选择题大招04 口诀法解决三力动态平衡问题——2024年高考物理冲刺选择题解题大招与专项训练

选择题大招04 口诀法解决三力动态平衡问题 物体受到三个力的作用处于动态平衡状态(题目中“缓慢”一般为动态平衡的标志)，三个力中包含重力(大小、方向都不变)，一般可以归纳为以下三种情况: 1.一个力与重力垂直且方向不变，即水平力定向; 2.一个倾斜的力方向不变，即倾斜力定向; 3.两个力同时旋转且二者保持夹角不变，即两力夹角定，在以上三种情况中，问题常考查判断两个力的大小变化。 1.如图 a，用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，对O点受力分析，画出受力示意图如图b所示，动态矢量三角形如图c所示。 在动态变化中，沿倾斜方向的力与重力方向的夹角变“大”，即倾斜的力越来越“平”，反之越来越“竖”“竖小平大”就是倾斜的力越“竖”，“平”和“斜”两个力就越“小”;倾斜的力越“平”“平”和“斜”两个力就越“大”。总结口诀为“竖小平大” 2.如图 d，一重物用细线悬挂在O点，保持O点位置不变，缓慢转动拉力F，画出动态矢量三角形，如图e所示，推广到一般形式，如图f所示。 三个力F、F、F,处于平衡状态，保持F,大小、方向都不变，当F,绕着B点逆时针转动时(转动过程途经 O1、O2、O3、O4、O5)，力F,在转动过程中先减小后增大，当转动到O3点时与F1垂直，此时F1最小。 总结口诀为“垂直出最小” 3.三个力中一个力是恒定的，其余两个力之间的夹角恒定，如图g所示，F1、F2之间夹角不变，以恒力 G为一条弦，过F1、F2交点作圆，圆周上任一点与恒力G两端连线对应F1、F2的一种状态。 当F1水平时，F2为圆的直径，此时F2最大;当F2水平时，F1为圆的直径，此时F1最大。 因此，我们总结得出除重力外的两个力，其中一个力方向水平时，另一个力取得最大值。总结口诀为“你水平我最大” 1. “水平力定向”场景，口诀为“竖小平大” 2.“倾斜力定向”场景，口诀为“垂直出最小” 3.“两力夹角定”场景，口诀为“你水平我最大” [例题1] 如图所示，两根细线（不可伸长，但长度可以改变）的一端分别固定在M、N两点，另一端系在一个玩具娃娃上，使a段细线恰好水平，b段细线与水平方向的夹角为45°。若使a段细线的悬点缓慢向下移动一小段距离，玩具娃娃的位置不变，则与移动前相比（　　） A．a段细线的拉力变小 B．a段细线的拉力不变 C．b段细线的拉力变大 D．b段细线的拉力变小 [例题2] 如图所示，搬运重物时，工人师傅用绕过光滑定滑轮的绳索，将球形重物a（视为质点）缓慢释放，重物从滑轮的正下方沿固定斜面缓慢向下移动。若将绳索视为质量不计的轻绳，认为斜面光滑，则该过程中，绳索拉力大小的变化情况是（　　） A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 [例题3] （多选）如图所示，在光滑竖直木板上用网兜把足球挂在A点，足球与木板的接触点为B，悬绳与木板的夹角为α＝30°，网兜的质量不计。接着木板绕下端向右缓慢倾斜了15°。下列说法正确的（　　） A．木板竖直时，绳对球的拉力小于足球的重力 B．木板竖直时，木板对球的支持力小于足球的重力 C．木板倾斜过程中，木板对足球的支持力一直增大 D．木板倾斜过程中，绳对球的拉力先增大后减小 [练习1] 如图所示，均匀光滑球夹在倾斜墙和竖直长木板之间静止，长木板的下端为固定转动轴。将长木板从图示位置缓慢转动到水平位置的过程中，小球对墙的压力大小为F1，小球对长木板的压力大小为F2。则（　　） A．F1、F2都逐渐减小 B．F1逐渐减小、F2逐渐增大 C．F1逐渐减小，F2先减小再增大 D．F1先增大再减小，F2逐渐增大 [练习2] 消防员在救援过程中需要从顶楼直降到某一楼层，如图甲所示，在下降过程中，可以将模型简化为如图乙所示的物理模型。脚与墙壁接触点为A点，人的重力全部集中在B点，A到B可简化为轻杆，OB为轻绳。已知下降过程中AB的长度和AB与竖直方向的夹角保持不变。初始时刻消防员保持静止，下降一定高度后再次保持静止。再次静止后相对于初始位置，下列判断正确的是（　　） A．AB杆的支持力变大 B．AB杆的支持力变小 C．OB绳拉力保持不变 D．OB绳拉力变小 [练习3] 如图所示，半球形容器固定在地面上，容器内壁光滑，开始时，质量均分布均匀的光滑球A和光滑球B放在容器内处于平衡状态，位置关系如图中所示，已知容器、A、B半径之比为6：2：1。一水平恒力F作用在A球上，且力F的延长线过A球球心，缓慢推动A直到B的球心与容器的球心O等高，则下列判断正确的是（　　） A．B球受到A球的弹力N1逐渐减小 B．B球受到A球的弹力N1先增大后减小 C．容器对B球的支持力N2逐渐增大 D．容器对B球的支持力N2先增大后减小 [练习4] 如图所示，一个重为10N的小球O被夹在两光滑斜面间，斜面AB和