第3讲 静态平衡与全反力-【高途】2022新版高考物理考前冲刺模拟100题

100考前 题  高考物理4 【思路探寻】 首先对小球 A、B 用整体法 进行受力分析，由于水平方向向右的拉力更 大，所以 OA 绳上必须得有一个水平向左的 分力来抵消向右的恒力 3F 的作用，所以不能 选 A、D 选项，而且 OA 绳的竖直分力需要 抵消总重力 2mg，水平分力需要抵消向右的 力 2F，就能表示出 OA 和竖直夹角的正切值； 再对小球 B 用隔离法找 AB 绳和竖直方向夹 角的正切值，B 选项和 C 选项的区别就是两 绳和竖直方向的夹角是否一样。 第 3讲　静态平衡与全反力 真题研习 研习 A 【解析】 对物块进行受力分析，将物块所受 力沿斜面和垂直斜面方向正交分解，有 FT - mgsin 30°- =f 0， N mg= cos 30°， f N= µ ， 代入数据，可得物块质量的最大值为 150 kg ， 选项 A 正确。 【规律总结】 对多力平衡问题，受力分析 后合理建系，联立方程组即可求解。 考法精练 4. B 【解析】 对物块受力分析，将物块所受力沿斜 面和垂直斜面方向正交分解； 联立方程： F mg F F F mg F Ff N sin cos cos sin = µ α θ α θ + = = + N f 整理得 F F mg mgcos sin sin 30 cos30α µ α µ+ = +° ° 代入数据，解得，当 α = 30°时，F 取得最 小值， Fmin = 500 3 N 选项 B 正确。 【奇思妙解】无论FN 如何变化，总有 F Ff N= µ ，可知这两个力的合力方向不变。 如果将它们看成一个力（全反力 F0），就是 三力平衡问题，如图（a）所示。 F0方向不 变，若重力不变，当 F与 F0垂直时， F取得 最小值。 如 图（b） 所 示 tan β µ= = F F N f ， 解 得 β = 30°。根据角度关系可得F mgmin = sin 60°， 解得Fmin = 500 3 N。 图（a） mg F F0 　　 M m F FN Ff F0 α θ β 图（b） 5. AD 【解析】 受力分析如图（a）所示，沿水平和 竖直方向正交分解；联立方程： F fcos θ - = 0， N mg F= + sin θ， f N= µ ， 解得 µ = 3 3 ， 选项 A 正确；增大 θ角，水平分力变小，摩 擦力变大，沙发将静止，所以选项 B 错误。 参考答案 5 F f N mg θ 图（a） 将 N 与 f 合 成 全 反 力 F0 ， 如 图（b） 所 示， tan β µ= = N f ，解得 β = 30°。 根据角度关系可得 F mgmin = si 0n 3 °= 50 N ，所 以选项 C 错误，选项 D 正确。 F f F0 N mg θ β 图（b） 　　 Fmin mg F0 图（c） 【规律总结】 物体所受滑动摩擦力与支持 力总是成比例的，要变一起变，所以这两个 力的合力方向是确定的。利用这一点，可以 把四力平衡问题降维为三力平衡问题，从而 使用简单的三角形法快速求解，实现解题效 率的提升。 第 4讲　动态平衡问题 真题研习 研习 C 【解析】 在 AB 段对滑块进行受力分析，设 F 与水平方向夹角为 θ ，由平衡条件有 F = mgsin θ ， N mg= cos θ ，滑块从 A 点缓慢移 动 到 B 点 时， θ 越 来 越 大， 则 推 力 F 越 来 越 大， 支 持 力 N 越 来 越 小， 所 以 选 项 A、B 错误；对凹槽与滑块进行整体分 析，有墙面对凹槽的压力为 F FN = =cos θ mg mgsin cos sin 2θ θ θ= 1 2 ， 则 θ 越 来 越 大 时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以 选项 C 正确；水平地面对凹槽的支持力为 N M m g F M m g mg地 = + - = + -( ) sin ( ) sinθ θ 2 ， 则 θ 越来越大时，水平地面对凹槽的支持力 越来越小，所以选项 D 错误。本题选 C。 【规律总结】 本题是三力平衡问题，先平 移构造一个力的三角形，再根据力的特点不 断画出新的三角形。 考法精练 6. BD 【解析】 以 O 点为研究对象，其受到 OA 和 OB 的拉力、圆珠笔的支持力，如图（a）所 示；将 3 个力平移到一个三角形中，如图 （b）所示；C 点上移，或 OA 绳变长，都会使 OC 偏向水平方向，如图（c）所示， FC 和 FA 都增大，所以选项 A 错误，选项 D 正确；C 点下移，OC 偏向于竖直方向，如图（d）所 示， FC 和 FA 都减小，所以选项 B 正确；OB 绳变长，并没有影响 OA 和 O