共点力平衡 常见方法 专项训练 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
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内容正文:
共点力的平衡
(一)正交分解法:建立直角坐标系,正交分解用三角函数表达出力的大小根据角度的变化判断力的变化
1.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中
( )
A.N1始终减小,N2始终增大
B.N1始终减小,N2始终减小
C.N1先增大后减小,N2始终减小
D.N1先增大后减小,N2先减小后增大
2.如图所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳将猴子悬于空中,猴子处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.猴子受到两个力的作用
B.绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡
C.猴子所受重力和猴子拉绳的力是一对相互作用力
D.当两绳子间夹角变大时,绳子上的拉力就会变大
3.如图所示,铁板AB与水平地面间的夹角为,一块磁铁吸附在铁板下方。在缓慢抬起铁块的B端使角增加(始终小于90°)的过程中,磁铁始终相对铁板静止。则下列说法正确的是( )
A.磁铁所受合外力逐渐减小
B.磁铁可能受到三个力的作用
C.铁板对磁铁的弹力逐渐减小
D.磁铁受到的摩擦力逐渐增大
4.如图所示,一定质量的物体用轻绳AB悬挂于天花板上,用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,用T表示绳OB段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )
A.F逐渐变大,T逐渐变大 B.F逐渐变大,T不变
C.F逐渐变小,T不变 D.F逐渐变小,T逐渐变小
5.如图所示,物块A、B用绕过光滑定滑轮的细绳连接,两物块均处于静止状态,现将物块B向右缓慢移动至P点过程中,下列说法正确的是( )
A.水平面对B的弹力减小
B.B与水平面间的摩擦力变大
C.连接A、B的细绳所受的拉力变大
D.连接A、B的细绳对定滑轮的合力不变
6.如图所示,固定斜面顶端的正上方有一光滑小定滑轮,绕过滑轮的轻绳左端与小球相连,用水平力作用在轻绳的右端,使小球从端沿斜面缓慢上滑到处。斜面对小球的支持力大小用表示,不计一切摩擦。在该过程中( )
A.逐渐增大,逐渐减小
B.逐渐增大,逐渐增大
C.逐渐减小,逐渐增大
D.逐渐减小,逐渐减小
7.如图所示,木块M用细绳、悬挂在O点,木块m放置在倾角为β的斜面上。己知细绳与竖直方向成角,细绳水平,整个系统始终处于静止状态。下列判断正确的是( )
A.仅增大角,细绳的拉力一定减小
B.仅增大角,细绳的拉力一定减小
C.仅增大角,木块m所受的摩擦力一定增大
D.仅增大角,木块m所受的支持力一定减小
8.如图所示,某款手机支架由“L”形挡板和底座构成,挡板使用一体成型材料制成,其AB、BC部分相互垂直,可绕O点的轴在竖直面内自由调节,不计手机与挡板间的摩擦,调整支架,稍微增大AB部分的倾角,下列说法正确的是( )
A.手机对AB部分的压力增大 B.手机对BC部分的压力增大
C.手机对支架的作用力增大 D.支架对手机的作用力增大
9.如图(a),某人借助瑜伽球锻炼腿部力量,她曲膝静蹲,背部倚靠在瑜伽球上,瑜伽球紧靠竖直墙面,假设瑜伽球光滑且视为均匀球体,整体可简化成如图(b)。当人缓慢竖直站立的过程中,人的背部与水平面夹角,下列说法正确的是( )
A.墙面对球的力保持不变
B.人受到地面的摩擦力变大
C.地面对人的支持力变大
D.球对人的压力先增大后减小
10.(多选)一个质量为m的皮球用一根轻质细绳悬挂在光滑的竖直墙面上,已知细绳与墙壁的夹角为,若细绳的拉力为,墙对球的支持力为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若增加悬绳的长度,则拉力将会增大
D.若减小悬绳的长度,则支持力将会增大
(二)整体法与隔离法:先整体后隔离,从上到下,从简单到复杂。受力分析1.画重力2.画已知力3.画弹力4.画摩擦力,没有弹力就没有摩擦力,有接触啊面就可能有弹力,摩擦力。
1.(多选)如图,L形木板置于水平地面上,一轻弹簧的一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,木板与Q均静止,弹簧处于压缩状态,则( )
A.Q受到3个力作用 B.木板受到5个力的作用
C.Q对木板摩擦力水平向左 D.地面对木板的摩擦力为零
2.(多选)如图所示,水平地面上放置相同材料制成的质量不同的三个木块,物体所受的滑动摩擦力与其所受的压力成正比。现用水平拉力F拉其中一个质量为4m的木块,使三个木块一起水平向右匀速运动,则( )
A.质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
B.质量为m的木块受到轻绳的拉力为
C.质量为m与4m的木块之间的摩擦力为
D.质量为4m的木块与地面间的摩擦力为
3.(多选)将一长方形木块锯开为相同的A、B两部分后,按图示方式叠放并静止在粗糙水平地面上,A、B接触面与竖直方向的夹角为,A、B间的动摩擦因数为。若A、B的质量均为m,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.B受到4个力作用 B.A对B的压力大小为
C.地面对B没有摩擦力作用 D.A对B的摩擦力大小为
4.(多选)如图所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B内,B放在长木板A上,整个装置处于静止状态。在缓慢减小木板倾角的过程中,下列说法正确的是( )
A.A受到的压力逐渐变大 B.A受到的摩擦力逐渐变大
C.C对B的压力逐渐变大 D.C受到两个力的作用
5.(多选)如图所示,两梯形木块A、B叠放在水平地面上,始终处于静止状态,A、B之间的接触面倾斜。A通过轻弹簧连接竖直墙面,轻弹簧处于水平拉伸状态。关于两木块的受力,下列说法正确的是( )
A.A受到B的摩擦力沿接触面向上 B.木块A可能受三个力作用
C.木块A一定受四个力作用 D.木块B受到地面施加的水平向右的摩擦力
6.如图甲所示,两段等长轻质细线将质量分别为m、2m的小球A、B(均可视为质点)悬挂在O点,小球A受到水平向右的恒力F1的作用,小球B受到水平向左的恒力F2的作用,当系统处于静止状态时,出现了如图乙所示的状态,小球B刚好位于O点正下方,则F1与F2的大小关系是( )
A.F1=4F2 B.F1=3F2 C.2F1=3F2 D.2F1=5F2
7.如图所示,质量分别为m1、m2的两物体甲、乙位于相邻的两水平台阶上,中间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为θ。在乙右端施加水平拉力F,使甲、乙均处于静止状态。已知重力加速度为g,乙表面光滑,则下列说法正确的是( )
A.弹簧弹力的大小为
B.地面对甲的摩擦力大小为F
C.甲的表面可能光滑
D.m1与m2一定相等
8.如图所示,水平面和竖直面构成的垂直墙角处有一个截面为半圆的光滑柱体,用细线拉住的小球静止靠在半圆柱的P点(P点靠近底端)。通过细线将小球从P点缓慢向上拉至半圆柱的最高点,细线方向始终保持与半圆相切。此过程中下列说法正确的是( )
A.细线对小球的拉力先增大后减小 B.圆柱体对小球的支持力逐渐减小
C.水平地面对圆柱体的支持力逐渐减小 D.圆柱体对竖直墙面的压力先增大后减小
9.(多选)超长春节假期,点燃了旅游热,一些旅游景点悬挂了灯笼。如图所示,一度假村用长度相等的轻绳依次连接了10个质量均为的灯笼.灯笼1的左端被细绳固定在竖直杆上,左端细绳与竖直杆的夹角为。灯笼10的右端被细绳也固定在竖直杆上,右端细绳与竖直杆的夹角也为。灯笼5和灯笼6之间的细绳恰好水平。则下列说法正确的是(重力加速度为)( )
A.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
B.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
C.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
D.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
(三)三角形矢量法则:一个力不变,另一个力方向不变,找准角度变大变小,画三角形。
1.如图,一固定容器的内壁是光滑的半球面,O为球心。一质量为m的小滑块在水平向右的力F作用下静止在P点。现将力F由图示方向逆时针转到竖直方向,此过程中,小滑块始终保持静止。则力F( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
2.如图所示,用细绳系住小球放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,球对绳的拉力FT和对斜面的压力FN将( )
A.FT逐渐增大,FN逐渐减小
B.FT逐渐减小,FN逐渐增大
C.FT先增大后减小,FN逐渐减小
D.FT先减小后增大,FN逐渐减小
3.如图所示,光滑的轻质滑轮通过竖直杆固定于天花板上,一根不可伸长的轻绳跨过滑轮分别系着物块M和N,M静止在光滑水平地面上,N在水平拉力F作用下处于静止状态。现将F沿逆时针方向缓慢转至竖直方向,此过程中M和N始终静止不动。下列说法正确的是( )
A.F先增大后减小
B.绳的弹力先减小后增大
C.M对地面的压力逐渐减小
D.滑轮对杆的作用力逐渐减小
4.如图,一定质量的物块用轻绳悬挂在空中,其中绳OA固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动,在转至OB竖直向上的过程中,OA、OB两绳的拉力变化情况为( )
A.绳OA的拉力一直不变 B.绳OA的拉力先变大后变小
C.绳OB的拉力一直变大 D.绳OB的拉力先变小后变大
5.(多选)如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置绕O点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况正确的是( )
A.F1先增大后减小,最终小于球重
B.F1先减小后增大,最终等于球重
C.F2一直减小,最终等于零
D.F1和F2都一直减小
6.如图,半圆柱体A的圆形表面光滑,与地面接触的下表面粗糙。在光滑竖直墙壁与柱体之间放置一球体B,系统处于平衡状态。若使半圆柱体向左缓慢移动稍许,系统仍处于平衡状态,下列说法中正确的是( )
A.球体对墙的压力减小
B.半圆柱体与球体之间的作用力增大
C.半圆柱体所受地面的摩擦力减小
D.半圆柱体对地面的压力减小
7.(多选)如图,斜面体a放置在水平地面上。一根跨过光滑定滑轮的轻绳,左侧平行于斜面且与斜面上的物块b相连,另一端与小球c相连,整个系统处于静止状态。现对c施加一水平力F,使小球缓慢上升一小段距离,整个过程中a、b保持静止状态。则该过程中( )
A.轻绳的拉力先减小后增大 B.b受到的摩擦力方向可能变化
C.地面对a的摩擦力可能不变 D.地面对a的弹力减小
8.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个重环,绕过光滑定滑轮的轻绳一端与重环相连,另一端施加拉力F使重环从A点缓慢上升到B点。设杆对重环的弹力大小为,整个装置处于同一竖直平面内,在此过程中( )
A.F逐渐增大,逐渐增大
B.F逐渐增大,先减小后增大
C.F先减小后增大,逐渐增大
D.F先减小后增大,先减小后增大
9.(多选)两物体A、B按如图所示连接且处于静止状态,现在给B施加一个水平力F,使B缓慢移动,物体A始终静止在地面上,则此过程中有( )
A.绳的拉力逐渐变大 B.物体A受到的摩擦力变大
C.地面对A的作用力一定不变 D.地面对A的作用力一定变大
(4) 力的三角形与几何三角形相似
(1)特点:在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系。(2)方法:①对物体在某个位置作受力分析;②以两个变力为邻边,利用平行四边形定则,作平行四边形;③找出相似的力的矢量三角形和空间几何三角形;④利用相似三角形对应边的比例关系确定力的变化。
1.在新冠疫情爆发期间,为防止疫情扩散,被隔离的人员不许出门,不允许与他人有接触。某学校兴趣小组根据所学力学知识设计了如图所示的送餐装置,送餐员将食物放在吊盘中,被隔离者自行通过细绳搭在光滑定滑轮上将带铰链的轻杆缓慢上拉,从而取得食物。在轻杆被缓慢上拉到取到食物前的过程中( )
A.此人手上所受的拉力F先减小,后增大
B.此人手上所受的拉力F始终不变
C.轻杆所受压力大小始终不变
D.轻杆所受压力先减小,后增大
2.如图,在竖直平面内固定一光滑的半圆环,圆心为O、半径为R,OA为半圆环的竖直半径,AB为与OA在同一直线上的光滑固定杆,半圆环上套有一小球a,杆AB上套有另一小球b。两小球之间连接一轻弹簧,初始时小球a在距圆环A点右侧不远处的P点,小球b固定于杆AB上的Q点,两小球间距离为R。现用外力使小球b沿杆AB缓慢向上移动一段距离,但未到达A点。在移动过程中弹簧始终在弹性限度内且在一条直线上,两小球均可视为质点,则下列说法正确的是( )
A.初始时弹簧弹力大于半圆环对小球a的弹力
B.初始时弹簧弹力大于小球a的重力
C.小球b沿杆缓慢向上移动过程中,环对小球a的支持力先增大后减小
D.小球b沿杆缓慢向上移动过程中,弹簧弹力增大
3.如图所示,一半径为R的光滑圆形轨道竖直固定在地面上,其圆心为O,有一光滑的小滑轮在O点正上方,到轨道上B点的距离为h,轻绳的一端系一小球,靠放在光滑圆形轨道上的A点,另一端绕过小滑轮后用力拉住,使小球静止。现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,关于力的大小的变化叙述正确的是( )
A.圆形轨道对小球的支持力不变,绳对小球的拉力变小
B.圆形轨道对小球的支持力变小,绳对小球的拉力变大
C.圆形轨道对小球的支持力变大,绳对小球的拉力变小
D.圆形轨道对小球的支持力变小,绳对小球的拉力先变小后变大
(五)拉密定理法: 正弦定理法或辅助圆法
(1)特点:物体受三个共点力,这三个力其中一个力为恒力,另外两个力都变化,且变化两个力的夹角不变。
(2)拉密定理:
(3)辅助圆法:画出三个力的矢量三角形的外接圆,不变力为一固定弦,因为固定弦所对的圆周角大小始终不变,改变一力的方向,另一大小方向变化情况可得。
1.如图a所示,工人用推车运送石球,到达目的地后,缓慢抬起把手将石球倒出(图b)。若石球与板OB、OA之间的摩擦不计,∠AOB=60°,图a中BO与水平面的夹角为30°,则在抬起把手使OA变为水平的过程中,石球对OB板的压力N1、对OA板的压力N2的大小变化情况是( )
A.N1变小、N2先变大后变小 B.N1变小、N2变大
C.N1变大、N2变小 D.N1变大、N2先变小后变大
2.如图所示,细线一端固定在一个矩形平板上的P点,另一端连接一个质量分布均匀的光滑球。现将木板以水平底边为轴缓慢转动直至木板竖直,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.球受到的合力一直增大
B.球对木板的压力先增大后减小
C.细线对球的拉力一直减小
D.木板竖直时,增大细线长度,细线拉力增大
3.(多选)我国的新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世,目前新疆地区的棉田大部分是通过如图甲所示的自动采棉机采收。自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包,通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下,这个过程可以简化为如图乙所示模型:质量为m的棉包放在“V”型挡板上,两板间夹角为120°固定不变,“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动到竖直位置过程中,忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.棉包对OA板的压力逐渐增大 B.棉包对OA板的压力先增大后减小
C.棉包对OB板的压力先增大后减小 D.棉包对OB板的压力逐渐减小
4.(多选)如图所示,一根细线系着一个小球,细线上端固定。现给小球施加力F,小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为30°,F与细线的夹角为,。要使小球保持平衡,下列判断正确的是( )
A.若小球位置不动,改变F的方向,夹角的变化范围是
B.若小球位置不动,F由图示位置逆时针缓慢转动一定角度,力F可能先减小后增大,细线的弹力一定减小
C.若保持夹角不变,细线逆时针缓慢转至水平,F一直增大
D.若保持夹角不变,细线逆时针缓慢转至水平,细线的弹力先增大后减小
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共点力的平衡
(一)正交分解法:建立直角坐标系,正交分解用三角函数表达出力的大小根据角度的变化判断力的变化
1.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中
( )
A.N1始终减小,N2始终增大
B.N1始终减小,N2始终减小
C.N1先增大后减小,N2始终减小
D.N1先增大后减小,N2先减小后增大
【答案】 B
对小球进行受力分析,如图甲所示,小球受重力G、墙面对小球的压力FN1、木板对小球的支持力FN2而处于平衡状态.从图中可以看出, ,从图示位置开始缓慢地转到水平位置过程中,θ逐渐增大,tan θ逐渐增大,sin θ逐渐增大,故FN1、FN2始终减小.选项B正确.
2.如图所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳将猴子悬于空中,猴子处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.猴子受到两个力的作用
B.绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡
C.猴子所受重力和猴子拉绳的力是一对相互作用力
D.当两绳子间夹角变大时,绳子上的拉力就会变大
【答案】D
【详解】A.猴子受到两个绳子的拉力和一个重力,共三个力的作用,A错误;
B.相互平衡的两个力是作用在一个物体上的,绳拉猴子的力和猴子拉绳的力是相互作用力,B错误;
C.相互作用力是作用在相互作用的两个物体上性质相同的力,C错误;
D.设绳子对猴子的拉力为,且与竖直方向的夹角为,猴子的重力为,则
故,当增大时,也随之增大,D正确。
故选D。
3.如图所示,铁板AB与水平地面间的夹角为,一块磁铁吸附在铁板下方。在缓慢抬起铁块的B端使角增加(始终小于90°)的过程中,磁铁始终相对铁板静止。则下列说法正确的是( )
A.磁铁所受合外力逐渐减小
B.磁铁可能受到三个力的作用
C.铁板对磁铁的弹力逐渐减小
D.磁铁受到的摩擦力逐渐增大
【答案】D
【详解】
AB.对铁块受力分析,受重力G、磁力F、支持力N和摩擦力f,如图
由于始终平衡,故合力为零,故AB错误;
CD.根据平衡条件,有
,
解得
,
由于不断变大,故f不断变大,N不断变大,故C错误,D正确。
故选D。
4.如图所示,一定质量的物体用轻绳AB悬挂于天花板上,用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,用T表示绳OB段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )
A.F逐渐变大,T逐渐变大 B.F逐渐变大,T不变
C.F逐渐变小,T不变 D.F逐渐变小,T逐渐变小
【答案】B
【详解】
由于力F缓慢拉动节点O,即在移动过程中节点O始终处于平衡状态,以
结点O为研究对象进行受力分析可知,绳OB段的拉力
由上可得T不变
设绳OA与竖直方向的夹角为θ,根据三角函数关系可知
在结点O被向左缓慢拉动过程中,夹角θ增大,由三角函数可知,F变大。
故选B。
5.如图所示,物块A、B用绕过光滑定滑轮的细绳连接,两物块均处于静止状态,现将物块B向右缓慢移动至P点过程中,下列说法正确的是( )
A.水平面对B的弹力减小
B.B与水平面间的摩擦力变大
C.连接A、B的细绳所受的拉力变大
D.连接A、B的细绳对定滑轮的合力不变
【答案】B
【详解】
AC.设水平面与B的夹角为,细绳的拉力大小等于A所受的重力大小,即
水平面对B的弹力
向右缓慢移动至P点过程中,变小,则变大,AC错误;
A受到重力和细绳的拉力,当把B移至P点后,连接B的细绳与水平方向的夹角变小,根据共点力平衡条件,有
B.由于变小,故B与水平面间的静摩擦力变大,B正确;
D.连接A、B的细绳的拉力大小不变,夹角变大,则合力变小,D错误。
故选B。
6.如图所示,固定斜面顶端的正上方有一光滑小定滑轮,绕过滑轮的轻绳左端与小球相连,用水平力作用在轻绳的右端,使小球从端沿斜面缓慢上滑到处。斜面对小球的支持力大小用表示,不计一切摩擦。在该过程中( )
A.逐渐增大,逐渐减小
B.逐渐增大,逐渐增大
C.逐渐减小,逐渐增大
D.逐渐减小,逐渐减小
【答案】A
【详解】
设斜面的倾角为θ,绳子的拉力与斜面的夹角为α,则由平衡知识可知
当小球从B端沿斜面缓慢上滑到C处时,α角变大,则F变大,N减小。
故选A。
7.如图所示,木块M用细绳、悬挂在O点,木块m放置在倾角为β的斜面上。己知细绳与竖直方向成角,细绳水平,整个系统始终处于静止状态。下列判断正确的是( )
A.仅增大角,细绳的拉力一定减小
B.仅增大角,细绳的拉力一定减小
C.仅增大角,木块m所受的摩擦力一定增大
D.仅增大角,木块m所受的支持力一定减小
【答案】D
【详解】AB.对O点进行受力分析如图所示
则有
,
可知,仅增大α角,细绳OB的拉力增大,细绳OA的拉力增大,AB错误;
CD.对物块B进行受力分析如图所示
则有
,
可知,仅增大β角,木块m所受的支持力减小,由于增大,减小,则木块m所受的摩擦力不一定减小,C错误,D正确。
故选D。
8.如图所示,某款手机支架由“L”形挡板和底座构成,挡板使用一体成型材料制成,其AB、BC部分相互垂直,可绕O点的轴在竖直面内自由调节,不计手机与挡板间的摩擦,调整支架,稍微增大AB部分的倾角,下列说法正确的是( )
A.手机对AB部分的压力增大 B.手机对BC部分的压力增大
C.手机对支架的作用力增大 D.支架对手机的作用力增大
【答案】B
【详解】AB.设与分别是AB与BC对手机的支持力,AB与水平方向的夹角为,由平行四边形定则得
稍微增大AB部分的倾角,则减小,增大。由牛顿第三定律可知,手机对AB部分的压力减小,手机对BC部分的压力增大。故A错误,B正确;
CD.稍微增大AB部分的倾角,与之间的夹角不变,两者的合力不变,即支架对手机的作用力始终与手机的重力大小相等,方向相反。根据牛顿第三定律可知,手机对支架的作用力不变。故CD错误。
故选B。
9.如图(a),某人借助瑜伽球锻炼腿部力量,她曲膝静蹲,背部倚靠在瑜伽球上,瑜伽球紧靠竖直墙面,假设瑜伽球光滑且视为均匀球体,整体可简化成如图(b)。当人缓慢竖直站立的过程中,人的背部与水平面夹角,下列说法正确的是( )
A.墙面对球的力保持不变
B.人受到地面的摩擦力变大
C.地面对人的支持力变大
D.球对人的压力先增大后减小
【答案】B
【详解】AD.对瑜伽球受力分析,如图
由平衡条件可知
,
人缓慢竖直站立的过程中,人的背部与水平面夹角逐渐变大,则墙面对球的力增大。人对球的支持力增大。根据牛顿第三定律可知球对人的压力增大。故AD错误;
BC.对整体受力分析,如图
由平衡条件,可知人受到地面的摩擦力变大,地面对人的支持力不变。故B正确;C错误。故选B。
10.(多选)一个质量为m的皮球用一根轻质细绳悬挂在光滑的竖直墙面上,已知细绳与墙壁的夹角为,若细绳的拉力为,墙对球的支持力为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.若增加悬绳的长度,则拉力将会增大
D.若减小悬绳的长度,则支持力将会增大
【答案】AD
【详解】AB.小球的受力如图所示
根据平衡条件可得
FN=mgtanθ
故A正确,B错误;
C.若增加悬绳的长度,则θ变小,由,可知拉力FT将会减小,故C错误;
D.若减小悬绳的长度,则θ变大,由FN=mgtanθ,可知支持力FN将会增大,故D正确。
故选AD。
(二)整体法与隔离法:先整体后隔离,从上到下,从简单到复杂。受力分析1.画重力2.画已知力3.画弹力4.画摩擦力,没有弹力就没有摩擦力,有接触啊面就可能有弹力,摩擦力。
1.(多选)如图,L形木板置于水平地面上,一轻弹簧的一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,木板与Q均静止,弹簧处于压缩状态,则( )
A.Q受到3个力作用 B.木板受到5个力的作用
C.Q对木板摩擦力水平向左 D.地面对木板的摩擦力为零
【答案】BD
【详解】A.对Q受力分析,可知Q受重力、木板向上的支持力,弹簧对它向右的弹力和木板对它向左的摩擦力,故Q受到4个力作用,故A错误;
D.对整体受力分析,可知地面对木板的摩擦力为零,故D正确;
BC.对木板受力分析,可知木板受重力、Q向下的压力、Q对木板向右的摩擦力,地面向上的支持力、弹簧向左的弹力共5个力作用,故B正确,C错误。
故选BD。
2.(多选)如图所示,水平地面上放置相同材料制成的质量不同的三个木块,物体所受的滑动摩擦力与其所受的压力成正比。现用水平拉力F拉其中一个质量为4m的木块,使三个木块一起水平向右匀速运动,则( )
A.质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
B.质量为m的木块受到轻绳的拉力为
C.质量为m与4m的木块之间的摩擦力为
D.质量为4m的木块与地面间的摩擦力为
【答案】BC
【详解】AD.左侧木块与右侧两木块对地面的压力之比为,由于滑动摩擦力与其所受的压力成正比,则左侧木块与右侧两木块所受摩擦力之比为
三个木块匀速运动,则
则质量为3m的木块与地面间的摩擦力为
质量为4m的木块与地面间的摩擦力为
AD错误;
B.轻绳的拉力等于质量为3m的木块与地面间的摩擦力,则质量为m的木块受到轻绳的拉力为
B正确;
C.质量为m的木块处于平衡状态,则质量为m与4m的木块之间的摩擦力为
C正确。
故选BC。
3.(多选)将一长方形木块锯开为相同的A、B两部分后,按图示方式叠放并静止在粗糙水平地面上,A、B接触面与竖直方向的夹角为,A、B间的动摩擦因数为。若A、B的质量均为m,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.B受到4个力作用 B.A对B的压力大小为
C.地面对B没有摩擦力作用 D.A对B的摩擦力大小为
【答案】AC
【详解】C.对AB整体受力分析,如图
地面对B没有摩擦力作用,C正确;
ABD.对A受力分析,如图
根据平衡条件
,
根据牛顿第三定律,A对B的压力大小为,摩擦力大小为,对B受力分析,如图
B受到4个力作用,A正确,BD错误。
故选AC。
4.(多选)如图所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B内,B放在长木板A上,整个装置处于静止状态。在缓慢减小木板倾角的过程中,下列说法正确的是( )
A.A受到的压力逐渐变大 B.A受到的摩擦力逐渐变大
C.C对B的压力逐渐变大 D.C受到两个力的作用
【答案】AD
【详解】
AB.对BC整体:分析受力情况:重力mg、斜面A的支持力N和摩擦力f,由平衡条件得知
N=mgcosθ
f=mgsinθ
可知减小θ,N增大,f减小,由牛顿第三定律得知:B对A的压力也增大,A受到的摩擦力逐渐减小,故B错误,A正确;
CD.由于半球形凹槽光滑,小球只受两个力:重力和支持力,由平衡条件得到,支持力与重力大小相等,保持不变,则C对B的压力也保持不变,故C错误,D正确。
故选AD。
5.(多选)如图所示,两梯形木块A、B叠放在水平地面上,始终处于静止状态,A、B之间的接触面倾斜。A通过轻弹簧连接竖直墙面,轻弹簧处于水平拉伸状态。关于两木块的受力,下列说法正确的是( )
A.A受到B的摩擦力沿接触面向上 B.木块A可能受三个力作用
C.木块A一定受四个力作用 D.木块B受到地面施加的水平向右的摩擦力
【答案】ACD
【详解】
ABC.对A受力分析知:A受到重力、弹簧拉力、B对A的支持力,根据平衡条件知:一定还有B对A的摩擦力沿接触面向上的摩擦力,AC正确,B错误。
D.将AB作为一个整体,因为整体受到弹簧水平向左的拉力,地面一定给木块B一个向右的摩擦力,D正确。
故选ACD。
6.如图甲所示,两段等长轻质细线将质量分别为m、2m的小球A、B(均可视为质点)悬挂在O点,小球A受到水平向右的恒力F1的作用,小球B受到水平向左的恒力F2的作用,当系统处于静止状态时,出现了如图乙所示的状态,小球B刚好位于O点正下方,则F1与F2的大小关系是( )
A.F1=4F2 B.F1=3F2 C.2F1=3F2 D.2F1=5F2
【答案】D
【详解】
A受到水平向右的力F1,B受到水平向左的力F2,以整体为研究对象,受力分析如图所示,设O、A间的细线与竖直方向的夹角为α,由力的分解和平衡条件得
Fsinα+F2=F1
Fcos α=2mg+mg
故
以B为研究对象受力分析,设A、B间的细线与竖直方向的夹角为β,则由平衡条件得
由几何关系有
α=β
得
2F1=5F2
ABC错误,D正确。
故选D。
7.如图所示,质量分别为m1、m2的两物体甲、乙位于相邻的两水平台阶上,中间用轻弹簧相连,弹簧与竖直方向夹角为θ。在乙右端施加水平拉力F,使甲、乙均处于静止状态。已知重力加速度为g,乙表面光滑,则下列说法正确的是( )
A.弹簧弹力的大小为
B.地面对甲的摩擦力大小为F
C.甲的表面可能光滑
D.m1与m2一定相等
【答案】B
【详解】
BC.对两物体及弹簧整体受力分析,整体受重力、支持力、拉力,要使整体处于平衡,则水平方向一定有向左的摩擦力作用在甲上,且大小与F相同,C错误B正确
AD.再对甲受力分析可知,弹力水平方向的分力应等于摩擦力,即等于F,故弹力
F弹=
因竖直方向上地面对甲、乙的支持力大小不明确,无法确定两物体的质量关系,也无法求出弹簧弹力与重力的关系,AD错误。
故选B。
8.如图所示,水平面和竖直面构成的垂直墙角处有一个截面为半圆的光滑柱体,用细线拉住的小球静止靠在半圆柱的P点(P点靠近底端)。通过细线将小球从P点缓慢向上拉至半圆柱的最高点,细线方向始终保持与半圆相切。此过程中下列说法正确的是( )
A.细线对小球的拉力先增大后减小 B.圆柱体对小球的支持力逐渐减小
C.水平地面对圆柱体的支持力逐渐减小 D.圆柱体对竖直墙面的压力先增大后减小
【答案】D
【详解】
AB.以小球为研究对象,设小球所在位置处半圆的半径与水平方向夹角为,建立斜面模型,沿切线方向有
沿半径方向有
细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中角不断增大,因此细线对1小球的拉力b不断减小,由牛顿第三定律可知小球对柱体的压力不断增大,故AB错误;
CD.以整体为研究对象,竖直方向有
水平方向有
角在内变化,在角增大的过程中,柱体受到水平地面的支持力逐渐增大,由牛顿第三定律可知,柱体对墙面的压力先增大后减小,当时,柱体对竖直墙面的压力达到最大,故C错误D正确。
故选D。
9.(多选)超长春节假期,点燃了旅游热,一些旅游景点悬挂了灯笼。如图所示,一度假村用长度相等的轻绳依次连接了10个质量均为的灯笼.灯笼1的左端被细绳固定在竖直杆上,左端细绳与竖直杆的夹角为。灯笼10的右端被细绳也固定在竖直杆上,右端细绳与竖直杆的夹角也为。灯笼5和灯笼6之间的细绳恰好水平。则下列说法正确的是(重力加速度为)( )
A.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
B.灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为
C.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
D.灯笼3和灯笼4之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于
【答案】BD
【详解】AB.选取1~5前五个灯笼组成的整体为研究对象,对其进行受力分析如图所示,由力的平衡条件,可得
灯笼6对灯笼5的力大小为,即灯笼5和灯笼6之间的细绳张力的大小为,A错误,B正确;
CD.同理选取灯笼4和灯笼5组成的整体为研究对象,对其进行受力分析,由力的平衡条件,可得
C错误,D正确。
故选BD。
(三)三角形矢量法则:一个力不变,另一个力方向不变,找准角度变大变小,画矢量三角形。
1.如图,一固定容器的内壁是光滑的半球面,O为球心。一质量为m的小滑块在水平向右的力F作用下静止在P点。现将力F由图示方向逆时针转到竖直方向,此过程中,小滑块始终保持静止。则力F( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】C
【详解】对滑块受力分析,则有
由矢量三角形法则,可知将力F由图示方向逆时针转到竖直方向过程中,当F的方向与支持力方向垂直时F最小,之后F增大,故F先减小后增大。
故选C。
2.如图所示,用细绳系住小球放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,球对绳的拉力FT和对斜面的压力FN将( )
A.FT逐渐增大,FN逐渐减小
B.FT逐渐减小,FN逐渐增大
C.FT先增大后减小,FN逐渐减小
D.FT先减小后增大,FN逐渐减小
【答案】D
【详解】对小球受力分析,如图所示
根据矢量三角形法,随着绳由水平方向向上偏移的过程中,绳上的拉力FT先减小后增大,而FN逐渐减小。
故选D。
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3.如图所示,光滑的轻质滑轮通过竖直杆固定于天花板上,一根不可伸长的轻绳跨过滑轮分别系着物块M和N,M静止在光滑水平地面上,N在水平拉力F作用下处于静止状态。现将F沿逆时针方向缓慢转至竖直方向,此过程中M和N始终静止不动。下列说法正确的是( )
A.F先增大后减小
B.绳的弹力先减小后增大
C.M对地面的压力逐渐减小
D.滑轮对杆的作用力逐渐减小
【答案】D
【详解】对N作受力分析,N受受重力mg、拉力F和绳的拉力T,其中重力的大小和方向均不变,绳的拉力的方向不变;三力平衡时,三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,作图如下
力F沿逆时针方向缓慢旋转时,由图可看出,力F先减小后增大,而绳上的拉力T一直减小,则M对地面的压力逐渐增大,滑轮对杆的作用力逐渐减小。
故选D。
4.如图,一定质量的物块用轻绳悬挂在空中,其中绳OA固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动,在转至OB竖直向上的过程中,OA、OB两绳的拉力变化情况为( )
A.绳OA的拉力一直不变 B.绳OA的拉力先变大后变小
C.绳OB的拉力一直变大 D.绳OB的拉力先变小后变大
【答案】D
【详解】对结点O受力分析,如图所示
根据平衡条件,O点所受合力为零,、的合力与T等大反向,由图可以看出,绳OB的拉力先减小后增大,绳OA的拉力逐渐减小。
故选D。
5.(多选)如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置绕O点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况正确的是( )
A.F1先增大后减小,最终小于球重
B.F1先减小后增大,最终等于球重
C.F2一直减小,最终等于零
D.F1和F2都一直减小
【答案】BC
【详解】
小球受重力、挡板弹力F1和斜面弹力F2,将F1与F2合成为F,如图所示:
小球一直处于平衡状态,三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线,故F1和F2合成的合力F一定与重力等值、反向、共线.从图中可以看出,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,F1先变小,后变大,最终等于球重G;F2越来越小,最终等于零。
故选BC。
6.如图,半圆柱体A的圆形表面光滑,与地面接触的下表面粗糙。在光滑竖直墙壁与柱体之间放置一球体B,系统处于平衡状态。若使半圆柱体向左缓慢移动稍许,系统仍处于平衡状态,下列说法中正确的是( )
A.球体对墙的压力减小
B.半圆柱体与球体之间的作用力增大
C.半圆柱体所受地面的摩擦力减小
D.半圆柱体对地面的压力减小
【答案】B
【详解】
AB.对B球进行受力分析如图所示
可知
整理得
若使半圆柱体向左缓慢移动稍许,A对B的弹力F与竖直方向夹角增大,从而球对墙的压力增大,半圆柱体与球体之间的作用力F增大,A错误,B正确;
C.将AB作为一个整体,可知地面对A的摩擦力大小等于N,因此半圆柱体所受地面的摩擦力增大,C错误;
D.半圆柱体对地面的压力等于两个物体的总重量,保持不变,D错误。
故选B。
7.(多选)如图,斜面体a放置在水平地面上。一根跨过光滑定滑轮的轻绳,左侧平行于斜面且与斜面上的物块b相连,另一端与小球c相连,整个系统处于静止状态。现对c施加一水平力F,使小球缓慢上升一小段距离,整个过程中a、b保持静止状态。则该过程中( )
A.轻绳的拉力先减小后增大 B.b受到的摩擦力方向可能变化
C.地面对a的摩擦力可能不变 D.地面对a的弹力减小
【答案】BD
【详解】
A.取小球c为研究对象,受到重力mg、拉力F和绳子拉力作用,设绳子与竖直方向夹角为,根据平衡条件可得水平力
绳子的拉力
绳子与竖直方向夹角逐渐增大,绳子的拉力逐渐增大,A错误;
B.在这个过程中绳子张力变大,由于物块b所受斜面体的摩擦力开始时并不知道其方向,如果开始时物块b受到的摩擦力方向沿斜面向上,随着绳子拉力的增大,摩擦力方向可能变为沿斜面向下,所以物块b受到的摩擦力方向可能变化,B正确;
CD.以物块b和斜面体a整体为研究对象,水平方向根据平衡条件可得地面对斜面体a的摩擦力
由于绳子拉力逐渐增大,则地面对斜面体a的摩擦力一定变大;在竖直方向根据平衡条件可得
由于绳子拉力逐渐增大,所以水平地面对斜面体a的弹力减小,C错误,D正确。
故选BD。
8.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个重环,绕过光滑定滑轮的轻绳一端与重环相连,另一端施加拉力F使重环从A点缓慢上升到B点。设杆对重环的弹力大小为,整个装置处于同一竖直平面内,在此过程中( )
A.F逐渐增大,逐渐增大
B.F逐渐增大,先减小后增大
C.F先减小后增大,逐渐增大
D.F先减小后增大,先减小后增大
【答案】B
【详解】对物体受力分析,并构封闭的矢量三角形,如图所示
由图可知,在拉力到达竖直方向前,与竖直方向的夹角越来越小,拉力F增大,减小,经过竖直方向后,夹角又逐渐变大,拉力F继续增大, 也增大,故B正确。
故选B。
9.(多选)两物体A、B按如图所示连接且处于静止状态,现在给B施加一个水平力F,使B缓慢移动,物体A始终静止在地面上,则此过程中有( )
A.绳的拉力逐渐变大 B.物体A受到的摩擦力变大
C.地面对A的作用力一定不变 D.地面对A的作用力一定变大
【答案】AB
【详解】AB.先以B为研究对象,当B缓慢移动时,B受力的变化情况如图所示
所以当B缓慢向右移动时绳的拉力FT逐渐变大;再以A为研究对象进行受力分析,如图所示
由于Mg不变,由图乙可知,当FT增大时,FN减小,Ff增大, 故AB正确;
CD.地面对A的作用力为FN与Ff的合力,则有
可得
当时, FT大小增大,地面对A的作用力越小,当时,FT大小增大,地面对A的作用力越大,故CD错误。
故选AB。
(4) 力的三角形与几何三角形相似
(1)特点:在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系。(2)方法:①对物体在某个位置作受力分析;②以两个变力为邻边,利用平行四边形定则,作平行四边形;③找出相似的力的矢量三角形和空间几何三角形;④利用相似三角形对应边的比例关系确定力的变化。
1.在新冠疫情爆发期间,为防止疫情扩散,被隔离的人员不许出门,不允许与他人有接触。某学校兴趣小组根据所学力学知识设计了如图所示的送餐装置,送餐员将食物放在吊盘中,被隔离者自行通过细绳搭在光滑定滑轮上将带铰链的轻杆缓慢上拉,从而取得食物。在轻杆被缓慢上拉到取到食物前的过程中( )
A.此人手上所受的拉力F先减小,后增大
B.此人手上所受的拉力F始终不变
C.轻杆所受压力大小始终不变
D.轻杆所受压力先减小,后增大
【答案】C
【详解】对结点C受力分析,如图所示
缓慢上拉,三个力平衡,三个力组成首尾相接的闭合三角形,力三角形与几何三角形ABC相似,根据相似三角形对应边比值相等,有
因上拉过程mg.AB不变,故AC减小则F减小,即工人手上所受的拉力减小, BC不变则N不变,根据牛顿第三定律,即轻杆所受压力大小始终不变。
故选C。
2.如图,在竖直平面内固定一光滑的半圆环,圆心为O、半径为R,OA为半圆环的竖直半径,AB为与OA在同一直线上的光滑固定杆,半圆环上套有一小球a,杆AB上套有另一小球b。两小球之间连接一轻弹簧,初始时小球a在距圆环A点右侧不远处的P点,小球b固定于杆AB上的Q点,两小球间距离为R。现用外力使小球b沿杆AB缓慢向上移动一段距离,但未到达A点。在移动过程中弹簧始终在弹性限度内且在一条直线上,两小球均可视为质点,则下列说法正确的是( )
A.初始时弹簧弹力大于半圆环对小球a的弹力
B.初始时弹簧弹力大于小球a的重力
C.小球b沿杆缓慢向上移动过程中,环对小球a的支持力先增大后减小
D.小球b沿杆缓慢向上移动过程中,弹簧弹力增大
【答案】D
【详解】AB.对小球a进行受力分析,小球a受重力G,半圆环对小球a的支持力和弹簧弹力F,三力平移后构成一首尾相连的三角形,如图所示,力的三角形与三角形OPQ相似,根据三角形相似有初始时,所以选项AB错误;
C.小球b缓慢上移过程,小球a处于动态平衡状态,随着小球b上移,OQ减小,OP不变,重力G不变,半圆环对小球的支持力增大,选项C错误;
D.设弹簧的原长为L,弹簧的形变量为x,根据胡克定律有则
OQ减小,重力G不变,L不变,则弹簧形变量x增大,弹簧弹力F增大,选项D正确。故选D。
3.如图所示,一半径为R的光滑圆形轨道竖直固定在地面上,其圆心为O,有一光滑的小滑轮在O点正上方,到轨道上B点的距离为h,轻绳的一端系一小球,靠放在光滑圆形轨道上的A点,另一端绕过小滑轮后用力拉住,使小球静止。现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,关于力的大小的变化叙述正确的是( )
A.圆形轨道对小球的支持力不变,绳对小球的拉力变小
B.圆形轨道对小球的支持力变小,绳对小球的拉力变大
C.圆形轨道对小球的支持力变大,绳对小球的拉力变小
D.圆形轨道对小球的支持力变小,绳对小球的拉力先变小后变大
【答案】A
【详解】
设圆形轨道对小球的支持力大小为,绳对小球的拉力大小为,小球受力如图所示:
由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如图所示闭合三角形。由图可知力的三角形与几何三角形相似,则有
其中均不变,L逐渐减小,则由上式可知,不变,变小。
故选A。
(五)拉密定理法:正弦定理法或辅助圆法
(1)特点:物体受三个共点力,这三个力其中一个力为恒力,另外两个力都变化,且变化两个力的夹角不变。
(2)拉密定理:
(3)辅助圆法:画出三个力的矢量三角形的外接圆,不变力为一固定弦,因为固定弦所对的圆周角大小始终不变,改变一力的方向,另一大小方向变化情况可得。
1.如图a所示,工人用推车运送石球,到达目的地后,缓慢抬起把手将石球倒出(图b)。若石球与板OB、OA之间的摩擦不计,∠AOB=60°,图a中BO与水平面的夹角为30°,则在抬起把手使OA变为水平的过程中,石球对OB板的压力N1、对OA板的压力N2的大小变化情况是( )
A.N1变小、N2先变大后变小 B.N1变小、N2变大
C.N1变大、N2变小 D.N1变大、N2先变小后变大
【答案】A
【详解】以石球为对象,受力如图所示
缓慢抬起过程中,石球受力平衡,结合数学知识可得其中和不变,在转动过程中从90°增大到180°,则不断变小,将不断变小;从150°减小到60°,其中跨过了90°,因此先变大后变小,则将先变大后变小。
故选A。
2.如图所示,细线一端固定在一个矩形平板上的P点,另一端连接一个质量分布均匀的光滑球。现将木板以水平底边为轴缓慢转动直至木板竖直,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.球受到的合力一直增大
B.球对木板的压力先增大后减小
C.细线对球的拉力一直减小
D.木板竖直时,增大细线长度,细线拉力增大
【答案】B
【详解】A.木板以水平底边为轴缓慢转动,球始终处于平衡状态,球受到的合力为零不变,故A错误;
BC.球受力如图所示
根据各力的特点,利用几何知识,作图如下
细线拉力与木板对小球的支持力夹角为定值,由图可知细线对球的拉力逐渐增大,木板对球的支持力先增大后减小,则球对木板的压力先增大后减小,故B正确,C错误;
D.木板竖直时,球受力如图所示
根据平衡条件有增大细线长度,增大,则细线拉力将减小,故D错误。故选B。
3.(多选)我国的新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世,目前新疆地区的棉田大部分是通过如图甲所示的自动采棉机采收。自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包,通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下,这个过程可以简化为如图乙所示模型:质量为m的棉包放在“V”型挡板上,两板间夹角为120°固定不变,“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动到竖直位置过程中,忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.棉包对OA板的压力逐渐增大 B.棉包对OA板的压力先增大后减小
C.棉包对OB板的压力先增大后减小 D.棉包对OB板的压力逐渐减小
【答案】BD
【详解】对物体受力分析如图
由正弦定理可得
物体在旋转过程中从逐渐变大,从逐渐减小,因此OB板由水平位置缓慢转动60°过程中,棉包对OA板压力逐渐增大,对OB板压力逐渐减小;OB板继续转动直至竖直的过程中,棉包脱离OB板并沿OA板滑下,棉包对OA板压力随板转动逐渐减小。
故选BD。
4.(多选)如图所示,一根细线系着一个小球,细线上端固定。现给小球施加力F,小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为30°,F与细线的夹角为,。要使小球保持平衡,下列判断正确的是( )
A.若小球位置不动,改变F的方向,夹角的变化范围是
B.若小球位置不动,F由图示位置逆时针缓慢转动一定角度,力F可能先减小后增大,细线的弹力一定减小
C.若保持夹角不变,细线逆时针缓慢转至水平,F一直增大
D.若保持夹角不变,细线逆时针缓慢转至水平,细线的弹力先增大后减小
【答案】BC
【详解】A.若=,小球不能在原位置保持平衡,故A错误;
B.设细线拉力大小为T,对小球受力分析,做力的矢量三角形
若小球位置不动,F由图示位置逆时针缓慢转动一定角度,力F可能先减小后增大,细线的弹力一定减小,故B正确;
CD.由图
若保持夹角不变,细线逆时针缓慢转至水平,F一直增大,若时,细线的弹力一直减小,故C正确,D错误。
故选BC。
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