微专题 物体的平衡中非共面力问题处理 讲义-2023届高考物理一轮复习(全国版)(word版含答案)

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微专题 物体的平衡中非共面力问题处理 讲义-2023届高考物理一轮复习(全国版)(word版含答案)

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微专题 物体的平衡中的极值
对称法解决非共面力问题
在共点力平衡的实际问题中,经常遇到物体受四个以上的非共面力作用处于平衡状态的情况,解决此类问题时要注意图形结构的对称性特点,结构的对称性往往对应着物体受力的对称性,即某些力大小相等,方向特点相同等。
处理方法:
1.分析题中所给装置是否满足空间对称性,是什么样的对称。
2.根据其对称性,分析各力的特点,合力的特点,从而找出突破口,利用物理规律解答问题。
【例题】.(2022·哈尔滨市第三十二中学校高三期中)如图所示,起重机将重为G的重物匀速吊起,此时四条钢索与竖直方向的夹角均为60°,则每根钢索中弹力大小为(  )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】钢绳结点受到5个拉力,受力平衡,将四个斜向下的拉力都沿着水平和竖直方向正交分解,如图:
根据共点力平衡条件,有:4×Tcos60°=G解得T=G/2
故选:B.
1.(2022·全国高一课时练习)蹦床可简化为如图所示的完全相同的网绳构成的正方形,点O、a、b、c等为网绳的结点。当网水平张紧时,若质量为m的运动员从高处竖直落下,并恰好落在O点,当该处下凹至最低点时,网绳aOe、cOg均成120°向上的张角,此时O点受到的向下的冲击力为F,则这时O点周围每根网绳的拉力的大水为(  )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】对O点进行受力分析
因为网绳完全相同,并且构成的是正方形,O点到最低是aoe,goc所成的角度是120度,所以Fa=Fe=Fc=Fg且Fa与Fe的合力同理Fg与Fc的合力也是故B正确,ACD错误。故选B。
2.(多选)(2022·全国高一课时练习)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有(  )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
【答案】BC
【详解】
试题分析:由于三力长度不同,故说明三力与竖直方向的夹角不相同,由于杆保持静止,故在水平方向三力水平分力的合力应为零,故三力的大小不可能相等;A错、C对;由于三力在竖直方向有分力,杆在竖直方向合力为零,故杆对地面的压力大于重力,B对;由于杆受绳的拉力、重力及支持力;故绳拉在竖直方向分力与重力的合力等于支持力;故D错.
考点:共点力的平衡条件及应用.
3.(多选)(《2021年高考物理一轮复习学与练》2.2力的合成与分解(精练))如图所示,完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上,每个足球的质量都是m,不考虑转动情况,下列说法正确的是(  )
A.下面每个球对地面的压力均为mg
B.下面的球不受地面给的摩擦力
C.下面每个球受地面给的摩擦力均为mg
D.上面球对下面每个球的压力均为mg
【答案】AD
【详解】A.以四个球整体为研究对象,受力分析可得3FN=4mg可知下面每个球对地面的压力均为FN′=FN=mg故A正确;B.四个球的球心连线构成了正四面体,对下面的球受力分析可知,下面的每个小球都受到静摩擦力作用,故B错误;CD.隔离上面球分析,由几何关系可得3F1=mg得F1=mg隔离下面一个球分析Ff=F1=mg故C错误,D正确。故选AD。

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