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專題05物體平衡考點(diǎn)三年考情(2022-2024)命題趨勢(shì)考點(diǎn)1靜態(tài)平衡(5年5考)2024年1月浙江選考卷:連接體平衡;2024高考湖北卷:兩拖船P、Q拉著無動(dòng)力貨船S一起在靜水中沿圖中虛線方向勻速前進(jìn)。2024高考全國(guó)理綜甲卷:將重物從高層樓房的窗外運(yùn)到地面。2023高考江蘇卷:“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器靜止在月球平坦表面處。2023年6月高考浙江選考:水平面上固定兩排平行的半圓柱體上疊加圓柱體。2022年高考廣東卷:制作豆腐的石磨,三根輕繩的結(jié)點(diǎn)平衡。2022高考遼寧物理卷:蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上,三根細(xì)線的結(jié)點(diǎn)平衡。2022年6月浙江選考:輕質(zhì)曬衣架靜置于水平地面上平衡。1.物體平衡中高考考查頻率較高的知識(shí)主要是靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡。2.靜態(tài)平衡包括單體靜態(tài)平衡、結(jié)點(diǎn)靜態(tài)平衡和連接體靜態(tài)平衡。靜態(tài)平衡一般與力學(xué)中三種力、力的分解等知識(shí)點(diǎn)綜合考查。3.動(dòng)態(tài)平衡一般難度較大,可以利用解析法、動(dòng)態(tài)平衡矢量圖法等分析解答??键c(diǎn)2動(dòng)態(tài)平衡(5年3考)2022高考河北卷:)如圖,用兩根等長(zhǎng)的細(xì)繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的點(diǎn),將木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至水平。2023高考海南卷:工人利用滑輪組將重物緩慢提起。考點(diǎn)01靜態(tài)平衡1.(2024年1月浙江選考·6)如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),小球A、B上系有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線a、b、c和d,其中a的上端懸掛于豎直固定的支架上,d跨過左側(cè)定滑輪、c跨過右側(cè)定滑輪分別與相同配重P、Q相連,調(diào)節(jié)左、右兩側(cè)定滑輪高度達(dá)到平衡。己知小球A、B和配重P、Q質(zhì)量均為,細(xì)線c、d平行且與水平成(不計(jì)摩擦),則細(xì)線a、b的拉力分別為()A., B., C., D.,【參考答案】D【名師解析】由題意可知細(xì)線c對(duì)A的拉力和細(xì)線d對(duì)B的拉力大小相等、方向相反,對(duì)A、B整體分析可知細(xì)線a的拉力大小為設(shè)細(xì)線b與水平方向夾角為α,對(duì)A、B分析分別有解得,D正確。2.(2024高考湖北卷)如圖所示,兩拖船P、Q拉著無動(dòng)力貨船S一起在靜水中沿圖中虛線方向勻速前進(jìn),兩根水平纜繩與虛線的夾角均保持為30°。假設(shè)水對(duì)三艘船在水平方向的作用力大小均為f,方向與船的運(yùn)動(dòng)方向相反,則每艘拖船發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力大小為()A. B. C.2f D.3f【答案】B【解析】根據(jù)題意對(duì)S受力分析如圖正交分解可知所以有對(duì)P受力分析如圖則有解得故選B。5.(10分)(2024高考全國(guó)理綜甲卷)將重物從高層樓房的窗外運(yùn)到地面時(shí),為安全起見,要求下降過程中重物與樓墻保持一定的距離。如圖,一種簡(jiǎn)單的操作方法是一人在高處控制一端系在重物上的繩子P,另一人在地面控制另一根一端系在重物上的繩子Q,二人配合可使重物緩慢豎直下降。若重物的質(zhì)量,重力加速度大小,當(dāng)P繩與豎直方向的夾角時(shí),Q繩與豎直方向的夾角(1)求此時(shí)P、Q繩中拉力的大??;(2)若開始豎直下降時(shí)重物距地面的高度,求在重物下降到地面的過程中兩根繩子拉力對(duì)重物做的總功。【參考答案】(1),;(2)解題思路本題考查的考點(diǎn):平衡條件動(dòng)能定理(1)重物下降的過程中受力平衡,設(shè)此時(shí)P、Q繩中拉力的大小分別為和,豎直方向水平方向聯(lián)立代入數(shù)值得,(2)整個(gè)過程根據(jù)動(dòng)能定理得解得兩根繩子拉力對(duì)重物做的總功為4.(2023高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試)如圖所示,“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器靜止在月球平坦表面處。已知探測(cè)器質(zhì)量為m,四條腿與豎直方向的夾角均為θ,月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的。每條腿對(duì)月球表面壓力的大小為()A. B. C. D.【參考答案】D【名師解析】對(duì)“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器受力分析有FN=mg月則對(duì)一條腿有根據(jù)牛頓第三定律可知每條腿對(duì)月球表面的壓力為。D正確。5.(2023年6月高考浙江選考科目)如圖所示,水平面上固定兩排平行的半圓柱體,重為G的光滑圓柱體靜置其上,a、b為相切點(diǎn),,半徑Ob與重力的夾角為37°。已知,,則圓柱體受到的支持力Fa、Fb大小為()A.,B.,C.,D.,【參考答案】D【名師解析】對(duì)圓柱體受力分析,畫出所受力的矢量圖,F(xiàn)a=mgsin37°=0.6G,F(xiàn)b=mgcos37°=0.8G,D正確?!痉椒w納】對(duì)于受到三個(gè)力的平衡問題,一般是對(duì)研究對(duì)象受力分析,畫出所受各力的矢量圖,利用平行四邊形定則,得出三力矢量三角形,利用數(shù)學(xué)知識(shí)得出未知力的大小。6.(2022·高考廣東物理)圖1是可用來制作豆腐的石磨。木柄靜止時(shí),連接的輕繩處于繃緊狀態(tài)。O點(diǎn)是三根輕繩的結(jié)點(diǎn),F(xiàn)、和分別表示三根繩的拉力大小,且。下列關(guān)系式正確的是().A.B.C.D.【參考答案】D【命題意圖】本題考查對(duì)結(jié)點(diǎn)的受力分析、平衡條件?!窘忸}思路】以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象,分析受力,由平衡條件??傻肍=2F1cos30°=F1,選項(xiàng)D正確。7.(2022高考遼寧物理)如圖所示,蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)。蛛絲與豎直方向夾角分別為。用分別表示的拉力,則()
A.豎直分力大于的豎直分力 B.的豎直分力等于的豎直分力C.的水平分力大于的水平分力 D.的水平分力等于的水平分力【參考答案】D【命題意圖】本題考查力的分解/物體平衡條件及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn).【名師解析】此題的模型屬于死結(jié),對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析可得,水平方向即F2的水平分力等于F2的水平分力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析可得,豎直方向,解得,則F1的豎直分量,F2的豎直分量.F2的豎直分力F2y與F1的豎直分力F1y之差F2y-F1y=-=因可知,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。8.(2022年6月浙江選考)如圖所示,一輕質(zhì)曬衣架靜置于水平地面上,水平橫桿與四根相同的斜桿垂直,兩斜桿夾角θ=60°。一重為G的物體懸掛在橫桿中點(diǎn),則每根斜桿受到地面的A.作用力為 B.作用力為C.摩擦力為 D.摩擦力為【參考答案】B【命題意圖】本題考查受力分析、物體平衡條件,力的分解及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?!窘忸}思路】把輕質(zhì)曬衣架和重物看作整體,設(shè)每根斜桿受到地面的作用力為F,4Fcos30°=G,解得F=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確;把F沿水平方向和豎直方向分解,在水平方向,每根斜桿受到地面的摩擦力f=Fcos60°=,CD錯(cuò)誤。3.(2023高考河北卷)如圖,輕質(zhì)細(xì)桿上穿有一個(gè)質(zhì)量為的小球,將桿水平置于相互垂直的固定光滑斜面上,系統(tǒng)恰好處于平衡狀態(tài)。已知左側(cè)斜面與水平面成角,則左側(cè)斜面對(duì)桿支持力的大小為()A. B. C. D.【答案】B【解析】對(duì)輕桿和小球組成系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,如圖設(shè)左側(cè)斜面對(duì)桿AB支持力的大小為,由平衡條件有得故選B。考點(diǎn)02動(dòng)態(tài)平衡1.(2022高考河北)如圖,用兩根等長(zhǎng)的細(xì)繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的點(diǎn),將木板以底邊MN為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至水平,繩與木板之間的夾角保持不變,忽略圓柱體與木板之間的摩擦,在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中()
A.圓柱體對(duì)木板的壓力逐漸增大B.圓柱體對(duì)木板的壓力先增大后減小C.兩根細(xì)繩上的拉力均先增大后減小D.兩根細(xì)繩對(duì)圓柱體拉力的合力保持不變【參考答案】B【命題意圖】本題考查物體動(dòng)態(tài)平衡及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【名師解析】設(shè)兩繩子對(duì)圓柱體的拉力的合力為,木板對(duì)圓柱體的支持力為,繩子與木板夾角為,從右向左看如圖所示
在矢量三角形中,根據(jù)正弦定理在木板以直線為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至水平過程中,不變,從逐漸減小到0,又,且可知,則可知從銳角逐漸增大到鈍角,根據(jù)由于不斷減小,可知不斷減小,先增大后減小,可知先增大后減小,結(jié)合牛頓第三定律可知,圓柱體對(duì)木板的壓力先增大后減小,設(shè)兩繩子之間的夾角為,繩子拉力為,則可得,不變,逐漸減小,可知繩子拉力不斷減小,故B正確,ACD錯(cuò)誤。(2023高考海南卷)如圖所示,工人利用滑輪組將重物緩慢提起,下列說法正確的是()A.工人受到的重力和支持力是一對(duì)平衡力B.工人對(duì)繩
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