人教版高中物理必修一受力分析动态三角形图解法专题练习含答案

受力分析动态三角形图解法练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共15小题，共60.0分）
如图所示，有一倾角为θ的斜面，斜面上有一能绕固定轴B转动的木板AB，木板AB与斜面垂直，把球放在斜面和木板AB之间，不计摩擦，球对斜面的压力为F1，对木板的压力为F2．将板AB绕B点缓慢推到竖直位置的过程中，则?
（???
）
A.
F1和F2都增大
B.
F1和F2都减小
C.
F1增大，F2减小
D.
F1减小，F2增大
如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直面内转动，物块保持静止．则在绳OB由水平位置转至竖直位置的过程中，绳OB的张力大小将(
)
A.
一直变大
B.
一直变小
C.
先变大后变小
D.
先变小后变大
一盏电灯重力为G，悬于天花板上A点，在电线O处系一细线OB，使电线OA偏离竖直方向的夹角为β=30°，如图所示，现保持β角不变，缓慢调整OB方向至虚线位置，则在此过程中细线OB中的张力(?
?
?)
A.
先减小后增大
B.
先增大后减小
C.
不断增大
D.
不断减小
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
如图所示，一金属环套在固定的光滑杆上．金属环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下，沿杆缓慢上滑，该过程中金属环对杆的作用力为N．则（）
A.
F一直增大，N先减小后增大
B.
F一直在增大，N一直增大
C.
F先减小后增大，N一直增大
D.
F先减小后增大，N先减小后增大
在匀强电场中，有一质量为m，带电量为q的带电小球静止在O点，然后从O点自由释放，其运动轨迹为一直线，直线与竖直方向的夹角为θ，如图所示，那么关于匀强电场的场强大小的下列说法中正确的是
A.
唯一值是mgtanθ/q
B.
最大值是mgtanθ/q
C.
最小值是mgsinθ/q
D.
不可能是mg/q
如图所示，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FN1，木板对小球的支持力大小为FN2.以木板与墙连接点为轴，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.
FN1始终减小，FN2始终减小
B.
FN1始终减小，FN2始终增大
C.
FN1先增大后减小，FN2始终减小
D.
FN1先增大后减小，FN2先减小后增大
如图所示，把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间，AC与AB之间夹角为30°，现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90°，则(
)
???????
A.
球对AB板的压力先减小后增大
B.
球对AB板的压力逐渐减小
C.
球对AC板的压力逐渐增大
D.
球对AC板的压力先减小后增大
三段轻绳OA、OB、OC，OA绳悬挂在天花板上的A点，OB绳下面悬挂一个小球，第一次，保持结点O位置不变如图甲所示，某同学拉着轻绳OC从水平位置缓慢转动到竖直位置，第二次，保持轻绳OC垂直于OA，缓慢移动轻绳，使轻绳OA从竖直位置缓慢转动到如图乙所示位置，则下列说法正确的是(
)
A.
第一次轻绳OA的拉力先减小后增大，第二次轻绳OA的拉力逐渐减小
B.
第一次轻绳OA的拉力逐渐减小，第二次轻绳OA的拉力先增大后减小
C.
第一次轻绳OC的拉力先减小后增大，第二次轻绳OC的拉力逐渐减小
D.
第一次轻绳OC的拉力先减小后增大，第二次轻绳OC的拉力逐渐增大
如图，半圆形金属框竖直放在粗糙的水平地面上，套在其上的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，现用力F拉动小球，使其缓慢上移到框架的最高点，在此过程中金属框架始终保持静止，下列说法中正确的是(?
?
?)
A.
框架对小球的支持力先减小后增大
B.
水平拉力F先增大后减小
C.
地面对框架的支持力先减小后增大
D.
地面对框架的摩擦力一直减小
如图所示，一个小球放在固定斜面体的光滑斜面上，用平行于斜面向上的拉力拉着，小球保持静止,现将拉力在竖直面内沿顺时针方向缓慢转动到竖直方向,小球始终保持静止，则在转动的过程中，关于拉力及斜面体对小球的弹力，下列判断正确的是（?
?）
A.
拉力一直变小
B.
拉力先变小后变大
C.
弹力一直变小
D.
弹力一直变大
光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆,小球通过轻绳与细杆相连,此时轻绳处于水平方向,球心恰位于圆弧形细杆的圆心处,如图所示。将悬点A缓慢沿杆向上移动,直到轻绳处于竖直方向,在这个过程中,轻绳的拉力
A.
逐渐增大
B.
先减小后增大
C.
先增大后减小
D.
大小不变
如图所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧，小球A处于静止状态，对小球A施加的最小的力是(
)
A.
mg
B.
mg
C.
mg
D.
mg
如图所示，粗糙斜劈C放在粗糙水平面上，物体A放在斜面上，轻质细线一端固定在物体A上，另一端绕过光滑的滑轮悬挂小球B.现在水平外力F作用下使小球B缓慢升高，整个系统始终处于静止状态，则在小球B缓慢升高的过程中(
)
A.
细线对A的拉力增大
B.
物体A与C之间的摩擦力增大
C.
地面对C的摩擦力先增大后减小
D.
连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力方向始终竖直向上
如图所示，分别将两根轻绳的一端系于竖直圆环上的A,B两点，另一端系于结点O，O为圆心，并在O点悬挂一个物体M．绳OA水平，拉力大小为F1，绳OB与绳OA间夹角为120°，拉力大小为F2．开始圆环静止不动，然后将圆环绕O点顺时针缓慢旋转90°，则下列说法正确的是
A.
圆环静止不动时，两绳拉力之比F1:F2＝2:1
B.
圆环旋转90°时，两绳拉力之比F1:F2＝1:2
C.
圆环旋转过程中，F1先增大后减小，F2逐渐减小
D.
圆环旋转过程中，F1逐渐减小，F2逐渐增大
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
【分析】以小球为研究对象，分析受力情况，运用图解法分析斜面对球的支持力和挡板对球的弹力如何变化；
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。本题是利用图解法来分析。
【解答】
小球受到三个共点力作用而处于动态平衡状态，三个力首尾相连构成一个闭合矢量三角形，如图所示，
由图可知，将板AB绕B点缓慢推到竖直位置的过程中，F1和F2均增大，故A正确．
2.【答案】D
【解析】
【分析】本题考查动态平衡中的图解法，需要掌握力的合成，受力分析等相关知识。
?解答关键是正确做出受力示意图，注意重力大小方向都不变。
【解答】
在绳OB转动的过程中物块始终处于静止状态，所受合力始终为零，如图所示为绳OB转动过程中结点O的受力示意图，
由图可知，绳OB的张力先变小后变大，D正确．
3.【答案】A
【解析】
【分析】
根据图解法分析缓慢调整OB方向至虚线位置，则在此过程中细线OB中的张力的变化。
【解答】
所以缓慢调整OB方向至虚线位置，则在此过程中细线OB中的张力先减小后增大，故A正确。
?故选A。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，小球受到重力、细绳的拉力和斜面的支持力，三力平衡，利用作图法，作出三个不同位置拉力与支持力的合成的示意图，再分析支持力的变化情况。
本题采用图解法形象直观反映出力的变化情况，这是研究动态平衡问题常用的思路，也可以运用函数法分析。
【解答】
以小球为研究对象受力分析，小球受到重力、细绳的拉力和斜面的支持力，三力平衡，根据平衡条件可知拉力与支持力的合力与重力mg等大反向，即保持不变。
作出三个位置拉力与支持力的合成的示意图：
通过力的图示可以看出当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，绳子拉力先减小后增大，斜面对小球的支持力逐渐减小，由牛顿第三定律知，小球对斜面的压力逐渐减小，故D正确，ABC错误。
故选D。
5.【答案】A
【解析】解：设环的质量为m，对环进行受力分析如图1，环受到竖直向下的重力，与杆垂直的支持力N、以及沿绳子方向的拉力F；
当环通过跨过定滑轮的轻绳在外力F作用下，沿杆缓慢上滑时，轻绳与竖直方向的夹角逐渐减小，由图可知，N逐渐减小，F逐渐增大；但绳子的方向沿竖直方向时，杆对小环的作用力为0．
当环位于滑轮的右侧时，受力如图2，则环向上运动的过程中拉力F仍然增大，此时杆对环的作用力的方向垂直于杆的方向向下，逐渐增大．
由以上的分析可知选项A正确，BCD错误．
故选：A
环在力F的作用下缓慢上滑的过程中，与杆之间的夹角增大；画出受力图，然后根据平衡条件研究绳的拉力变化情况．
本题是共点力平衡中动态变化分析问题，关键是知道同一条绳子上的拉力处处相等．
6.【答案】C
【解析】由题可知，带电小球的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg和电场力F，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，由图看出，当电场力F与此直线垂直时，电场力F最小，场强最小，则有F=qEmin=mgsinθ，得到
??Emin=，故ABD错误，C正确；
故选C。
带电小球在电场中受到重力和电场力，从O点自由释放，其运动轨迹为直线，小球所受的合力方向沿此直线方向，运用三角定则分析什么情况下场强大小最小，再求出最小值。
本题采用作图法分析场强取得最小值的条件，也可以采用函数法分析电场力与θ的关系，确定最小值的条件。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查受力分析，力的合成，受力平衡中的动态分析等知识。
解答关键是正确做出物体受力示意图，力的合成时注意重力大小方向都不变，从而判断动态变化过程中另外两个力的变化情况。
【解答】
方法一：解析法
对球进行受力分析，如图甲所示，小球受重力G、墙面对球的压力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FN1＝，FN2＝
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始终减小，FN2始终减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
方法二：图解法
小球受重力G、墙面对球的压力FN1、木板对小球的支持力FN2而处于平衡状态．由平衡条件知FN1、FN2的合力与G等大反向，θ增大时，画出多个平行四边形，如图乙，由图可知θ增大的过程中，FN1始终减小，FN2始终减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】A
【解析】
【分析】
分析小球的受力情况，由平衡条件，运用图解法分析板对小球的支持力的变化，即可知道球对板的压力如何变化．本题运用图解法分析动态平衡问题，直观简洁，也可以运用函数法进行研究．
【解答】
以小球为研究对象，分析受力情况，作出小球三个不同位置的受力图如图，可见，使AB板顺时针缓慢转动90°的过程中，
AB板对球的支持力N1先减小后增大，AC板对球的支持力N2一直减小，由牛顿第三定律得知，球对AB板的压力先减小后增大，球对AC板的压力一直减小。故A正确，BCD均错误。
故选：A。
9.【答案】D
【解析】[解析]　对甲、乙两图中的O点受力分析，两根绳的合力等于小球的重力，其大小和方向不变，利用图解法可画出受力分析图，即图丙、图丁所示。丙图中OC绳拉力先减小后增大、OA绳拉力逐渐减小；丁图中OC绳拉力逐渐增大、OA绳拉力逐渐减小。选项D正确。
[答案]　D
10.【答案】D
【解析】
【分析】
以小球为研究对象进行受力分析，根据平衡条件分析各力的变化情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。???????
【解答】
以小球为研究对象，分析受力情况如图所示：
AB.根据动态三角形可知：框架对小球的支持力不断减小，水平拉力F一直减小，故A、B错误；
CD.以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；分析可知，水平拉力F
一直减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，框架对地面的压力保持不变，故D正确，C错误。
故选D。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，根据平衡条件分析小球受力变化情况
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的关键是能清楚各力特点以及随角度的变化情况，能够利用矢量三角形法进行分析。
【解答】
?解：小球受重力、垂直斜面的支持力和拉力，
三个力作用下处于静止状态，三力平衡，
则三力首尾相连构成闭合矢量三角形，如图所示：
由图解法可知拉力F一直增大，弹力一直减小，
故ABD错误，C正确；
故选C。
12.【答案】B
【解析】
【分析】
该题主要考查动态平衡相关知识。分析好受力情况，灵活应用图解法是解决本题的关键。
?以结点O为研究对象，分析受力情况，作出力的合成图，由平衡条件分析F大小的变化。
【解答】
以小球为研究对象,分析受力情况：重力G、斜面的支持力N和绳子A的拉力T，如图：
由平衡条件得知,F和T的合力与G大小相等、方向相反，当将A点向上缓慢移动,，使AO绳绕O点瞬时针转动的过程中，作出三个位置力的合成图，由图看出，T先变小后变大。故B正确，ACD错误。
故选B。
13.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查的是物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值。
小球A处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值。
【解答】
以小球为研究对象，分析受力，作出力的平行四边形如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力F与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得
F的最小值为，故C正确，ABD错误。
?故选C。?
14.【答案】A
【解析】解：A、对B受力分析可知，B缓慢移动处于动态平衡状态；则由图可知，B与竖直方向的夹角变大，则细线拉力增大；故A正确；
B、由于不知道初状态A受到的摩擦力大小和方向，无法判断A受到的摩擦力的变化情况；故B错误；
C、以整体为研究对象，水平方向C受到地面的摩擦力与拉力F等大反向，由图可知F增大，则地面对C的摩擦力增大，故C错误；
D、连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力与两段细线的拉力的合力等大反向，随着两段细线拉力方向的改变，连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力方向发生变化，故D错误。
故选：A。
对B受力分析可知，作图分析拉力的变化；无法判断A受到的摩擦力的变化情况；以整体为研究对象，根据平衡条件分析摩擦力的变化，根据力的合成分析连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力的变化。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
15.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查力的平衡，解决本题的关键在于根据正弦定理分析力的变化。
【解答】?
A.圆环静止不动时，由三力平衡构成的三角形可解得F1:F2＝1:2，则A错误；
B.顺时针缓慢旋转90°时，绳OA竖直，则此时F1＝Mg，则绳OB拉力F2＝0，则B错误；
CD.三力构成的矢量三角形如图所示，由正弦定理，顺时针旋转90°过程中α减小，β增大会超过90°，则可得F1先增大后减小，F2减小，则C正确、D错误．
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