专题01 共点力的动态平衡（解析版）.pdfVIP

独孤九剑丨浙江 2020 高考物理尖子生核心素养提升 之共点力的动态平衡 共点力的动态平衡问题是高考的重点,这类问题常和生活中的实际情景相结合,选题不避 常规模型,没有偏难怪题出现。选择题中物理情景较简单,难度在中等偏易到中等难度之间； 计算题物理情景较新颖,抽象出物理模型的难度较大。 命题点一　分析动态平衡问题的三种方法 一 解析法   对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件列式求解,得到因变量 与自变量的函数表达式(通常为三角函数关系),最后根据自变量的变化确定因变量的变化。　　 [例 1]　如图所示,与水平方向成 θ 角的推力 F 作用在物块上,随着 θ 逐渐减小到零的过程 中,物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物块受到的外力,下列判断正确的是(　　) A ．推力F 先增大后减小 B ．推力F 一直减小 C ．物块受到的摩擦力先减小后增大 D ．物块受到的摩擦力一直不变 [解析]　 建立如图所示的坐标系,对物块受力分析, 由平衡条件得,Fcos θ －F ＝0,F －(mg ＋Fsin θ) ＝0, f N μmg 又 F ＝μF ,联立可得 F ＝ ,可见,当 θ 减小时,F 一直减小；F ＝μF ＝μ (mg ＋Fsin f N f N － cos θ μ sin θ θ),可知,当 θ、F 减小时,F 一直减小。综上所述,只有 B 正确。 f [参考答案]　B 二图解法 此法常用于求解三力平衡问题中, 已知一个力是恒力、另一个力方向不变的情况。一般按照 以下流程解题。 化 动 为 静 静 中求 动 受力 “ ” “ ”画不同状态“ ” “ ”确定力 分析 ――→ 下的平衡图 ――→ 的变化 [例 2]　(2019·吉林模拟)如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,光滑的小球 P 在水平外力 F 的作用下处于静止状态,小球P 与圆心 O 的连线与水平面的夹角为 θ 。现将力 F 在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过 90°,框架与 P 始终保持静止状态,重力加速度为 g 。 在此过程中,下列说法正确的是(　　) A ．框架对P 的支持力先减小后增大 B ．力F 的最小值为mgcos θ C ．地面对框架的摩擦力先减小后增大 D ．框架对地面的压力先增大后减小 [解析]　 以P 为研究对象受力分析,如图所示,根据几何关系可知,将力 F 沿顺时针方向转动至竖直向 上之前,支持力 N 逐渐减小,F 先减小后增大,当F 的方向沿P 与框架接触点的切线方向向上 时,F 最小,此时 F ＝mgcos θ,故 A 错误,B 正确；以框架与 P 组成的整体为研究对象,整体受到 重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力 F 的作用, 由图可知,F 在沿顺时针方向转动的过 程中,沿水平方向的分力逐渐减小,沿竖直方向的分力逐渐增大,所以地面对框架的摩擦力和 支持力都逐渐减小,故 C、D 错误。 2 [参考答案]　B 三 相似三角形法   在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关 系,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例求解 (构建三角形时可能需要画辅助线) 。　　 [例 3]　(多 )(2019·开封模拟)如图所示,质量均为 m 的小球A 、B 用劲度系数为 k1 的轻弹簧 相连,B 球用长为 L 的细绳悬挂于 O 点