专题2.5 活结与死结
【考纲解读与考频分析】
所谓活结是指光滑滑轮或光滑挂钩,活结的特征是光滑滑轮或光滑挂钩可自由移动,光滑滑轮或光滑挂钩两侧细绳中的拉力相等;所谓死结是指几段细线连接在一起,死结的特征组成结的细绳中一般拉力不相等。高考经常以活结与死结为情景命题,考查灵活运用知识的能力。
【高频考点定位】:
活结 死结
考点一:活结
【3年真题链接】
1.(2019全国理综I卷19)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力的大小可能保持不变 B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加 D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【参考答案】BD
【命题意图】本题考查动态平衡及其相关知识点。
【解题思路】用水平向左的拉力缓慢拉动N,水平拉力一定逐渐增大,细绳对N的拉力一定
一直增大,由于定滑轮两侧细绳中拉力相等,所以M所受细绳的拉力大小一定一直增大,选项A错误B正确; 由于题述没有给出M、N的质量关系,所以M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大,选项C错误D正确。
【方法归纳】解答此题也可设出用水平向左的拉力缓慢拉动N后细绳与竖直方向的夹角,分析受力列出解析式,得出细绳的拉力随细绳与竖直方向的夹角表达式,进行讨论。
2.(2017天津理综卷)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是
A.绳的右端上移到,绳子拉力不变 B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大
C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小 D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
【参考答案】AB
【名师解析】设两杆间距离为d,绳长为l,Oa、Ob段长度分别为la和lb,则,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图所示。绳子中各部分张力相等,,则。满足,,即,,d和l均不变,则sin α为定值,α为定值,cos α为定值,绳子的拉力保持不变,衣服的位置不变,故A正确,CD错误;将杆N向右移一些,d增大,则sin α增大,cos α减小,绳子的拉力增大,故B正确。
考点:受力分析,共点力的平衡
【2年模拟再现】
1.(2019西安联考)在如图所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图A、C、D中杆P与竖直方向夹角均为θ,图B中杆P在竖直方向上,假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、备战高考FC、FD,则以下判断中正确的是( )
A.FA=FB=FC=FD B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB D.FC>FA=FB>FD
【参考答案】 B
【名师解析】 设滑轮两边细绳的夹角为φ,对重物,可得绳子拉力等于重物重力mg,滑轮受到木杆弹力F等于细绳拉力的合力,即F=2mgcos,由夹角关系可得FD>FA=FB>FC,选项B正确。
2.(2019武汉联考)如图所示,一条细线一端与地板上的物体B相连,另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连,定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O′点,细线与竖直方向所成角度为α,则( )
A.如果将物体B在地板上向右移动一点,α角将增大
B.无论物体B在地板上左移还是右移,只要距离足够小,α角将不变
C.增大小球A的质量,α角一定减小
D.悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力
【参考答案】AD
【名师解析】选AD.O、A之间的细线一定沿竖直方向,如果物体B在地板上向右移动一点,O、B间的细线将向右偏转,OA与OB间的夹角将增大.OA与OB两段细线上的弹力都等于小球A的重力,其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等、方向相反,悬挂定滑轮的细线的弹力方向(即OO′的方向)与∠AOB的角平分线在一条直线上,显然物体B在地板上向右移动时α角将增大,A正确,B错误;增大小球A的质量,只要物体B的位置不变,α角也不变,C错误;因物体B无论在地板上移动多远,∠AOB也不可能达到120°,故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力,D正确.
考点二:死结
【3年真题链接】
1 .(2017·全国理综I卷·21)如图,柔软轻绳ON的一端O固定。其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为,现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变,在OM由竖直被拉到水平的过程中( )
A.MN上的张力逐渐增大 B. MN上的张力先增大后减小
C. OM上的张力逐渐增大 D. OM上的张力先增大后减小
【参考答案】.A.D
【命题意图】 本题考查物体的动态平衡及其相关的知识点。
【解题思路】将重物向右上方缓慢拉起,物体处于动态平衡状态,可利用物体平衡条件或力的分解画出动态图分析。由题意可知,重物在运动过程中受重力,绳拉力,绳拉力,与夹角保持不变。在某一时刻三个力受力分析示意图如图所示
将此三个力平移为矢量三角形如图所示。
因为大小方向不变。与的夹角不变,故可将三个力平移入圆中,为一条固定的弦(固定的弦所对应的圆周角为定值)。由图可得从0逐渐变为直径,故逐渐增大,选项A正确B错误,先从弦变为直径再变为弦,故先变大后变小,选项C错误D正确。
2.(2019年4月浙江选考)如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的登长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则( )
A. 杆对A环的支持力变大 B. 环对杆的摩擦力变小
C. 杆对A环的力不变 D. 与B环相连的细绳对书本的拉力变大
【答案】B
【解析】对两环和书本的整体受力分析,竖直方向:2N=mg,可知将两环距离变小后杆对A环的支持力不变,选项A错误;对圆环B受力分析可知,f=Tcosθ;对书本:2Tsinθ=mg,解得 (其中的θ是绳与杆之间的夹角),则当两环距离变小后,θ变大,则f减小,与B环相连的细绳对书本的拉力T变小,选项B正确,D错误;同理,杆对A环的摩擦力减小,杆对A环的支持力不变,则杆对A环的力减小,选项C错误;故选B.
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