2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题2.15用相似三角形解决平衡问题提高篇含.doc
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1、十五用相似三角形解决平衡问题(提高篇)一.选择题1(2019中原名校联考)如图所示,质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为L的细绳悬于O点,A球固定在O点正下方,当小球B平衡时,绳子所受的拉力为T1,弹簧的弹力为F1;现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为k2(k1k2)的另一轻弹簧,在其他条件不变的情况下仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为T2,弹簧的弹力为F2,则下列关于T1与和T2、F1与F2大小之间的关系,正确的是( )A T1T2 B T1F2 D F1F2,故C正确;2如图所示,质量均匀的细棒中心为O点,O1为光滑铰链,O2为光滑定滑轮,O2在O1正上方,
2、一根轻绳一端系于O点,另一端跨过定滑轮O2由水平外力F牵引,用N表示铰链对杆的作用,现在外力F作用下,细棒从图示位置缓慢转到竖直位置的过程中,下列说法正确的是( )A F逐渐变小,N大小变大 B F逐渐变小,N大小不变C F先变小后变大,N逐渐变小 D F先变小后变大,N逐渐变大【参考答案】B【名师解析】细棒受重力、拉力以及结点处的支持力,根据平衡条件可知,支持力与拉力F的合力与重力等大反向,如图所示:则由图可知,OFGO1O2O,则有:,在杆上移过程中,左侧绳长OO2变短,而O2O1及OO1不变,则可知:F变小,N不变,故B正确,ACD错误。3(2019山东大联考三模)如图,用硬铁丝弯成的光
3、滑半圆环竖直放置,直径竖直,O为圆心,最高点B处固定一光滑轻质滑轮,质量为m的小环A穿在半圆环上。现用细线一端拴在A上,另一端跨过滑轮用力F拉动,使A缓慢向上移动。小环A及滑轮B大小不计,在移动过程中,关于拉力F以及半圆环对A的弹力N的说法正确的是()A. F逐渐增大 B. N的方向始终指向圆心OC. N逐渐变小 D. N大小不变【参考答案】D【名师解析】在物块缓慢向上移动的过程中,小圆环A处于三力平衡状态,根据平衡条件知mg与N的合力与T等大反向共线,作出mg与N的合力,如图,由三角形相似得:= 由于最高点B处固定一光滑轻质滑轮,F=T,由可得:F=mg,AB变小,BO不变,则F变小;故A错
4、误;由可得:N=mg,AO、BO都不变,则N不变,方向始终背离圆心;故D正确,BC错误;【关键点拨】选取小圆环A为研究对象,画受力分析示意图,小圆环受三个力,两个绳子的拉力和大圆环的支持力,运用三角形相似法得到N、F与A0、BO的关系,再分析N和F的变化情况。本题是共点力平衡的动态变化分析问题,在非直角三角形的情况下,运用三角形相似法列式也是常用的方法。4(2018全国联考)如图所示,轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动,P端挂一重物,另用一轻绳通过滑轮A系在P端。在拉力F作用下当OP和竖直方向间的夹角缓慢减小时,则( )A拉力F的大小逐渐增大BOP杆的弹力N的大小保持不变COP杆的弹力N做正
5、功D拉力F做的功大于重力G做的功【参考答案】B 【名师解析】以P点为研究对象,受到重物的拉力G、轻绳的拉力F和OP杆的弹力N三个力作用,由于平衡,三力构成如图所示的力三角形。上述力的三角形与几何三角形AOP相似,则,当缓慢减小时,AO、OP保持不变,AP逐渐减小,可知绳中拉力F逐渐减小,OP杆的弹力N大小保持不变,选项A错误、选项B正确;运动过程中弹力N与速度方向垂直,所以弹力N不做功,选项C错误;由动能定理知拉力F做的功等于重力G做的功,选项D错误。5如图所示,在半圆形光滑凹槽内,两轻质弹簧的下端固定在槽的最低点,另一端分别与小球、相连已知两球在图示、位置静止则下列说法中正确的是( )A 若
6、两球质量相同,则球对槽的压力较小B 若两球质量相同,则两球对槽的压力大小相等C 若球的质量大,则弹簧的劲度系数大D 若球的质量大,则弹簧的弹力大【参考答案】BD【名师解析】对两小球受力分析如图所示,都是受重力、支持力和弹簧的弹力三个力,两小球静止,受力平衡,根据平行四边形定则作平行四边形,有几何关系可知:,则有:,即支持力始终与重力相等,若两球质量相等,重力相等,则所受支持力相等,对槽的压力必然相等,故A错误、B正确;得:,得:,由图可知,又,则,根据胡克定律,两弹簧的形变量未知,则劲度系数的大小关系无法确定,故C错误,D正确故选BD点睛:此题主要考查了同学们受力分析的能力,根据根据平行四边形
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