備考2025高考物理“二級(jí)結(jié)論”精析與培優(yōu)爭(zhēng)分練講義-01 共點(diǎn)力平衡（學(xué)生版）

1.共點(diǎn)力平衡——備考2025高考物理“二級(jí)結(jié)論”精析與培優(yōu)爭(zhēng)分練一、晾衣服問(wèn)題設(shè)繩與豎直方向夾角為，兩桿距離為，繩長(zhǎng)為,則有。若只將端點(diǎn)上下移動(dòng)，則不變，繩的拉力不變；若端點(diǎn)(桿)左右移動(dòng)，則會(huì)相應(yīng)變化。例題1.如圖甲所示，小明同學(xué)在微風(fēng)天氣晾衣服，其示意圖可簡(jiǎn)化為如圖乙所示，晾衣繩的兩端分別系在兩根豎直桿上的A、B兩點(diǎn)，光滑晾衣架懸掛在晾衣繩上并處于靜止?fàn)顟B(tài)，整個(gè)裝置處于水平向右且大小恒定的風(fēng)力F中．保持A端位置不變，則下列說(shuō)法中正確的是（

）

A．將B端向上移動(dòng)很小一段距離到，再次穩(wěn)定，繩子張力變小B．將B端向下移動(dòng)很小一段距離到，再次穩(wěn)定，繩子張力變大C．將右邊豎直桿向右移動(dòng)一小段距離，再次穩(wěn)定，則繩上張力變小D．將右邊豎直桿向右移動(dòng)一小段距離，再次穩(wěn)定，則繩上張力變大練1.生活中晾衣服隨處可見(jiàn)，某處有兩晾衣桿A和B，A桿豎直固定，B桿向右側(cè)傾斜。不可伸長(zhǎng)的輕繩一端a固定在桿A上，另一端b可以沿B桿移動(dòng)，衣服用光滑掛鉤掛在繩子上。則下列說(shuō)法正確的是（）A．將b端從B1移到B2，繩子張力不變B．將b端從B1移到B2，繩子張力變大C．將b端從B2移到B1，繩子張力變大D．b端在桿B上位置不變，將桿B再向右傾斜一點(diǎn)，繩子張力不變二、力的合成中的力最小值問(wèn)題1.兩個(gè)分力和的合力為，若已知合力(或一個(gè)分力)的大小和方向，又知另一個(gè)分力(或合力)的方向，則第三個(gè)力與己知方向不知大小的那個(gè)力垂直時(shí)有最小值。2.利用三角函數(shù)求極值水平方向：豎直方向：令聯(lián)立可得：例題2.如圖所示，一小球用輕繩懸掛于O點(diǎn)，用力F拉住小球，使輕繩與豎直方向的夾角為75°并保持不變，小球始終處于平衡狀態(tài)，則當(dāng)F有最小值時(shí)，力F與豎直方向的夾角θ應(yīng)為（）A．90° B．75°C．15° D．0°練2.（多選）如圖所示，不可伸長(zhǎng)的懸線MO繩下端掛一質(zhì)量為m的物體，在拉力F作用下物體靜止，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為α?，F(xiàn)保夾角持α不變，拉力F緩慢地由水平位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中（重力加速度為g）（）

A．F逐漸減小，OM繩拉力逐漸減小B．F先減小后增大，OM繩拉力逐漸減小C．若F＝mgtanα，則力F的方向一定水平向右D．F的最小值為mgsinα例題3.（多選）如圖所示，內(nèi)，一物塊在傾角為的固定斜面上向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。時(shí)對(duì)物塊施加一與水平方向夾角為的作用力F，使其沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，取，，。下列說(shuō)法正確的是（）A．時(shí)，物塊加速度的大小為B．時(shí)，斜面受到的物塊所施加作用力的方向斜向右下方C．且力F指向右上方時(shí)，F(xiàn)有最小值D．且力F指向右下方時(shí)，F(xiàn)有最小值練3.一橫梁起重機(jī)移動(dòng)貨物時(shí)因斷電而失去動(dòng)力，工作人員在貨物上作用一水平恒力，使貨物和起重機(jī)一起勻速向右移動(dòng)，此過(guò)程可簡(jiǎn)化為如圖1所示的模型：一質(zhì)量為的物塊A穿在粗糙的水平橫桿上，物塊通過(guò)輕質(zhì)細(xì)繩懸吊著一質(zhì)量為的物體。物塊A與橫桿的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度為，現(xiàn)用水平恒力拉物塊，使物塊A、物體B一起向右勻速運(yùn)動(dòng)。（1）求水平恒力的大?。唬?）如圖2所示，若要施加一個(gè)斜向右上的力拉物體B，使A、B一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)傾角多大時(shí)，力最小，最小值是多少。三、整體法與隔離法處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題水平方向分析N物體受力情況時(shí)可用隔離法，分析地面與斜面體之間的作用力時(shí)可以將M和斜面體看作一個(gè)整體，繩上的拉力為外力。例題4.（多選）如圖，一細(xì)繩跨過(guò)光滑定滑輪，其一端懸掛物塊B，另一端與地面上的物塊A相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向右的拉力緩慢拉動(dòng)B，直至懸掛B的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知A始終保持靜止，則在此過(guò)程中（）A．水平拉力大小一直增大B．A所受細(xì)繩的拉力可能減少C．A所受地面的摩擦力一直增大D．A所受地面的支持力可能先增大后減少練4.如圖所示，傾角為30°、質(zhì)量為12kg的斜面體C置于水平地面上，放在斜面上質(zhì)量為8kg的小物塊B，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與物塊A相連接，連接B的細(xì)繩與斜面平行?，F(xiàn)A勻速下落，C處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知物塊B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度g=10m/s2。求：（1）物塊A的質(zhì)量；（2）地面對(duì)斜面體C的作用力大小。四、動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題解析法一般把力進(jìn)行正交分解，兩個(gè)方向上列平衡方程，寫(xiě)出所要分析的力與變化角度的關(guān)系式然后進(jìn)行數(shù)學(xué)分析圖解法如果其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，求解第三個(gè)力的變化時(shí)可用圖解法相似三角形法如果其中的一個(gè)力大小、方向均不變，另外兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，可用力三角形與幾何三角形相似的方法求解拉密定理如果有兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，但是有確定的夾角，可以用拉密定理(正弦定理)列比例式進(jìn)行求解。右圖滿足:例題5.如圖所示，在彈性繩的彈性限度內(nèi)，其一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端懸掛一質(zhì)量為m的小球，靜止時(shí)小球位于B點(diǎn)，A點(diǎn)固定一光滑的小定滑輪，?，F(xiàn)對(duì)小球施加一沿BC方向的拉力F，使小球沿BC緩慢運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。已知ABC三點(diǎn)剛好組成一個(gè)正三角形，D為BC的中點(diǎn)，重力加速度為g，則（）A．小球在C點(diǎn)受到的拉力F等于小球重力的倍B．在D點(diǎn)時(shí)彈性繩的彈力大小為C．該彈性繩的原長(zhǎng)為D．從D到C的過(guò)程中拉力F可能先減小后增大練5.如圖甲所示，一可視為質(zhì)點(diǎn)的光滑小球靜止放置在固定的光滑半球面底端，某一學(xué)生用豎直放置的光滑擋板水平向左緩慢推動(dòng)小球，此過(guò)程擋板對(duì)小球的推力F1、半球面對(duì)小球的支持力F2，另有一學(xué)生用一細(xì)繩緩慢向左拉動(dòng)該球，且細(xì)繩始終沿半球面切線方向，此過(guò)程細(xì)繩對(duì)小球的拉力F3、半球面對(duì)小球的支持力F４，在小球兩次運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中未脫離球面，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中四個(gè)力的變化情況正確的是（）A．F1增大，F(xiàn)2增大，F(xiàn)3增大，F(xiàn)4減小B．F1增大，F(xiàn)2減小，F(xiàn)3增大，F(xiàn)4減小C．F1減小，F(xiàn)2增大，F(xiàn)3增大，F(xiàn)4減小D．F1減小，F(xiàn)2增大，F(xiàn)3減小，F(xiàn)4增大例題6.如圖所示，粗糙水平地面上放有橫截面為圓的柱狀物體A，A與墻面之間放有表面光滑的圓柱形物體B，A、B均保持靜止。若將A向左移動(dòng)少許，下列說(shuō)法正確的是（

）A．B對(duì)A的作用力不變 B．墻對(duì)B的作用力不變C．地面對(duì)A的摩擦力不變 D．地面對(duì)A的支持力不變練6.（多選）如圖所示，甲乙兩輕繩連接重物于O點(diǎn)，重物始終在同一位置處于靜止?fàn)顟B(tài)，輕繩甲與豎直方向夾角始終為30°，輕繩乙從水平方向逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直過(guò)程中，輕繩甲對(duì)重物的彈力，輕繩乙對(duì)重物的彈力，物體所受的重力大小為G，下列說(shuō)法正確的是（）A．T1先增大后減小 B．T2先減小后增大C．T2的最小值為 D．與的合力增大例題7.如圖所示，截面為四分之一圓的柱體放在墻腳，一個(gè)小球用細(xì)線拉著靜止在光滑圓弧面上，細(xì)線的懸點(diǎn)在豎直墻面上A點(diǎn)，保持細(xì)線伸直長(zhǎng)度不變，小球大小不計(jì)，將懸點(diǎn)沿豎直墻面緩慢向上移，在小球沿圓弧面向上緩慢移動(dòng)過(guò)程中，下列判斷正確的是（）A．細(xì)線的拉力大小不變 B．細(xì)線的拉力減小C．圓弧面對(duì)小球的支持力大小不變 D．圓弧面對(duì)小球的支持力增大練7.（多選）如圖所示，四分之一圓柱體固定在水平地面上，在截面圓心的正上方有一個(gè)大小可忽略的定滑輪，一根輕繩跨過(guò)定滑輪，一端和置于圓柱體上的小球連接（可視為質(zhì)點(diǎn)），另一端系在固定豎直桿上的點(diǎn)?，F(xiàn)將一鉤碼掛在輕繩上，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計(jì)一切摩擦，則（）A．將輕繩端沿桿向上緩慢移動(dòng)一小段距離，繩子的拉力不變B．將輕繩端沿桿向上緩慢移動(dòng)一小即距離，對(duì)的支持力變小C．若將換成質(zhì)量較小的鉤碼后，整個(gè)裝置仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則對(duì)的支持力不變D．若將換成質(zhì)量較小的鉤碼后，整個(gè)裝置仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則繩子的拉力變大例題8.如圖所示，質(zhì)量為m的光滑圓柱體放在“V”型擋板上，OA，OB兩板之間的夾角為120°固定不變。初始時(shí)刻O(píng)B板水平，現(xiàn)將“V”型擋板繞О軸在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)動(dòng)，直至OA板水平。已知重力加速度大小為g，在此過(guò)程中（）A．圓柱體對(duì)OA板的壓力先增大后減小B．圓柱體對(duì)OB板的壓力先增大后減小C．當(dāng)OB板轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，圓柱體對(duì)OB板的作用力大小為mgD．當(dāng)OB板轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)，圓柱體對(duì)OA板的作用力大小為mg練8.（多選）如圖所示，一根細(xì)線系著一個(gè)小球，細(xì)線上端固定?，F(xiàn)給小球施加力F，小球平衡后細(xì)線跟豎直方向的夾角為30°，F(xiàn)與細(xì)線的夾角為，。要使小球保持平衡，下列判斷正確的是（）A．若小球位置不動(dòng)，改變F的方向，夾角的變化范圍是B．若小球位置不動(dòng)，F(xiàn)由圖示位置逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，力F可能先減小后增大，細(xì)線的彈力一定減小C．若保持夾角不變，細(xì)線逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)至水平，F(xiàn)一直增大D．若保持夾角不變，細(xì)線逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)至水平，細(xì)線的彈力先增大后減小（建議用時(shí)：60分鐘）一、單選題1．如圖所示，兩根直桿M、N豎直固定，一根長(zhǎng)度一定的輕繩繞過(guò)動(dòng)滑輪，一端固定在M桿上，另一端連接在套在N桿上的光滑圓環(huán)上，動(dòng)滑輪上吊著一個(gè)重物，現(xiàn)給圓環(huán)施加一個(gè)豎直向上的拉力F，使重物緩慢上移，則在重物上移的過(guò)程中（

）A．輕繩上張力越來(lái)越小 B．輕繩上張力越來(lái)越大C．拉力F越來(lái)越小 D．拉力F大小不變2．小院里一條輕質(zhì)葫蘆藤（視為輕繩）上結(jié)了三只葫蘆，輕質(zhì)藤1繞在橫梁上與豎直方向的夾角為θ=30°，輕質(zhì)藤4水平纏繞在豎直立柱上，三個(gè)葫蘆的質(zhì)量均為m=10g，四條輕質(zhì)葫蘆藤的拉力分別是F1、F2、F3、F4。重力加速度g取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是（）A．N B．N C．N D．N3．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的圓環(huán)，圓環(huán)上P處有一小定滑輪，圓環(huán)上套著兩個(gè)小球A、B，A、B用輕繩繞過(guò)定滑輪相連，當(dāng)兩球在圖示位置靜止時(shí)，A、B兩球的連線過(guò)環(huán)心O，為等腰直角三角形且段輕繩水平。若A的質(zhì)量為，不計(jì)一切摩擦，兩小球及定滑輪均視為質(zhì)點(diǎn)，則B的質(zhì)量為（）A． B． C． D．4．如圖所示，一根細(xì)線系著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，細(xì)線上端固定在天花板上，給小球施加力F，小球平衡后細(xì)線與豎直方向的夾角?，F(xiàn)改變F的方向，但仍要使小球在圖中位置保持平衡，即角不變，則F的最小值為（）A． B． C． D．5．如圖所示的矩形框架，將一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩拴接在框架上等高的兩定點(diǎn)M、N處，一質(zhì)量不計(jì)的光滑圓環(huán)穿過(guò)細(xì)繩后下端掛上重物，平衡時(shí)，且MO、NO的拉力大小為、。則下列說(shuō)法正確的是（）A．圖示狀態(tài)下B．如果框架繞N點(diǎn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，那么、均變大C．如果框架繞N點(diǎn)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，那么、均變大D．不論框架繞N點(diǎn)順時(shí)針或逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，、都變小6．一個(gè)小朋友在搭積木時(shí)，將兩個(gè)相同的三棱柱甲、乙相鄰置于水平地面上，表面光滑的圓柱體丙架在兩個(gè)三棱柱之間，截面如圖所示。三塊積木的質(zhì)量均為m且處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說(shuō)法正確的是（）（重力加速度為g）A．甲受到3個(gè)力的作用B．甲對(duì)丙的支持力為mgC．若增大甲、乙間的距離，丙未落地且三者仍靜止，則甲對(duì)丙的作用力變大D．地面對(duì)甲的支持力大小為3mg二、多選題7．如圖所示，兩物塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)此時(shí)輕質(zhì)動(dòng)滑輪右端的輕繩與水平面之間的夾角為θ?；喒饣Ｏ铝姓f(shuō)法正確的是（

）

A．若，則 B．若，可能C．若，則 D．若，則8．如圖所示，一質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪用一小段輕繩懸掛在天花板上，傾角為的斜面體放在粗糙的水平面上，小物體和兩個(gè)鉤碼用輕細(xì)繩連接后跨過(guò)定滑輪，平衡時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角也為；現(xiàn)摘掉一個(gè)鉤碼，整個(gè)系統(tǒng)仍處于平衡狀態(tài)且定滑輪的位置不變，則下列說(shuō)法正確的是（）A．小物體所受的摩擦力大小一定減小B．小物體所受的作用力一定先減小后增大C．輕繩對(duì)定滑輪的作用力一定減小D．地面對(duì)斜面體的摩擦力一定減小9．如圖甲所示為烤腸機(jī)，香腸放置在兩根水平的平行金屬桿中間，其截面圖如圖乙所示。假設(shè)香腸可視為質(zhì)量為m的均勻圓柱體，烤制過(guò)程中香腸質(zhì)量不變，半徑變大。忽略摩擦及金屬桿的熱脹冷縮，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（

）A．香腸烤熟前，金屬桿1對(duì)烤腸的支持力大小為B．香腸烤熟后，金屬桿1對(duì)烤腸的支持力與豎直方向的夾角比烤熟前變小C．香腸烤熟后，金屬桿1對(duì)烤腸的支持力比烤熟前變大D．香腸烤熟后與烤熟前相比，兩根金屬桿對(duì)烤腸的合力不變10．抓娃娃機(jī)是一種深受青少年喜愛(ài)的游戲設(shè)備，其利用機(jī)器自身所帶的爪子抓取箱柜內(nèi)的物品。下圖為某款抓娃娃機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中機(jī)械臂15一端鉸鏈在水平橫梁上，另一端鉸鏈在質(zhì)量為m的抓手16上。機(jī)械臂可當(dāng)成長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕繩。12為輕質(zhì)細(xì)繩。設(shè)重力加速度為g，機(jī)械臂拴結(jié)點(diǎn)與橫梁左端點(diǎn)水平間距為2L，繩12上拉力為F1，機(jī)械臂15上拉力為F2，某次游戲時(shí)通過(guò)輕繩牽引將抓手從最低點(diǎn)緩慢提升到最高點(diǎn)，針對(duì)這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（

）A．機(jī)械臂上拉力大于輕繩上的拉力 B．輕繩中的張力F1一直在增加C．機(jī)械臂中彈力F2先增大再減小 D．三、解答題11．如圖所示，在水平地面上固定著一個(gè)傾角為30°斜面，上表面粗糙，平行于斜面的細(xì)繩一端連接放置在斜面上質(zhì)量為1kg的物體A，跨過(guò)滑輪，細(xì)繩另一端連接著B(niǎo)物體，細(xì)繩與豎直方向夾角為30°，B物體在拉力F