力的合成與分解:2016年全國卷二題14~2012年全國卷題16

2016年全國卷B題14:力的合成與分解

14.質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點O,如圖所示。用T表示繩OA段拉力的大小,在O點向左移動的過程中

A.F逐漸變大,T逐漸變大 B.F逐漸變大,T逐漸變小

C.F 逐漸變小,T逐漸變大 D.F逐漸變小,T逐漸變小


【解析】

以繩結(jié) O 為研究對象。該對象受3個力的作用:重力 G;繩的拉力 T;水平向左的力 F;

其中,重力的大小和方向不改變;水平作用力 F 的方向不變而大小可變;拉力 T 的方向和大小都會改變。

3個力平衡,其矢量和為0. 即:

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

由矢量和的三角形法則可知,三個矢量構(gòu)成一個閉合三角形,如下圖所示。

隨著 \theta 角增大,FT 都在增大。所以,選項A正確。

【定量分析】

本題屬于定性提問;只要圖解作答即可。

假如需要定量分析,也是很容易的。由以上受力分析圖可得出結(jié)論:

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


2012年全國卷題16

16.如圖,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設墻面對球的壓力大小為 N_1,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮?N_2。以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計摩擦,在此過程中

A.N_1 始終減小,N_2 始終增大

B.N_1 始終減小,N_2 始終減小

C.N_1 先增大后減小,N_2 始終減小

D.N_1 先增大后減小,N_2 先減小后增大



【解析】

根據(jù)牛頓第三定律,墻面對球的壓力與球?qū)γ娴膲毫Υ笮∠嗟?,方向相反;球?qū)δ景宓膲毫εc木板對球的壓力大小相等方向相反。

以球為研究對象,受到3個作用力:重力;墻的作用力;板的作用力。

3個力的矢量和為0,即:

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

根據(jù)三角形法則,3個力構(gòu)成閉合三角形。將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置,則 \theta 角變大。

由以上示意圖可以直觀地看出:以上過程中,N_1N_2 都在變小。

本題并不要求定量分析,所以,只要看圖就可以得出結(jié)論。

當然,如果需要的話,也可以用公式算出 N_1N_2 的具體值:

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


【提煉與提高】

處理受力分析的問題,有兩條路線可選:合成與分解。

以上兩題,用分成的方法解答,效率較高;如果用分解的思路,也是可以的。

在這類問題中,確定相關角度的關系,常常是關鍵。同角的余角相等,是經(jīng)常用到的結(jié)論,務必要牢記。


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