專題07“大Y”模型（原卷版）-2023-2024學(xué)年高中物理同步模型易點通人教版2019必修第一冊

專題07“大Y”模型【模型識別】(1).一根繩子繞過光滑的滑輪或者光滑掛鉤下掛一個物體，呈現(xiàn)“Y”字型結(jié)構(gòu)特征。(2).物體處于平衡狀態(tài)?！灸Ｐ蜆?gòu)建】(1).受力大小特征—無論繞過光滑的滑輪、圓環(huán)、掛鉤，只要是一根繩子，張力大小處處相等。(2).受力方向特征—“Y”字型平衡模型，等大的兩個拉力關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ?！窘?jīng)典情景】如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止狀態(tài)。設(shè)兩桿間距離為d，繩長為l，Oa、Ob段長度分別為la和lb，則l＝la＋lb，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β，受力分析如圖所示。繩子中各部分張力相等，F(xiàn)a＝Fb＝F，則α＝β。平衡條件2Fcosα＝mg，d＝lasinα＋lbsinα＝lsinα，即sinα＝eq\f(d,l)，F(xiàn)＝eq\f(mg,2cosα)，繩的右端上移到b′，d和l均不變，則sinα為定值，α為定值，cosα為定值，繩子的拉力保持不變，將桿N向右移一些，d增大，則sinα增大，cosα減小，繩子的拉力增大；若換掛質(zhì)量更大的衣服，d和l均不變，繩中拉力增大，但衣服的位置不變?！窘８形颉?1)該平衡模型首先形狀上呈現(xiàn)Y字形，應(yīng)用力學(xué)對稱思想。對稱思想是物理學(xué)習中最重要的思想方法之一，運動學(xué)中豎直上拋模型就具有空間的對稱性，根據(jù)對稱性我們研究其一半運動，就可以化繁為簡。同理后邊我們還要學(xué)習能量守恒、動量守恒，他們具有關(guān)系對稱，掌握了對稱性，就掌握了一把打開物理殿堂的金鑰匙。另外大多數(shù)對稱模型屬于見“形”起“意”，見“形”思“遷”，學(xué)習畫圖，根據(jù)圖形特征，選擇對應(yīng)的解題技巧，是學(xué)習物理的重要方法。(1)“Y”字型平衡模型解決問題的兩個要點①繞過光滑的滑輪、圓環(huán)、掛鉤，只要是一根繩子，張力大小處處相等②平衡條件：【情景聯(lián)想】【例1】如圖所示，水平直桿OP右端固定于豎直墻上的O點，長為L＝2m的輕繩一端固定于直桿P點，另一端固定于墻上O點正下方的Q點，OP長為d＝1.2m，重為8N的鉤碼由光滑掛鉤掛在輕繩上處于靜止狀態(tài)，則輕繩的彈力大小為()A.10N B.8NC.6N D.5N【例2】如圖所示，晾曬衣服的繩子(可視為輕繩)固定在兩根豎直桿A、B上，繩子的質(zhì)量及衣架掛鉤之間的摩擦均可忽略不計，衣服處于靜止狀態(tài)。保持A桿及A桿上繩子的結(jié)點位置不動，則下列說法正確的是()A．若保持繩子的長度、繩子與B桿的結(jié)點不變，將B桿緩慢向右移動，繩子上的拉力大小逐漸減小B．若保持繩子的長度、B桿的位置不變，將繩子與B桿的結(jié)點緩慢向上移動，繩子上的拉力大小逐漸增大C．若保持繩子的長度、B桿的位置不變，將繩子與B桿的結(jié)點緩慢向下移動，繩子上的拉力大小保持不變D．若保持繩與B桿的結(jié)點不變，只改變繩子的長度，繩子上的拉力大小可能保持不變一、單選題1．如圖所示，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，動滑輪與定滑輪之間的輕繩與水平方向的夾角為。如果將繩一端的固定點P緩慢向上移動到Q點，滑輪質(zhì)量和一切摩擦均不計，整個系統(tǒng)重新平衡后（）A．物塊B的高度不變，不變B．物塊B的高度不變，變大C．物塊B的高度增大，變大D．物塊B的高度增大，不變2．如圖所示，將一根不可伸長的柔軟輕繩分別系在M、N兩點，一物塊用動滑輪懸掛在輕繩上，M、N兩點的連線與水平方向的夾角為?，F(xiàn)保持M點位置不動，改變某一條件時物塊始終保持平衡狀態(tài)，不計摩擦，下列說法正確的是（

）A．若更換為更長的輕繩，輕繩的拉力將變大B．若更換為更長的輕繩，輕繩的拉力將不變C．若使N點緩慢豎直向下移動至的過程中，輕繩拉力逐漸變小D．若使N點逆時針緩慢在以M點為圓心的圓弧上移動至的過程中，輕繩拉力逐漸變大3．如圖所示，晾曬衣服的繩子固定在兩根豎直桿A、B上，繩子的質(zhì)量及繩子與衣架掛鉤之間的摩擦均可忽略不計，衣服處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是（）A．衣服由濕變干的過程中，繩子的拉力不變B．不考慮衣服質(zhì)量變化，一陣水平方向的恒定的風吹來后衣服在新的位置保持靜止，則兩繩子拉力的合力變大C．不考慮衣服質(zhì)量變化，將B桿緩慢向右移動，繩子上的拉力大小逐漸減小D．不考慮衣服質(zhì)量變化，只改變繩子的長度，繩子上的拉力大小可能保持不變4．如圖所示，在豎直放置的“”形支架上，一根長度不變輕繩通過輕質(zhì)光滑的小滑輪懸掛一重物G?，F(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點，另一端從B點沿支架緩慢地向C點靠近（C點與A點等高）。在此過程中繩中拉力大?。ǎ〢．先變大后不變 B．先變大后變小C．先變小后不變 D．先不變后變小5．晾曬衣服的繩子兩端分別固定在兩根豎直桿上的兩點，兩點等高，無風狀態(tài)下衣服保持靜止。某一時刻衣服受到水平向右的恒定風力而發(fā)生滑動，并在新的位置保持靜止，如圖所示。兩桿間的距離為，繩長為，衣服和衣架的總質(zhì)量為，重力加速度為，不計繩子的質(zhì)量及繩與衣架掛鉤間的摩擦，。則（

）A．相比無風時，在有風的情況下更小B．無風時，輕繩的拉力大小為C．衣服在新的平衡位置時，掛鉤左、右兩側(cè)繩子的拉力大小不相等D．相比于無風時，繩子拉力在有風的情況下不變6．如圖所示，滑輪C用硬桿固定在天花板上，另一滑輪O通過細繩懸掛一物體P。把另一根細繩一端固定在天花板上的A點，另一端繞過定滑輪C后懸掛物體Q，然后把懸掛物體P的滑輪放于AC之間的細繩上，最終整個裝置處于平衡，假設(shè)細繩足夠長，不計一切摩擦?，F(xiàn)把天花板上的繩端A點沿天花板稍微向左平移一小段之后又固定，系統(tǒng)又重新達到平衡。則以下說法正確的是（）A．繩子上的拉力大小變大B．繩子上的拉力大小變小C．繩子AO與CO間的夾角變大D．繩子AO與CO間的夾角不變7．光滑半圓槽的邊緣上固定有一輕質(zhì)定滑輪，輕繩一端連接小球P，繞過光滑的定滑輪A，另一端系在豎直桿上的B點。現(xiàn)將另一個重物G用光滑輕質(zhì)掛鉤掛在輕繩上AB之間的O點，已知整個裝置處于靜止狀態(tài)，將繩的B端向上緩慢移動一小段距離，小球P沿半圓槽上移一小段距離后系統(tǒng)重新平衡，有關(guān)力的變化情況，下列說法正確的是（

）A．繩的張力大小不變 B．繩的張力變大C．半圓槽對小球P的彈力變小 D．半圓槽對小球P的彈力變大8．如圖所示，輕桿AB可繞著水平轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)無摩擦地轉(zhuǎn)動，此時桿AB和過O點的水平線CD夾角為θ，有一段不可伸長的細繩兩端系于A、B兩端，在輕質(zhì)細繩上通過一輕滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物塊處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)使桿AB繞O點順時針緩慢旋轉(zhuǎn)2θ，在此過程中，繩中張力變化情況是（

）A．先減小后增大 B．一直在減小C．一直在增大 D．先增大后減小9．長度為L的輕繩固定在水平天花板A點和豎直墻B點，繩上掛一定滑輪（質(zhì)量不計），滑輪下吊一重物C，兩繩之間夾角為θ，當繩子緩慢從B點移到動點后，則以下說法正確的是（）A．繩的拉力不變 B．繩的拉力變小C．θ角變大 D．θ角減小10．抖空竹是一種傳統(tǒng)雜技節(jié)目，表演者用兩根短竿系上繩子，將空竹扯動使之旋轉(zhuǎn)，并表演出各種身段。如圖所示，表演者保持一只手A不動，另一只手B沿圖中的四個方向緩慢移動，忽略空竹轉(zhuǎn)動的影響，不計空竹和輕質(zhì)細繩間的摩擦力，且認為細繩不可伸長。下列說法錯誤的是（）A．細繩B端沿虛線a向左移動時，細繩對空竹的合力不變B．細繩B端沿虛線b向上移動時，細繩的拉力不變C．細繩B端沿虛線c斜向上移動時，細繩的拉力減小D．細繩B端沿虛線d向右移動時，細繩的拉力增大11．如圖所示，兩桿之間連有一條繩子，繩上懸掛一重物M，質(zhì)量為m，繩子與左側(cè)桿所形成的夾角為。繩子經(jīng)高溫暴曬發(fā)生了少許膨脹（繩子變粗變長）。重物始終未與地面接觸，忽略繩子的重力。暴曬前后（

）A．繩子的張力保持不變 B．繩子的張力變小C．繩子的張力變大 D．兩桿對地面的作用力變大二、多選題12．如圖所示，傾角為的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物體放在斜面上，輕質(zhì)細線一端固定在物體上，另一端繞過光滑的滑輪固定在c點，滑輪2下懸掛物體b，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).若將固定點c向左移動少許，而與斜劈始終靜止，下列說法正確的是（）A．細線對物體的拉力一定減小 B．斜劈對物體的摩擦力一定減小C．斜劈對地面的壓力一定不變 D．地面對斜劈的摩擦力一定減小13．粗糙水平地面上有一質(zhì)量為M、傾角為的粗糙楔形物體C，斜面上有一個質(zhì)量為2m的物塊B，B與一輕繩連接，且繞過一固定在天花板上的定滑輪，另一端水平與一結(jié)點連接一個質(zhì)量為m的小球A，右上方有一拉力F，初始夾角，如圖所示。現(xiàn)讓拉力F順時針緩慢轉(zhuǎn)動且保持大小不變，轉(zhuǎn)動過程B、C始終保持靜止。已知B與滑輪間的細繩與斜面平行，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．拉力F一直減小 B．B、C間的摩擦力先增大再減小C．物體C對地面的壓力先增大再減小 D．物體C對地面的摩擦力的最大值為14．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓環(huán)，圓心為O，半徑，PQ為水平直徑，MN為傾斜直徑，PQ與MN間的夾角，一條不可伸長的輕繩兩端分別固定在圓環(huán)上的M、N兩點，連接了一個質(zhì)量的重物的輕質(zhì)滑輪（大小可忽略）放置在輕繩上，靜止時，不計滑輪與輕繩間的摩擦?，F(xiàn)將圓環(huán)從圖示位置繞圓心O在豎直平面內(nèi)順時針緩慢轉(zhuǎn)動，取重力加速度大小，，，下列說法正確的是（）A．輕繩的長度為B．圓環(huán)未轉(zhuǎn)動前，輕繩的張力大小為2NC．直徑MN水平時，輕繩的張力大小為D．圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過的過程中，輕繩的張力一直增大15．如圖，一輕繩OA一端固定在天花板上，另一端固定一輕滑輪，輕繩OA與豎直方向的夾角為θ、一輕繩繞過輕滑輪，一端固定一質(zhì)量為m的物體，一人拉著繩的另一端在水平地面上向右運動將物體緩慢吊起來，繞過滑輪的兩繩夾角為α，繩與滑輪之間的摩擦不計。在此過程中下列說法正確的是（

）A．拉物體的輕繩上的彈力逐漸增大 B．固定滑輪的輕繩上的彈力逐漸減小C．夾角α與夾角θ的比值逐漸增大 D．人與地面之間的摩擦力逐漸增大16．如圖所示：質(zhì)量為M的斜劈放置在水平地面上，不可伸長的細線繞過滑輪、連接、物體，連接細線與斜劈平行。滑輪由細線固定在豎直墻O處，滑輪用輕質(zhì)桿固定在天花板上，動滑輪跨在細線上，其下端懸掛質(zhì)量為物體，初始整個裝置靜止，不計細線與滑輪間摩擦，下列說法中正確的是（）A．若增大質(zhì)量，、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，細線張力大小變大，動滑輪位置上移B．若增大質(zhì)量，、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，地面對M摩擦力變大，M對的摩擦力可能不變C．若將懸點O下移，、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，細線與豎直墻夾角不變D．若將懸點O下移，、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，地面對M摩擦力變大17．如圖所示，晾曬衣服的繩子兩端分別固定在兩根豎直桿上的A、B兩點，繩子的質(zhì)量及繩與衣架掛鉤間摩擦均忽略不計，衣服處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是（

）A．僅將B點移到位置時，繩子張力變大B．僅將B點移到位置時，繩子張力不變C．B點在桿上位置不動，僅將右側(cè)桿平移到虛線位置時，繩子張力變大D．B點在桿上位置不動，僅將右側(cè)桿平移到虛線位置時，繩子張力變小18．如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩左端固定在晾衣架上O點，右端系在a點，光滑小滑輪懸掛一衣服可在輕繩上滑動。先將輕繩右端沿豎直桿緩慢上移到b點，然后再沿水平桿緩慢移至c點，整個過程衣服始終沒與地面和桿接觸，設(shè)輕繩張力為F，滑輪左側(cè)輕繩與豎直方向夾角為，則輕繩右端沿桿（

）A．由的過程，F(xiàn)不變，不變，衣服的位置不變B．由的過程，F(xiàn)不變，不變，衣服的位置升高C．由的過程，F(xiàn)減小，變小，衣服的位置下降D．由的過程，F(xiàn)不變，不變，衣服的位置升高19．如圖所示，一根不可伸長的細繩跨過兩個光滑滑輪，繩的一端固定在水平天花板A點，另一端被小明拉住，動滑輪下方吊一質(zhì)量為m的物體，水平地面上的C點在定滑輪正下方，D點和E點分居C點兩側(cè)，，小明此時站在D點，重力加速度為g，不計滑輪大小，下列說法正確的是（）A．小明在D點下拉繩子，拉力變大B．小明在D點保持不動，將A點左移，拉力不變C．小明手捏繩端手臂保持下垂，從D點走到C點的過程中，拉力變小D．小明手捏繩端手臂保持下垂，從D點走到E點的過程中，繩上的拉力先變大再變小20．如圖所示，輕繩1兩端分別固定在M、N兩點（N點在M點右上方），輕繩1上套有一個輕質(zhì)的光滑小環(huán)O，質(zhì)量為m的物塊P通過另一根輕繩2懸掛在環(huán)的下方，處于靜止狀態(tài)，?，F(xiàn)用一水平向右的力F緩慢拉動物塊，直到輕繩2與MN連線方向垂直。已知重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．施加拉力F前，輕繩1的張力大小為B．物塊在緩慢移動過程中，輕繩2的延長線始終平分C．物塊在緩慢移動過程中，輕繩2的張力一直增大D．物塊在緩慢移動過程中，輕繩1的張力一直