第03讲 共点力下的动态平衡问题-2023届高三物理高考复习101微专题模型精讲精练

第3讲 共点力下的动态平衡问题 1．（2022·辽宁）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β（α＞β）。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力，则（　　） A．F1的竖直分力大于F2的竖直分力 B．F1的竖直分力等于F2的竖直分力 C．F1的水平分力大于F2的水平分力 D．F1的水平分力等于F2的水平分力 【解答】解：CD、对结点O受力分析可得，水平方向上有F1sinα＝F2sin β，即F1的水平分力等于F2的水平分力，故D正确，C错误。 AB、对结点O受力分析可得，竖直方向上有F1cosα+F2cos β＝mg 整理可得F1，F2 则F1 的竖直分量为F1x F2的竖直分量为F2x 因sinα cos β﹣cosαsinβ＝sin（α﹣β）＞0可知，F2x＞F1x，故AB错误。 故选：D。 2．（2022·浙江）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　　） A．作用力为G B．作用力为G C．摩擦力为G D．摩擦力为G 【解答】解：AB、设每根斜杆受力为F，对斜杆与横杆的结点受力分析如图1有：F，解得：FG；故A错误，B正确； 图1 CD、对某个斜杆受力分析如图2有：Fsin30°＝f，解得fG，故CD错误； 图2 故选：B。 3．（2022·浙江）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P和左端有玻璃挡板的凹形底座Q构成，其重量分别为GP和GQ。用手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态（即P和Q的其余部分均不接触），P与Q间的磁力大小为F。下列说法正确的是（　　） A．Q对P的磁力大小等于GP B．P对Q的磁力方向竖直向下 C．Q对电子秤的压力大小等于GQ+F D．电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ 【解答】解：AB．由题意可知，因手使P的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，即Q对P有水平向左的磁力；P与挡板接触后放开手，P处于“磁悬浮”状态，则说明Q对P有竖直向上的磁力，则Q对P的磁力方向斜向左上方向，其磁力F大小大于GP，故AB错误； CD．对PQ的整体受力分析，在竖直方向上，根据平衡条件可知电子秤对Q的支持力大小等于GP+GQ，根据牛顿第三定律可知Q对电子秤的压力大小等于GP+GQ，故C错误，D正确。 故选：D。 4．（2022·浙江）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为μ，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ，则下列说法正确的是（　　） A．轻绳的合拉力大小为 B．轻绳的合拉力大小为 C．减小夹角θ，轻绳的合拉力一定减小 D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小 【解答】解：AB．设轻绳的合拉力大小为T，对石墩受力分析，如图所示： 由平衡条件，可知在水平方向上有：Tcosθ＝f 竖直方向上有：Tsinθ+N＝mg 根据滑动摩擦力公式得：f＝μN 联立解得轻绳的合拉力大小为：T，故A错误，B正确； C．合拉力的大小为：T 其中tanα＝μ，可知当θ+α＝90°时，拉力有最小值，即减小夹角θ，轻绳的合拉力不一定减小，故C错误； D．摩擦力大小为：f＝Tcosθ 可知增大夹角θ，摩擦力一直减小，当趋近于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D错误； 故选：B。 一.知识总结 1．共点力 作用于物体的同一点或作用线相交于一点的几个力。 2．平衡状态 物体保持静止或匀速直线运动的状态。 3．共点力的平衡条件 (1)F合＝0或者 (2)平衡条件的推论 ①二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。 ②三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反；并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。 ③多力平衡：如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反。 4.静态平衡与动态平衡： （1）静态平衡模型 物体保持静止或匀速直线运动的状态，物体受到的各个力不变。 （2）动态平衡模型 ①物体受到的力在发生动态变化，但物体保持静止或匀速直线运动的状态 ②物体“缓慢”运动时，可把物体看作平衡状态处理，物体所受合力为0. 动态平衡问题较难！ 二.解决动态平衡问题的思路与法： 1.解决问题切入思路 （1）解析法 对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，