg、挡板对球的弹力F A及斜面对球的支持力F B,如图所示,球处于静止状态,弹力F A与F B的合力F的大小等于重力大小,方向竖直向上.当挡板下端绕O沿逆时针方向缓慢转至水平位置的过程中,可以看出表示弹力F A的边的长度先变小后变大,即弹力F A先变小后变大;表示支持力F B的边的长度一直变短,说明F B一直变小.由牛顿第三定律可知,球对挡板的压力先变小后变大,对斜面的压力逐渐减小.选项C正确.三、相似三角形法1.适用情况:在物体所受的三个力中,一个力是恒力,大小、方向均不变;另外两个力是变力,大小、方向均改变,且方向不总是相互垂直;2.解题技巧:找到物体变化过程中的几何关系,利用力的矢量三角形与几何三角形相似,相似三角形对应边成比例,通过分析几何三角形边长的变化得到表示力的边长的变化,从而得到力的变化.如图5所示,光滑半球面上的小球(可视为质点)被一绕过光滑小定滑轮的轻绳在力F 的作用下由底端缓慢拉到顶端的过程中,试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力F N的变化情况.图5答案见解析解析如图所示,作出小球的受力示意图,注意弹力F N总与球面垂直,从图中可得到相似三角形.设半球面半径为R ,定滑轮到球面最高点的距离为h ,定滑轮与小球间绳长为L ,根据三角形相似得F L =mg h +R =F N R解得绳的拉力F =L R +hmg 半球面对小球的支持力F N =R R +h mg 由于在拉动过程中h 、R 不变,L 变小,故F 减小,F N 不变.1.如图1所示,用绳索将重球挂在竖直墙上,不考虑墙的摩擦,如果把绳的长度增加一些,则球对绳的拉力F 1和球对墙的压力F 2的变化情况是( )图1A .F 1增大,F 2减小B .F 1减小,F 2增大C .F 1和F 2都减小D .F 1和F 2都增大答案 C解析 由图解法可知F 1′减小,墙对球的支持力F 2′减小,故由牛顿第三定律可知F 1减小,球对墙的压力F 2也减小,故选C.2.如图2所示,一光滑小球静止放置在固定的光滑半球面底端,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面),挡板对小球的推力F 1、半球面对小球的支持力F 2的变化情况正确的是( )图2A.F1增大,F2增大B.F1减小,F2减小C.F1增大,F2减小D.F1减小,F2增大答案 A3.(2021·辽宁辽河油田第二高级中学高一上期末)如图3所示,小球放在光滑的竖直墙与装有铰链的光滑薄板之间,在墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中()图3A.小球对墙的压力减小B.小球对薄板的压力增大C.小球对墙的压力先减小后增大D.小球对薄板的压力可能小于球的重力答案 A解析以小球为研究对象,受力分析如图所示.F1为薄板对小球的支持力,F2为墙对小球的压力.由图可知,在墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中,墙对球的支持力F2逐渐减小,薄板对球的支持力F1逐渐减小,根据牛顿第三定律可知球对墙的压力减小,球对薄板的压力减小.由图可知薄板对球的支持力大于等于球的重力,则由牛顿第三定律可知球对薄板的压力大于等于球的重力,故A正确,B、C、D错误.4.如图4所示器材为一秋千,用两根等长轻绳将一座椅悬挂在竖直支架上等高的两点,由于长期使用,导致两根支架向内发生了微小倾斜,如图中虚线所示,但两悬挂点仍等高,座椅静止时所受合力的大小用F表示,F1表示单根轻绳对座椅拉力的大小,则()图4A.F不变,F1变小B.F不变,F1变大C.F变小,F1变小D.F变大,F1变大答案 A解析对座椅受力分析,如图所示,座椅静止,受重力和两拉力而平衡,故三个力的合力为零,即F=0不变.因两悬挂点等高,则F2=F1=G2cos θ,支架内倾,θ变小,则F1变小,故选A.5.如图5所示,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切.穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为F N.在运动过程中()图5A.F增大,F N增大B.F减小,F N减小C.F增大,F N减小D.F减小,F N增大答案 C解析对小球进行受力分析,它受到重力、支持力和拉力的作用,如图所示:根据共点力平衡条件有:F N=mg cos θ,F=mg sin θ,其中θ为支持力F N与竖直方向的夹角,当小球向上移动时,θ变大,故F N减小,F增大,故选C.6.(多选)一盏电灯重力为G,悬于天花板上的B点,在电线O处系一细线OA,使电线OB与竖直方向的夹角为β=30°,OA与水平方向成α角,如图6所示.现保持O点位置不变,使α角由0°缓慢增加到90°,在此过程中( )图6A .电线OB 上的拉力逐渐减小B .细线OA 上的拉力先减小后增大C .细线OA 上拉力的最小值为12G D .细线OA 上拉力的最小值为32G 答案 ABC解析 对结点O 受力分析,由平衡条件可知,细线OA 和电线OB 的拉力的合力F ′一定竖直向上,与F T 平衡.当α角由0°缓慢增加到90°的过程中,画出动态分析图如图所示.由图可看出,细线OA 上的拉力先减小后增大,且当α=30°时,F A 最小,最小值为G 2,而电线OB 上的拉力一直减小,故A 、B 、C 正确,D 错误.7.如图7所示,轻杆A 端用铰链固定在竖直墙上,B 端吊一重物.通过轻绳跨过定滑轮O 用拉力F 将B 端缓慢上拉,滑轮O 在A 点正上方(滑轮大小及摩擦均不计),且OA >AB ,在轻杆达到竖直位置前( )图7A .拉力F 增大B .拉力F 大小不变C .轻杆的弹力增大D .轻杆的弹力大小不变答案 D解析 以B 端为研究对象,受力分析:受重物的拉力F T (等于重物所受的重力G )、轻杆的弹力F N 和轻绳的拉力F ,作出受力分析图如图所示.由平衡条件知,F N 和F 的合力与F T 大小相等,方向相反,根据三角形相似可得F N AB =F BO =F T ′AO ,又F T ′=F T =G ,解得F N =AB AOG ,F =BO AOG ;拉力F 将B 端缓慢上拉,∠BAO 缓慢变小,AB 、AO 保持不变,BO 变小,则轻杆弹力F N 保持不变,拉力F 变小,故D 正确,A 、B 、C 错误.。
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高一动态平衡,相似三角形法
1.如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则()
A. 地面对A的摩擦力增大
B. A与B之间的作用力减
C. B对墙的压力增大
D. A对地面的压力减小
2.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上.用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示.用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )
A. F逐渐变小,T逐渐变小
B. F逐渐变大,T逐渐变大
C. F逐渐变大,T逐渐变小
D. F逐渐变小,T逐渐变大
3.如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C都处于静止状态.则( )
A. 水平面对C的支持力等于B、C的总重力
B. C一定受到水平面的摩擦力
C. B一定受到C的摩擦力
D. 若将细绳剪断,物体B开始沿斜面向下滑动,则水平面对C的摩擦力可能为零4.如图所示,a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A、B保持静止,细绳a是水平的,现对B球施加一个水平向右的力F,将B缓慢拉到图中虚线位置,A球保持不动,这时三根细绳张力F a、F b、F c的变化情况是
A. 都变大
B. 都不变
C. F a、F b不变,F c变大
D. F a、F c变大,F b不变
5.如图所示,质量分别均匀的细棒中心为O 点, 1O 为光滑铰链, 2O 为光滑定滑轮, 2O 在1O 正上方,一根轻绳一端系于O 点,另一端跨过定滑轮2O 由于水平外力F 牵引,用N 表示铰链对杆的作用,现在外力F 作用下,细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中,下列说法正确的是
A. F 逐渐变小,N 大小不变
B. F 逐渐变小,N 大小变大
C. F 先变小后变大,N 逐渐变小
D. F 先变小后变大,N 逐渐变大
6.如图所示,不计重力的轻杆OP 能以O 点为圆心在竖直平面内自由转动,P 端用轻绳PB 挂一重物,另用一根轻绳通过滑轮系住P 端.在力F 的作用下,当杆OP 和竖直方向的夹角α(0<α<π)缓慢增大时,力F 的大小应( )
A. 逐渐增大
B. 恒定不变
C. 逐渐减小
D. 先增大后减小
7.如图所示,一半球状的物体放在地面上静止不动,一光滑的小球系在轻绳的一端,轻绳绕过定滑轮另一端在力F 的作用下,拉动小球由图示位置沿球体表面缓慢向上移动。
(定滑轮位于半球球心的正上方,不计滑轮的摩擦)则( )
A. 拉力F 的大小在增大
B. 小球受到球状体的支持力减小
C. 地面对半球体的支持力减小
D. 地面对半球体的摩擦力在减小
参考答案
1.B
【解析】小球B受重力、A的支持力F1和墙壁的压力F2.如下图所示:
,F2=G2=Gtanθ,当A向右移将重力G分解为G1和G2,则根据平衡可知,F1=G1=G
cosθ
动少许,根据题意可知,A对小球B的作用力F1与竖直方向的夹角θ将减小,根据力图分析可知:θ减小,cosθ增大,tanθ减小,即墙壁对小球B的作用力将减小,A对小球B的支持力减小.根据牛顿第三定律可知,球B对墙壁的压力将减小,球B对A的压力亦减小.再对A进行受力分析知:由于A的平衡,所以A受地面摩擦力f=F B sinθ,根据题意知,B对A 的压力F B减小且F B与竖直方向的夹角θ减小,故A所受地面的摩擦力f减小.再根据牛顿第三定律,地面所受A的摩擦力减小,故AC错误B正确;以AB组成的整体为研究的对象,则在竖直方向上整体受到重力与支持力的作用,N=G A+G B,将保持不变,所以A对地面的压力保持不变,D错误.
2.B
【解析】以结点O为研究对象受力分析如下图所示:
由题意知点O缓慢移动,即在移动过程中始终处于平衡状态,则可知:
绳OB的张力T B=mg
根据平衡条件可知:
Tcosθ−T B=0
Tsinθ−F=0
由此两式可得:
F=T B tanθ=mgtanθ
T=T B/cosθ=mg/cosθ
在结点为O被缓慢拉动过程中,夹角θ增大,由三角函数可知:
F和T均变大,故B正确,ACD错误。
故选:B。
3.B
【解析】A、以BC组成的整体为研究对象,分析受力,画出受力分析图如图所示。
由图得到水平面对C的支持力大小N=G C+G B−G A sinθ〈G C+G B,故A错误;
B、对BC整体分析,根据平衡条件得,水平面对C的摩擦力f=Fco sθ.方向水平向左,故B 正确;
C、当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时,B不受摩擦力。
当B的重力沿斜面向下的分力不等于绳子的拉力时,B受摩擦力.B与C间不一定有摩擦力,故C错误;
D、若将细绳剪断,物体B开始沿斜面向下加速滑动,以BC组成的整体为研究对象,B有水平向左的加速度,则水平面对C有水平向左的摩擦力,D错误。
故选:B。
【名师点睛】
对于B物体:当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时,B不受摩擦力;以BC组成的整体为研究对象,分析受力,画出力图,根据平衡条件和牛顿第二定律分析地面对C的支持力和摩擦力大小和方向
4.D
【解析】以B为研究对象受力分析,由分解法作图如图:
由图可以看出,当将B缓缓拉到图中虚线位置过程,绳子与与竖直方向夹角变大,绳子的拉力大小对应图中1、2、3三个位置大小所示,即F c逐渐变大,F逐渐变大;再以AB整体为
研究对象受力分析,设b绳与水平方向夹角为α,则竖直方向有F b sinα=2mg,F b=2mg
,
sinα不变;水平方向F a=F b cosα+F,F b cosα不变,而F逐渐变大,故F a逐渐变大,D正确.5.A
【解析】
画出杆的受力图如图;
,因OO 1和O 1O 2不变,则N 不变;随OO 2的减小F 减小;故选A.
6.A
【解析】试题分析:以P 点为研究对象,分析受力情况,运用三角形相似法,得到力F 与重力的关系,再分析F 的变化情况.
以P 点为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件得:N 和F 的合力与重力G 大小相等、方向相反,作出力的合成图如图,由三角形相似法得F G AP AO
=,当杆OP 和竖直方向的夹角α(0απ<<)缓慢增大时,AP 增大,而G 、AO 不变,得到F 逐渐增大,A 正确.
7.D 【解析】将球的重力分解为沿绳子方向和沿半径方向,如图:
根据三角形相似有:
N
T F F mg h l R
== 将小球从A 点拉到B 点,在此过程中,l 变小,h 不变,由上面等式可得:F T 变小,F N 不变,故AB 错误;对半球体,因为小球对球面的压力F N 不变,故随着小球的上升,F N 的竖直分量变大,水平分量减小,故地面对半球体的支持力增大,地面对半球体的摩擦力在减小,选项C 错误,D 正确;故选D .。