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力的合成与分解:两个典型真题

力的合成与分解:两个典型真题

作者: 易水樵 | 来源:发表于2021-08-22 23:32 被阅读0次

    2016年全国卷B题14:力的合成与分解

    14.质量为m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,如图所示。用T表示绳OA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逐渐变小

    C.F 逐渐变小,T逐渐变大 D.F逐渐变小,T逐渐变小


    【解析】

    以绳结 O 为研究对象。该对象受3个力的作用:重力 G;绳的拉力 T;水平向左的力 F;

    其中,重力的大小和方向不改变;水平作用力 F 的方向不变而大小可变;拉力 T 的方向和大小都会改变。

    3个力平衡,其矢量和为0. 即:

    \overrightarrow{G}+\overrightarrow{F}+\overrightarrow{T}=\overrightarrow{0}

    由矢量和的三角形法则可知,三个矢量构成一个闭合三角形,如下图所示。

    随着 \theta 角增大,FT 都在增大。所以,选项A正确。

    【定量分析】

    本题属于定性提问;只要图解作答即可。

    假如需要定量分析,也是很容易的。由以上受力分析图可得出结论:

    F=mg\tan\theta; \; T= \dfrac {mg} {\cos\theta}


    2012年全国卷题16

    16.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 N_1,球对木板的压力大小为 N_2。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.N_1 始终减小,N_2 始终增大

    B.N_1 始终减小,N_2 始终减小

    C.N_1 先增大后减小,N_2 始终减小

    D.N_1 先增大后减小,N_2 先减小后增大



    【解析】

    根据牛顿第三定律,墙面对球的压力与球对墙面的压力大小相等,方向相反;球对木板的压力与木板对球的压力大小相等方向相反。

    以球为研究对象,受到3个作用力:重力;墙的作用力;板的作用力。

    3个力的矢量和为0,即:

    \overrightarrow{G}+\overrightarrow{N'_1}+\overrightarrow{N'_2} = \overrightarrow{0}

    根据三角形法则,3个力构成闭合三角形。将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置,则 \theta 角变大。

    由以上示意图可以直观地看出:以上过程中,N_1N_2 都在变小。

    本题并不要求定量分析,所以,只要看图就可以得出结论。

    当然,如果需要的话,也可以用公式算出 N_1N_2 的具体值:

    N_2=\dfrac{mg}{\sin\theta};\;N_1=\dfrac{mg}{\tan\theta}


    【提炼与提高】

    处理受力分析的问题,有两条路线可选:合成与分解。

    以上两题,用分成的方法解答,效率较高;如果用分解的思路,也是可以的。

    在这类问题中,确定相减角度的关系,常常是关键。同角的余角相等,是经常用到的结论,务必要牢记。


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