3.如图2-3-9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缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是( )
A.F1先增大后减小,F2一直减小
B.F1先减小后增大,F2一直减小
C.F1和F2都一直减小
D.F1和F2都一直增大
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图2-3-9
[解析] 小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢转动,所以小球处于动态平衡状态,在转运过程中,此三力(重力、斜面支持力、挡板弹力)组成矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小、方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球的弹力先减小后增大,再
由牛顿第三定律知B对.
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甲 乙
[答案] B
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滑轮模型与死结模型 |
图2-3-10甲中,因为绳上挂的是一个轻质光滑挂钩,它可以无摩擦地滑动(即是“活结”),所以挂钩两侧的绳(其实是同一根绳)的形变相同,拉力也必然相等.图2-3-10乙中,用三根轻绳连接于一点(即“死结”),三根轻绳中的拉力不相等.
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甲 乙
图2-3-10
如图2-3-11甲所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体,∠ACB=30°
;图2-3-11乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上,另一端P通过细绳EP拉住,EP与水平方向也成30°角,轻杆的P点用细绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体,g取10 m/s2,求:
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甲 乙
图2-3-11
(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EP的张力FEP之比;
(2)横梁BC对C端的支持力;
(3)轻杆HP对P端的支持力.
[审题指导] (1)图甲中轻绳AD跨过固定的定滑轮,AC、CD两段绳子的拉力大小相等,都等于M1所受的重力的大小.
(2)图乙中P为“死结”,PQ的拉力等于M2所受重力,EP所受的力和PQ所受的力不相等.
[解析] 题图甲和题图乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的竖直细绳拉力大小等于物体的重力.分别以C点和P点为研究对象,进行受力分析如图(a)和(b)所示.
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(a) (b)
(1)图(a)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉力
FAC=FCD=M1g,
图(b)中由FEPsin 30°=FPQ=M2g
得FEP=2M2g,所以==.
(2)图(a)中,根据几何关系得:
FC=FAC=M1g=100 N,
方向和水平方向成30°角斜向右上方.
(3)图(b)中,根据平衡条件有
FEPsin 30°=M2g,FEPcos 30°=FP
所以FP==M2g≈173 N,方向水平向右.
[答案] (1)1∶2 (2)100 N,方向与水平方向成30°角斜向右上方 (3)173 N,方向水平向右
[即学即用]
如图2-3-12所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直,杆的下端有一个轻滑轮O.另一根细线上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重量为G的物体.BO段细线与天花板的夹角为θ=30°,系统保持静止,不计一切摩擦.下列说法正确的是
( )
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图2-3-12
A.细线BO对天花板的拉力大小是
B.a杆对滑轮的作用力大小是
C.a杆和细线对滑轮的合力大小是G
D.a杆对滑轮的作用力大小是G
[解析] 细线对天花板的拉力等于物体的重力G;以滑轮为研究对象,两段细线的拉力都是G,互成120°,因此合力大小是G,根据共点力的平衡条件,a杆对滑轮的作用力大小也是G,方向与竖直方向成60°角斜向右上方;a杆和细线对滑轮的合力大小为零.
[答案] D
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A组 双基题组
1.处理平衡问题的常用方法
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方法 |
内容 |
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合成法 |
物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反 |
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分解法 |
物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条 |
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正交分 解法 |
物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件 |
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力的三 角形法 |
对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 |
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图解法 |
在对物体进行受力分析(一般受三个力)的基础上,若满足有一个力大小、方向均不变,另有一个力方向不变时,可画出这三个力的封闭矢量三角形来分析力的变化情况的方法,图解法也常用于求极值问题. |