专题强化二 共点力的动态平衡与临界极值-[初升高衔接]2023-2024学年新高一物理【赢在暑假】同步精讲精练系列（人教版2019必修第一册）

专题强化二：共点力的动态平衡与临界极值 一：知识点梳理 考点一：动态平衡 动态平衡就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫动态平衡. 2.常用方法 (1)平行四边形定则法：但也要根据实际情况采用不同的方法，若出现直角三角形，常用三角函数表示合力与分力的关系. (2)图解法：图解法分析物体动态平衡问题时，一般是物体只受三个力作用，且其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化. (3)矢量三角形法 ①若已知F合的方向、大小及一个分力F1的方向，则另一分力F2的最小值的条件为F1⊥F2； ②若已知F合的方向及一个分力F1的大小、方向，则另一分力F2的最小值的条件为F2⊥F合. 考点二：平衡中的临界与极值问题 1.临界问题 当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述. 2.极值问题 平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题. 3.解决极值问题和临界问题的方法 (1)极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极小. (2)数学分析法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值). (3)物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值. 题型归纳 题型一：三角形法解决动态平衡 1．（2023·全国·高一专题练习）用绳悬挂一个重物，水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和在支架上。悬点A固定不动，将悬点从如图所示位置逐渐移动到点的过程中，绳和绳上的拉力的大小变化情况是（　　）    A．绳上的拉力逐渐增大 B．绳上的拉力逐渐增大 C．绳上的拉力先减小后增大 D．绳上的拉力先增大后减小 2．（2023秋·高一课时练习）如图所示，用与竖直方向成θ角（θ＜45°）的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球，这时轻绳b的拉力为F1，现保持小球在原位置不动，使轻绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角固定，轻绳b的拉力为F2，再逆时针转过θ角固定，轻绳b的拉力为F3，则（　　）    A．F1=F3>F2 B．F1＜F2＜F3 C．F1=F3＜F2 D．轻绳a的拉力增大 3．（2023春·甘肃白银·高一校考期中）如图所示，物块的重力为60N，用不可伸长的细绳OC悬挂于O点，现用细绳B系于绳OC的A点，再用水平力牵引A点使其向右缓慢运动，则在过程中（    ） A．AB绳拉力逐渐变小 B．OA绳拉力先变小后变大 C．若时，OA绳的拉力为，AB绳的拉力为60N D．若时，OA绳的拉力为120N，AB绳的拉力为 题型二;相似三角形解决动态平衡 4．（2023·全国·高一专题练习）轻杆BO的O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（   ）    A．FN先减小后增大 B．FN一直减小 C．F先减小后增大 D．F一直减小 5．（2023秋·陕西渭南·高一统考期末）一个球面光滑的半圆球体固定于墙壁上，点为球心，球体上点有一质量不可忽略的小球，通过细线连接在墙壁上的A点，以下说法正确的是（　　） A．若绳长度和A、O点位置不变，减小球体半径，则球体给小球的支持力增大 B．若绳长度和A、O点位置不变，减小球体半径，则绳中受力减小 C．若保持球体半径和B位置不变，则A点下移过程中，球体给小球的支持力增大 D．若保持球体半径和B位置不变，则A点下移过程中，球体给小球的支持力减小 6．（2022秋·云南曲靖·高一校考期末）新冠疫情期间很多市民居家隔离，一位市民设计了如图所示的装置，在与志愿者不接触的情况下将吊篮中的生活用品缓慢拉到窗口，图中轻绳的一端栓在轻杆上，另一端绕过定滑轮（不计一切摩擦）。下列说法正确的是（　　） A．轻杆所受的压力大小先增大，后减小 B．轻杆所受的压力大小先减小，后增大 C．该同学手上所受的拉力大小始终不变 D．该同学手上所受的拉力大小一直减小 题型三：解析法解决动态平衡物体 7．（2023春·安徽亳州·高一涡阳县第二中学校联考期末）工地工人用如图所示的方法将带挂钩的重物拉起。不可伸长的轻绳两端分别固定于刚性直杆上的A、B两点，轻绳长度大于A、B两点间的距离，杆右