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高频考点2共点力的平衡衡
[对应学生用书P113]
1如图所示,竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形,三根蜘蛛丝a、b、
c的延长线过三角形的中心,蜘蛛丝c沿竖直方向,c中有张力,则()
Aww
A.蜘蛛静止在网中央时,a中张力大于b中张力
B.蜘蛛在网中央由静止向上加速,b中张力变大
C.蜘蛛在网中央由静止沿b方向向上加速,b中张力变小
D.蜘蛛网在水平风吹拂下晃动,a中张力大小不变
解析以网和蜘蛛为研究对象,受力分析如图所示,由平衡条件得Tsin0=Tsin0,可
得T.=Tb,故A错误;根据牛顿第二定律的同向性Tcos0+T6cos0-mg一T。=ma,Tsin0
=Tsn0,可知蜘蛛在网中央由静止向上加速T。与T。均增大,故B正确;同理,根据牛顿
第二定律的同向性可知蜘蛛在网中央由静止沿b方向向上加速,b中张力变大,故C错误:
蜘蛛网在水平风吹拂下晃动,T。与T6以及T在垂直蜘蛛网的方向均有分力,根据力的合成
可知,a中张力大小发生变化,故D错误。
答案B
2.(2022青岛高三期未)如图甲,两根长度和质量都相同的金属直导线ab、cd用绝缘丝
线连接,再用绝缘丝线将ab悬挂在水平细杆上,ab、cd中通有相同大小的电流,方向如图
所示,两根导线的质量均为m,重力加速度为g。现在两导线所在空间施加与导线垂直斜向
上的匀强磁场,磁场方向与竖直方向间夹角为30°,其截面图如图乙。下列说法正确的是()
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细杆
A.悬挂导线ab的丝线向右偏离竖直方向
B.上下每根丝线上的拉力大小分别为mg、mg2
C.若增大匀强磁场的磁感应强度大小,则上面丝线上的拉力大小可能为0
D.若增大匀强磁场的磁感应强度大小,则下面丝线与竖直方向间夹角将增大
解析
2mg
图(1)
由左手定则和安培力公式可知,磁场对ab的安培力与对cd的安培力等大反向,将导线
ab、cd成含两者间丝线)看作一个整体,则悬挂导线ab的丝线拉力要平衡整体的重量,如图(1),
故应保持竖直,故A错误:由整体法可知,上方丝线拉力大小等于整体的重力大小2mg,故
B错误;增大磁感应强度,磁场对ab的安培力与对cd的安培力仍然等大反向,
图(2)
上面丝线上的拉力平衡整体重力,等于2g,故C错误:增大匀强磁场的磁感应强度大
小,则c导线受安培力方向不变大小增大,如图(2)所示,由力三角形法可知,安培力与重
力夹角为锐角且夹角不变,则合力随安培力增大而增大,方向与竖直方向夹角增大,所以下
面丝线与竖直方向间夹角增大,故D正确。
答案D
3.
0
(2021衡阳模拟)某位同学用筷子将均匀球夹起悬停在空中,如图所示,已球心O与两
根筷子在同一竖直面内,小球质量为02kg,筷子与竖直方向之间的夹角均为37°,筷子与小
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球表面间的动摩擦因数为0.875(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),取重力加速度g=10ms2,
sin37°=0.6,cos37°=0.8。则每根筷子对小球的压力至少为()
A.5N
B.7.5N
C.10N
D.12.5N
解析筷子对小球的压力太小,小球有下滑的趋势,最大静摩擦力沿筷子向上,小球受
力平衡。
在竖直方向上有2水os0-2Nsin0=m1g,f=N
解得W=mg2八b\lc\(rc)(a\vs4al\col(μcos0-sin8)=1ON,C正确。
答案C
4.(2022邵阳一模)山东栖霞笏山金矿事故救援工作中本着“为了每一位被困矿工的生
命”,救援队历经多日,最终将被困人员被救援出井。在救援中消防员利用三脚架向井底的
被困人员提供物资,三脚架简化如图所示,若支架质量不计,每根支架与竖直方均成30的
夹角。已知绳索及所挂载物资总质量为m,则在物资平稳匀速下降过程中,每根支架的弹力
大小为()
A.mg
B.mg3
C.3)mg6
D.3)mg9
解析一根支架在竖直方向的分力为F竖=Fcos0,在竖直方向上3FCos0=mg,解得F
=3)mg9,故选D。
答案D
am
(2022自贡三模)小明路过广场时发现很多广告条幅下端用绳子系住套在石块上,石块放
在水平地面上。上端也用绳子系住套在氢气球上吊起来悬在空中。突然,一阵风从水平方向
吹来,条幅偏向一边。如果水平风力突然增大(空气密度保持不变),则(
A.氢气球受到的浮力将变大
B.水平地面对石块的支持力变大了
C.氢气球可能会使小石块沿水平地面滑动
D.条幅受到的拉力不变
解析氢气