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高三必修一物理平衡和相关例题

2026-06-24 08:44:00信息公告371

高三必修一物理平衡和相关例题如下:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

例题1:如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物体A和B,弹簧处于松弛状态,它们的质量分别为mA和mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,现用一恒定的压力F沿斜面方向按压物体B,使B静止在斜面上,此时物体A和弹簧具有的能量分别为Ea、Eb,现突然撤去压力F并同时释放两物体,则弹簧恢复原长的瞬间,物体A的加速度大小为( )Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【分析】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

对物体B受力分析,根据平衡条件求出弹簧的伸长量,再根据胡克定律求出弹簧的弹力,再对物体A受力分析求出加速度大小.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【解答】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

对物体B受力分析,受重力$、$支持力和弹簧的拉力处于平衡状态,有:$F_{弹} = mBg\sin\theta$Kpa物理好资源网(原物理ok网)

撤去压力$F$后,弹簧恢复原长时,弹簧的弹力不变,对物体A受力分析可知:$a = \frac{F_{弹} - mAg\sin\theta}{mA}$Kpa物理好资源网(原物理ok网)

由以上分析可知:$a = \frac{mBg\sin\theta}{mA}$Kpa物理好资源网(原物理ok网)

故答案为:$\frac{mBg\sin\theta}{mA}$Kpa物理好资源网(原物理ok网)

本题考查了牛顿第二定律和胡克定律的综合运用,关键是根据平衡条件求出弹簧的伸长量.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

例题2:如图所示,质量为m的小球用细绳拴住,在竖直平面内做圆周运动,小球过最高点的最小速度为v_{0},绳子的拉力及小球所受向心力的大小分别为( )Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【分析】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

当小球刚好到达最高点时,绳子的拉力恰好为零,由小球做圆周运动的向心力公式求出绳子的拉力.再根据牛顿第二定律求出小球所受向心力的大小.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【解答】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

当小球刚好到达最高点时,绳子的拉力恰好为零,此时小球做圆周运动的向心力由重力提供.根据牛顿第二定律得:$mg = m\frac{v^{2}}{R}$解得:$v = \sqrt{gR}$.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

所以绳子的拉力为零.小球所受向心力的大小为$mg$.故C正确.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

故答案为:C。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

本题考查了向心力的大小应用问题.对于绳拉小球在竖直平面内做圆周运动时,要特别注意临界状态绳的拉力为零时小球的速度.Kpa物理好资源网(原物理ok网)

例题3:如图所示,质量为m的小球用细线悬挂于O点,当小球在水平恒力作用下静止于最低点时细线突然断了。则断绳后小球运动至绳刚断时速度方向与竖直方向的夹角为θ。下列说法正确的是( )Kpa物理好资源网(原物理ok网)

A.小球受到重力、拉力和支持力的作用Kpa物理好资源网(原物理ok网)

B.小球受到重力、拉力和空气阻力作用Kpa物理好资源网(原物理ok网)

C.小球受到重力、拉力和斜向上的冲力作用Kpa物理好资源网(原物理ok网)

D.小球受到重力、拉力和斜向下的冲力作用Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【分析】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

小球在水平恒力作用下静止于最低点时细线突然断了,说明此时小球只受重力作用;断绳后小球做平抛运动。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

解决本题的关键知道平抛运动的特点,知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

【解答】Kpa物理好资源网(原物理ok网)

AB.小球在水平恒力作用下静止于最低点时细线突然断了,说明此时小球只受重力作用;断绳后小球做平抛运动,所以小球受到重力、空气阻力作用;故A错误;B正确;CD.由于小球只受重力作用,所以不受拉力和斜向上的冲力作用;故CD错误。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

故选B。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个质量为m的木块放在水平地面上,受到水平拉力F的作用下做匀速直线运动,此时地面对木块的摩擦力为f。现在要减小拉力F至某一最小值,使木块恰好从静止开始运动,并最终匀速运动。求此时的最小拉力F'和木块受到的最大摩擦力f'。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

分析:在第一种情况下,木块做匀速直线运动,因此水平方向上拉力与摩擦力平衡,即F=f。而在第二种情况下,木块从静止开始运动,最终做匀速运动,因此需要经历一个加速过程,最终达到匀速运动状态。在这个过程中,拉力逐渐减小,而摩擦力保持不变,因此当拉力减小到一定程度时,摩擦力大于拉力,木块开始加速。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

解:根据题意,第一种情况下,木块做匀速直线运动,因此有F=f。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

在第二种情况下,当拉力减小到一定程度时,摩擦力大于拉力,木块开始加速。此时的最大摩擦力为f',有:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

F' = f' + maKpa物理好资源网(原物理ok网)

其中a为加速度,由题意可知a为正值。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

将上述两式联立可得:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

F' = (f - F) + ma = f + ma - FKpa物理好资源网(原物理ok网)

当F取最小值时,F'=f'。因此,最小拉力F'为:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

F' = f + ma = f - F + ma = f - (F - ma)Kpa物理好资源网(原物理ok网)

其中ma为木块加速过程中的加速度。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,此时的最小拉力F'为最小值F' = (f - F) + ma + F = f + ma。木块受到的最大摩擦力f'为最大值f' = (f - F) + ma。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

高三必修一物理主要学习的是物体的运动和相互作用,其中平衡和相关例题常见问题主要包括以下几个方面:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

1. 平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态,称为平衡状态。在解决相关例题时,要理解什么是平衡,并能够识别物体是否处于平衡状态。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

2. 共点力:如果一个物体受到两个或更多力的作用,这些力都在同一条直线上,且作用于同一个物体上,那么这些力就是共点力。在解决相关例题时,要理解共点力的概念,并能够分析物体受到的力。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

3. 力的合成:如果一个物体受到两个或更多共点力的作用,那么这些力的作用效果可以用一个合力来代替。在解决相关例题时,要掌握力的合成方法,并能够用平行四边形法则或正交分解法进行力的合成。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

以下是一些常见的例题问题:Kpa物理好资源网(原物理ok网)

问题1:一个物体受到几个共点力的作用处于平衡状态,当其中一个力逐渐减小到零后,又逐渐恢复到原来的值,在此过程中,物体的加速度如何变化?Kpa物理好资源网(原物理ok网)

答案:在此过程中,物体的加速度先增大后减小。开始时,其他力的合力与该力方向相反且大小相等,随着该力的逐渐减小到零,其他力的合力方向不变,大小增大,因此物体的加速度增大。当该力恢复到原来的值时,其他力的合力为零,物体的加速度减小到零。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

问题2:一个物体在光滑的水平面上受到两个共点力的作用而处于平衡状态,当其中一个力的大小增加为原来的3倍而方向不变时,物体的加速度如何变化?Kpa物理好资源网(原物理ok网)

答案:在此情况下,物体受到的合力增大为原来的3倍,因此物体的加速度也增大为原来的3倍。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

问题3:一个物体在斜面上保持静止状态,则物体所受重力沿斜面方向的分力与摩擦力大小相等且相反。如果将斜面的倾角增大,则摩擦力将如何变化?Kpa物理好资源网(原物理ok网)

答案:如果将斜面的倾角增大,则重力沿斜面方向的分力增大,而摩擦力大小不变。由于摩擦力与重力沿斜面方向的分力大小相等且方向相反,因此摩擦力方向将沿斜面向上。Kpa物理好资源网(原物理ok网)

以上问题只是高中必修一物理平衡和相关内容的一部分,通过解决这些例题可以更好地理解物体的运动和相互作用规律。同时,还需要注意理解平衡条件的应用范围和局限性,以及在具体问题中如何应用平衡条件进行分析和求解。Kpa物理好资源网(原物理ok网)