備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練講義-01 共點力平衡（學(xué)生版）

1.共點力平衡——備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練一、晾衣服問題設(shè)繩與豎直方向夾角為，兩桿距離為，繩長為,則有。若只將端點上下移動，則不變，繩的拉力不變；若端點(桿)左右移動，則會相應(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，光滑晾衣架懸掛在晾衣繩上并處于靜止?fàn)顟B(tài)，整個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，則下列說法中正確的是（

）

A．將B端向上移動很小一段距離到，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，某處有兩晾衣桿A和B，A桿豎直固定，B桿向右側(cè)傾斜。不可伸長的輕繩一端a固定在桿A上，另一端b可以沿B桿移動，衣服用光滑掛鉤掛在繩子上。則下列說法正確的是（）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，繩子張力不變二、力的合成中的力最小值問題1.兩個分力和的合力為，若已知合力(或一個分力)的大小和方向，又知另一個分力(或合力)的方向，則第三個力與己知方向不知大小的那個力垂直時有最小值。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，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，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，此時懸線與豎直方向的夾角為α。現(xiàn)保夾角持α不變，拉力F緩慢地由水平位置逆時針轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中（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動。時對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動。已知物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，取，，。下列說法正確的是（）A．時，物塊加速度的大小為B．時，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，F(xiàn)有最小值D．且力F指向右下方時，F(xiàn)有最小值練3.一橫梁起重機移動貨物時因斷電而失去動力，工作人員在貨物上作用一水平恒力，使貨物和起重機一起勻速向右移動，此過程可簡化為如圖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一起向右勻速運動。（1）求水平恒力的大??；（2）如圖2所示，若要施加一個斜向右上的力拉物體B，使A、B一起向右勻速運動，當(dāng)傾角多大時，力最小，最小值是多少。三、整體法與隔離法處理共點力平衡問題水平方向分析N物體受力情況時可用隔離法，分析地面與斜面體之間的作用力時可以將M和斜面體看作一個整體，繩上的拉力為外力。例題4.（多選）如圖，一細(xì)繩跨過光滑定滑輪，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，通過細(xì)繩跨過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。現(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）地面對斜面體C的作用力大小。四、動態(tài)平衡問題動態(tài)平衡問題解析法一般把力進(jìn)行正交分解，兩個方向上列平衡方程，寫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力的大小、方向均不變，另一個力的方向不變，求解第三個力的變化時可用圖解法相似三角形法如果其中的一個力大小、方向均不變，另外兩個力的方向都發(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，另一端懸掛一質(zhì)量為m的小球，靜止時小球位于B點，A點固定一光滑的小定滑輪，。現(xiàn)對小球施加一沿BC方向的拉力F，使小球沿BC緩慢運動到C點。已知ABC三點剛好組成一個正三角形，D為BC的中點，重力加速度為g，則（）A．小球在C點受到的拉力F等于小球重力的倍B．在D點時彈性繩的彈力大小為C．該彈性繩的原長為D．從D到C的過程中拉力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小球，此過程擋板對小球的推力F1、半球面對小球的支持力F2，另有一學(xué)生用一細(xì)繩緩慢向左拉動該球，且細(xì)繩始終沿半球面切線方向，此過程細(xì)繩對小球的拉力F3、半球面對小球的支持力F４，在小球兩次運動的過程中未脫離球面，則在運動過程中四個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向左移動少許，下列說法正確的是（

）A．B對A的作用力不變 B．墻對B的作用力不變C．地面對A的摩擦力不變 D．地面對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，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針緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直過程中，輕繩甲對重物的彈力，輕繩乙對重物的彈力，物體所受的重力大小為G，下列說法正確的是（）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，一個小球用細(xì)線拉著靜止在光滑圓弧面上，細(xì)線的懸點在豎直墻面上A點，保持細(xì)線伸直長度不變，小球大小不計，將懸點沿豎直墻面緩慢向上移，在小球沿圓弧面向上緩慢移動過程中，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．圓弧面對小球的支持力大小不變 D．圓弧面對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大小可忽略的定滑輪，一根輕繩跨過定滑輪，一端和置于圓柱體上的小球連接（可視為質(zhì)點），另一端系在固定豎直桿上的點?，F(xiàn)將一鉤碼掛在輕繩上，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計一切摩擦，則（）A．將輕繩端沿桿向上緩慢移動一小段距離，繩子的拉力不變B．將輕繩端沿桿向上緩慢移動一小即距離，對的支持力變小C．若將換成質(zhì)量較小的鉤碼后，整個裝置仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則對的支持力不變D．若將換成質(zhì)量較小的鉤碼后，整個裝置仍處于靜止?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。初始時刻OB板水平，現(xiàn)將“V”型擋板繞О軸在豎直面內(nèi)沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動，直至OA板水平。已知重力加速度大小為g，在此過程中（）A．圓柱體對OA板的壓力先增大后減小B．圓柱體對OB板的壓力先增大后減小C．當(dāng)OB板轉(zhuǎn)過30°時，圓柱體對OB板的作用力大小為mgD．當(dāng)OB板轉(zhuǎn)過60°時，圓柱體對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，改變F的方向，夾角的變化范圍是B．若小球位置不動，F(xiàn)由圖示位置逆時針緩慢轉(zhuǎn)動一定角度，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)線逆時針緩慢轉(zhuǎn)至水平，細(xì)線的彈力先增大后減?。ńㄗh用時：60分鐘）一、單選題1．如圖所示，兩根直桿M、N豎直固定，一根長度一定的輕繩繞過動滑輪，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，動滑輪上吊著一個重物，現(xiàn)給圓環(huán)施加一個豎直向上的拉力F，使重物緩慢上移，則在重物上移的過程中（

）A．輕繩上張力越來越小 B．輕繩上張力越來越大C．拉力F越來越小 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)上套著兩個小球A、B，A、B用輕繩繞過定滑輪相連，當(dāng)兩球在圖示位置靜止時，A、B兩球的連線過環(huán)心O，為等腰直角三角形且段輕繩水平。若A的質(zhì)量為，不計一切摩擦，兩小球及定滑輪均視為質(zhì)點，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。現(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)量不計的細(xì)繩拴接在框架上等高的兩定點M、N處，一質(zhì)量不計的光滑圓環(huán)穿過細(xì)繩后下端掛上重物，平衡時，且MO、NO的拉力大小為、。則下列說法正確的是（）A．圖示狀態(tài)下B．如果框架繞N點順時針緩慢轉(zhuǎn)過一小角度，那么、均變大C．如果框架繞N點逆時針緩慢轉(zhuǎn)過一小角度，那么、均變大D．不論框架繞N點順時針或逆時針緩慢轉(zhuǎn)過一小角度，、都變小6．一個小朋友在搭積木時，將兩個相同的三棱柱甲、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)，下列說法正確的是（）（重力加速度為g）A．甲受到3個力的作用B．甲對丙的支持力為mgC．若增大甲、乙間的距離，丙未落地且三者仍靜止，則甲對丙的作用力變大D．地面對甲的支持力大小為3mg二、多選題7．如圖所示，兩物塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)此時輕質(zhì)動滑輪右端的輕繩與水平面之間的夾角為θ?；喒饣Ｏ铝姓f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，小物體和兩個鉤碼用輕細(xì)繩連接后跨過定滑輪，平衡時細(xì)繩與水平方向的夾角也為；現(xiàn)摘掉一個鉤碼，整個系統(tǒng)仍處于平衡狀態(tài)且定滑輪的位置不變，則下列說法正確的是（）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．輕繩對定滑輪的作用力一定減小D．地面對斜面體的摩擦力一定減小9．如圖甲所示為烤腸機，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。下列說法正確的是（

）A．香腸烤熟前，金屬桿1對烤腸的支持力大小為B．香腸烤熟后，金屬桿1對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，兩根金屬桿對烤腸的合力不變10．抓娃娃機是一種深受青少年喜愛的游戲設(shè)備，其利用機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結(jié)構(gòu)簡圖，其中機械臂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。機械臂可當(dāng)成長度為L的輕繩。12為輕質(zhì)細(xì)繩。設(shè)重力加速度為g，機械臂拴結(jié)點與橫梁左端點水平間距為2L，繩12上拉力為F1，機械臂15上拉力為F2，某次游戲時通過輕繩牽引將抓手從最低點緩慢提升到最高點，針對這個過程中，下列說法正確的是（

）A．機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，跨過滑輪，細(xì)繩另一端連接著B物體，細(xì)繩與豎直方向夾角為30°，B物體在拉力F