備戰(zhàn)2020高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題2.5 活結(jié)與死結(jié)（含解析）

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1、專題2.5 活結(jié)與死結(jié) 【考綱解讀與考頻分析】 所謂活結(jié)是指光滑滑輪或光滑掛鉤，活結(jié)的特征是光滑滑輪或光滑掛鉤可自由移動，光滑滑輪或光滑掛鉤兩側(cè)細繩中的拉力相等；所謂死結(jié)是指幾段細線連接在一起，死結(jié)的特征組成結(jié)的細繩中一般拉力不相等。高考經(jīng)常以活結(jié)與死結(jié)為情景命題，考查靈活運用知識的能力。 【高頻考點定位】： 活結(jié) 死結(jié) 考點一：活結(jié) 【3年真題鏈接】 1．（2019全國理綜I卷19）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的

2、細繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程中（ ） A．水平拉力的大小可能保持不變 B．M所受細繩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減小后增加 【參考答案】BD 【命題意圖】本題考查動態(tài)平衡及其相關知識點。 【解題思路】用水平向左的拉力緩慢拉動N，水平拉力一定逐漸增大，細繩對N的拉力一定一直增大，由于定滑輪兩側(cè)細繩中拉力相等，所以M所受細繩的拉力大小一定一直增大，選項A錯誤B正確； 由于題述沒有給出M、N的質(zhì)量關系，所以M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增大，選項C錯誤D正

3、確。 【方法歸納】解答此題也可設出用水平向左的拉力緩慢拉動N后細繩與豎直方向的夾角，分析受力列出解析式，得出細繩的拉力隨細繩與豎直方向的夾角表達式，進行討論。 2.（2017天津理綜卷）如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，懸掛衣服的衣架鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止狀態(tài)。如果只人為改變一個條件，當衣架靜止時，下列說法正確的是 A．繩的右端上移到，繩子拉力不變 B．將桿N向右移一些，繩子拉力變大 C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小 D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點右移 【參考答案】AB 【名師解析】設兩桿間距離為d，繩

4、長為l，Oa、Ob段長度分別為la和lb，則，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β，受力分析如圖所示。繩子中各部分張力相等，，則。滿足，，即，，d和l均不變，則sin α為定值，α為定值，cos α為定值，繩子的拉力保持不變，衣服的位置不變，故A正確，CD錯誤；將桿N向右移一些，d增大，則sin α增大，cos α減小，繩子的拉力增大，故B正確。 考點：受力分析，共點力的平衡 【2年模擬再現(xiàn)】 1.（2019西安聯(lián)考）在如圖所示的A、B、C、D四幅圖中，滑輪本身的重力忽略不計，滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上，一根輕繩ab繞過滑輪，a端固定在墻上，b端下面掛一個質(zhì)量都是m的重物，當滑輪

5、和重物都靜止不動時，圖A、C、D中桿P與豎直方向夾角均為θ，圖B中桿P在豎直方向上，假設A、B、C、D四幅圖中滑輪受到木桿彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD，則以下判斷中正確的是(　　) A.FA＝FB＝FC＝FD B.FD＞FA＝FB＞FC C.FA＝FC＝FD＞FB D.FC＞FA＝FB＞FD 【參考答案】　B 【名師解析】　設滑輪兩邊細繩的夾角為φ，對重物，可得繩子拉力等于重物重力mg，滑輪受到木桿彈力F等于細繩拉力的合力，即F＝2mgcos，由夾角關系可得FD＞FA＝FB＞FC，選項B正確。 2.（2019武漢聯(lián)考）如圖所示，一條細線一端與地板上的物體B相連，

6、另一端繞過質(zhì)量不計的定滑輪與小球A相連，定滑輪用另一條細線懸掛在天花板上的O′點，細線與豎直方向所成角度為α，則(　　) A．如果將物體B在地板上向右移動一點，α角將增大 B．無論物體B在地板上左移還是右移，只要距離足夠小，α角將不變　 C．增大小球A的質(zhì)量，α角一定減小 D．懸掛定滑輪的細線的彈力不可能等于小球A的重力 【參考答案】AD 【名師解析】選AD.O、A之間的細線一定沿豎直方向，如果物體B在地板上向右移動一點，O、B間的細線將向右偏轉(zhuǎn)，OA與OB間的夾角將增大．OA與OB兩段細線上的彈力都等于小球A的重力，其合力與懸掛定滑輪的細線的彈力大小相等、方向相反，懸掛定滑輪

7、的細線的彈力方向(即OO′的方向)與∠AOB的角平分線在一條直線上，顯然物體B在地板上向右移動時α角將增大，A正確，B錯誤；增大小球A的質(zhì)量，只要物體B的位置不變，α角也不變，C錯誤；因物體B無論在地板上移動多遠，∠AOB也不可能達到120°，故懸掛定滑輪的細線的彈力不可能等于小球A的重力，D正確． 考點二：死結(jié) 【3年真題鏈接】 1 .(2017·全國理綜I卷·21)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定。其中間某點M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為，現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角不變，在OM由豎直被拉到水平的過程中（ ）

8、 A.MN上的張力逐漸增大 B. MN上的張力先增大后減小 C. OM上的張力逐漸增大 D. OM上的張力先增大后減小 【參考答案】.A.D 【命題意圖】 本題考查物體的動態(tài)平衡及其相關的知識點。 【解題思路】將重物向右上方緩慢拉起，物體處于動態(tài)平衡狀態(tài)，可利用物體平衡條件或力的分解畫出動態(tài)圖分析。由題意可知，重物在運動過程中受重力，繩拉力，繩拉力，與夾角保持不變。在某一時刻三個力受力分析示意圖如圖所示 將此三個力平移為矢量三角形如圖所示。 因為大小方向不變。與的夾角不變，故可將三個力平移入圓中，為一條固定的弦（固定的弦所對應的圓周角為定值

9、）。由圖可得從0逐漸變?yōu)橹睆?，故逐漸增大，選項A正確B錯誤，先從弦變?yōu)橹睆皆僮優(yōu)橄?，故先變大后變小，選項C錯誤D正確。 2.（2019年4月浙江選考）如圖所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的登長細繩拴住的書本處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止狀態(tài)，則（ ） A. 桿對A環(huán)的支持力變大 B. 環(huán)對桿的摩擦力變小 C. 桿對A環(huán)的力不變 D. 與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變大 【答案】B 【解析】對兩環(huán)和書本的整體受力分析，豎直方向：2N=mg，可知將兩環(huán)距離變小后桿對A環(huán)的支持力不變，選項A錯誤；對圓環(huán)

10、B受力分析可知，f=Tcosθ；對書本：2Tsinθ=mg，解得 （其中的θ是繩與桿之間的夾角），則當兩環(huán)距離變小后，θ變大，則f減小，與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力T變小，選項B正確，D錯誤；同理，桿對A環(huán)的摩擦力減小，桿對A環(huán)的支持力不變，則桿對A環(huán)的力減小，選項C錯誤；故選B. 【2年模擬再現(xiàn)】 1.(2018貴州模擬)如圖所示，OA、OB為豎直平面的兩根固定光滑桿，OA豎直、OB與OA之間的夾角為45°，兩桿上套有可以自由移動的輕質(zhì)環(huán)E和F，通過不可伸長的輕繩在結(jié)點D點懸掛質(zhì)量為m的物體。當物體靜止時，環(huán)E與桿OA間的作用力大小為F1，環(huán)F與桿OB之間的作用力大小為F2，則（

11、 ） A．F1=mg，F(xiàn)2=mg B．F1=mg，F(xiàn)2=mg C．F1=mg，F(xiàn)2=mg D．F1=mg，F(xiàn)2=mg 【參考答案】B 【命題意圖】本題考查了物體平衡條件、受力分析、平行四邊形定則及其相關的知識點。 【解題思路】套在固定光滑桿的輕質(zhì)環(huán)對其作用力的方向只能是垂直于光滑桿。由此可知，當物體靜止時，DE輕繩水平，DF輕繩與豎直方向的夾角為45°，由平行四邊形定則可知，DE輕繩中的的拉力等于mg，DF輕繩中的的拉力等于mg，所以環(huán)E與桿OA之間的作用力大小為mg，環(huán)F與桿OB之間的作用力大小為mg，選項C正確。 2.（2018·洛陽聯(lián)考，單選）

12、城市中的路燈、無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛。如圖是這類結(jié)構(gòu)的一種簡化模型，硬桿左端可繞通過B點且垂直于紙面的軸無摩擦的轉(zhuǎn)動，右端O點通過鋼索掛于A點，鋼索和硬桿所受的重力均可忽略。有一質(zhì)量不變的重物懸掛于O點，現(xiàn)將鋼索緩慢變短，并使鋼索的懸掛點A緩慢向下移動，以保證硬桿始終處于水平。則在上述變化過程中，下列說法中正確的是（ ） A. 鋼索對O點的拉力變大 B. 硬桿對O點的彈力變小 C. 鋼索和硬桿對O點的作用力的合力變大 D. 鋼索和硬桿對O點的作用力的合力變小 【參考答案】.A 【名師解析】 對O點受力分析，共受三

13、個力作用：鋼索的拉力，硬桿的彈力，細線的拉力（設重物的質(zhì)量為m，則有）。由硬桿始終水平可知，O點處于始終靜止，即處于平衡狀態(tài)，根據(jù)“物體受三個共點力而處于平衡狀態(tài)時，其中任意兩個力的合力與第三個力等大反向”可知：鋼索和硬桿對O點的作用力的合力大小始終與細線的拉力大小相等，即保持不變，C、D錯誤；沿水平和豎直方向建立直角坐標系，設鋼索與水平方向夾角為，則有 ,，聯(lián)立以上兩式，并注意到可得 ， 。由數(shù)學知識可知：當A點緩慢向下移動時， 變小，和均變大，B錯誤、A正確。 預測考點一：活結(jié) 【2年模擬再現(xiàn)】 1.（2019浙江模擬）如圖所示，在粗糙地面上放有一裝有定滑輪的粗糙斜面體，將兩

14、相同的A、B兩物體通過細繩連接處于靜止狀態(tài)，用水平力F作用于物體B上，緩慢拉開一小角度，斜面體與物體A仍然靜止．則下列說法正確的是( ) (不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦) A．水平力F變小 B．物體A所受合力變大 C．物體A所受摩擦力一定變大 D．斜面體所受地面的摩擦力變大 【參考答案】D 【名師解析】對木塊B受力分析，如圖，根據(jù)共點力平衡條件有：F=mbgtanθ在緩慢拉開B的過程中，θ變大，故F變大，選項A錯誤；對物體A受力分析，由于始終靜止，A所受合力始終為零，選項B錯誤；物體A受重力、支持力、細線的拉力

15、，可能沒有靜摩擦力，也可能有沿斜面向下的靜摩擦力，還有可能受沿斜面向上的靜摩擦力，故拉力T變大后，靜摩擦力可能變小，也可能變大．選項C錯誤；若選取物體A、B與斜面體組成的系統(tǒng)為研究的對象，則系統(tǒng)在水平方向受到拉力F與地面的摩擦力，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，所以斜面體受到的地面的摩擦力一定隨拉力F的增大而增大．選項D正確。 2.（2018云南昭通五校聯(lián)考）如圖所示，固定在水平面上的光滑半球半徑為R，球心O的正上方固定一 定滑輪，細線一端繞定滑輪，今將小球的初始位置緩慢拉至B點，在小球到達B點前的過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫N，細線的拉力T大小變化情況是（ ） A．FN變大T變大 B

16、．FN變小T變大 C．FN不變T變小 D．FN變大T變小 【參考答案】C 【名師解析】 如圖所示，力三角形與邊三角形相似，故正確答案為選項C 3.（2018云南昭通五校聯(lián)考）如圖所示，某同學通過滑輪組將一重物緩慢吊起的過程中，該同學對繩的拉力將（滑輪與繩的重力及摩擦均不計）（ ） A． 越來越小 B． 越來越大 C． 先變大后變小 D． 先變小后變大 【參考答案】B 【名師解析】本題主要考查了共點力平衡的條件及其應用。對結(jié)點受力分析，如圖所示，由于為同一根繩子，故F1＝F2＝F，設F1與F2夾角為θ，則，F(xiàn)

17、1＝F2＝在重物被吊起的過程中，θ變大，故F1與F2同時變大，故選項B正確． 4.(2019·湖北八校聯(lián)考)如圖7所示，兩豎直木樁ab、cd固定，一不可伸長的輕繩兩端固定在a、c端，繩長為L，一質(zhì)量為m的物體A通過輕質(zhì)光滑掛鉤掛在輕繩中間，靜止時輕繩兩端夾角為120°。若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋，物體A懸掛后仍處于靜止狀態(tài)，橡皮筋處于彈性限度內(nèi)。若重力加速度大小為g，關于上述兩種情況，下列說法正確的是(　　) A.輕繩的彈力大小為2mg B.輕繩的彈力大小為mg C.橡皮筋的彈力大于mg D.橡皮筋的彈力大小可能為m

18、g 【參考答案】　B 【名師解析】　設兩桿間的距離為s，細繩的總長度為L，靜止時輕繩夾角為120°，由于重物的拉力的方向豎直向下，所以三個力之間的夾角都是120°。根據(jù)矢量的合成可知，三個力的大小是相等的，故輕繩的彈力大小為mg，選項A錯誤，B正確；若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋，橡皮筋受到拉力后長度增大，桿之間的距離不變，所以重物靜止后兩根繩子之間的夾角一定小于120°，兩個分力之間的夾角減小，而合力不變，所以兩個分力減小，即橡皮筋的彈力小于mg，選項C、D錯誤。 【1年仿真原創(chuàng)】 1.如圖所示，輕桿BC一端用鉸鏈固定于墻上，另一端有一小滑輪C，系重物的輕繩繞過滑輪C將上端固定

19、于墻上的A點，不計摩擦，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)將A點沿墻稍上移一些，系統(tǒng)又處于靜止狀態(tài)，則由于A點的上移（　　） A. 輕桿與豎直墻壁間的夾角減小 B. 繩的拉力增大，輕桿受的壓力減小 C. 繩的拉力不變，輕桿受的壓力減小 D. 繩的拉力減小，輕桿受的壓力不變 【參考答案】　C 【名師解析】由于繩子的拉力與重力大小相等，由平衡條件得知，輕桿的支持力N與T、G的合力大小相等、方向相反，則輕桿必在T、G的角平分線上，當將A點沿墻稍上移一些，系統(tǒng)又處于靜止狀態(tài)時，根據(jù)對稱性，可知，T、G夾角增大，則輕桿與豎直墻壁間的夾角增大．故A錯誤． B、C、D以滑輪C

20、為研究對象，分析受力情況，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時，滑輪的合力為零，則繩子的拉力T和輕桿的支持力N的合力與重力G大小相等、方向相反，作出力的合成圖如圖．將A點沿墻稍上移一些時，系統(tǒng)又處于靜止狀態(tài)，則繩子的拉力大小等于物體的重力，保持不變． 而輕桿的支持力N大小等于T、G的合力大小，T與G的夾角增大，則知N減?。世K的拉力不變，輕桿受的壓力減?。蔆正確，BD錯誤． 2.如下圖所示的幾種情況中，不計繩、彈簧測力計、各滑輪的質(zhì)量，不計一切摩擦，物體質(zhì)量都為m，且均處于靜止狀態(tài)，有關角度如圖所示。彈簧測力計示數(shù)FA、FB、FC、FD由大到小的排列順序是(　　) A．FB＞F

21、D＞FA＞FC B．FD＞FC＞FB＞FA C．FD＞FB＞FA＞FC D．FC＞FD＞FB＞FA 【參考答案】C 【名師解析】A圖中，由共點力平衡可得，2FAcos 45°＝mg，解得FA＝；B圖中，由共點力平衡可得，F(xiàn)B＝mg；C圖中，由共點力平衡可得，F(xiàn)C＝；D圖中，由共點力平衡可得，2FDcos 75°＝mg，解得FD＝；故FD＞FB＞FA＞FC，C正確。 預測考點二： 死結(jié) 【2年模擬再現(xiàn)】 1．(2018·深圳聯(lián)考)如圖所示，內(nèi)壁及碗口光滑的半球形碗固定在水平面上，碗口保持水平。A球、C球與B球分別用兩根輕

22、質(zhì)細線連接。當系統(tǒng)保持靜止時，B球?qū)ν氡趧偤脽o壓力，圖中θ＝30°，則A球和C球的質(zhì)量之比為（ ） A．1∶2 B.2∶1 C．1∶ D.∶1 【參考答案】.C 【名師解析】　B球?qū)ν氡趧偤脽o壓力，則根據(jù)幾何知識分析可得，B球所在位置兩細線的夾角為90°，以B球為研究對象，進行受力分析，水平方向所受合力為零，由此可知FAcos θ＝FCsin θ，＝＝tan θ＝，選項C正確。 2. (2019·山東師大附中月考)如圖所示，三根長度均為L的輕繩分別連接于C、D兩點，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2L，現(xiàn)在C點上懸掛一個質(zhì)量為m

23、的重物，為使CD繩保持水平，在D點上可施加力的最小值為(　　) A．mg B.mg C.mg D.mg 【參考答案】.C 【名師解析】：由題圖可知，要使CD水平，各繩均應繃緊，則AC與水平方向的夾角為60°；結(jié)點C受力平衡，受力分析如圖所示，則CD繩的拉力FT＝mgtan 30°＝mg；D點受繩子拉力大小等于FT，方向向左；要使CD水平，D點兩繩的拉力與外界的力的合力為零，則繩子對D點的拉力可分解為沿BD繩的F1，及另一分力F2，由幾何關系可知，當力F2與BD垂直時，F(xiàn)2最小，而F2的大小即為拉力的大小；故最小力F＝FTsin 60°＝

24、mg。故選C。 3.(2019·遼寧聯(lián)考)(14分)物體A的質(zhì)量為2 kg，兩根輕細繩b和c的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體A上，在物體A上另施加一個方向與水平線成θ角的拉力F，相關幾何關系如圖所示，θ＝60°。若要使兩繩都能伸直，求拉力F的大小范圍。(g取10 m/s2) 【參考答案】　N≤F≤N 【名師解析】　作出物體A的受力分析圖如圖所示，由平衡條件得 Fsin θ＋F1sin θ－mg＝0① Fcos θ－F2－F1cos θ＝0② 由①式得 F＝－F1③ 由②③式得，F(xiàn)＝＋④ 要使兩繩都伸直，則有F1≥0，F(xiàn)2≥0 所以由③式得Fmax＝＝N

25、由④式得，F(xiàn)min＝＝N。 綜合得F的取值范圍為N≤F≤N。 【1年仿真原創(chuàng)】 1.如圖所示，三個相同的輕質(zhì)彈簧連接在O點，彈簧1的另一端固定在天花板上，且與豎直方向的夾角為30°，彈簧2水平且右端固定在豎直墻壁上，彈簧3的另一端懸掛質(zhì)量為m的物體且處于靜止狀態(tài)，此時彈簧1、2、3的形變量分別為x1、x2、x3，則(　　) A.x1∶x2∶x3＝∶1∶2 B.x1∶x2∶x3＝2∶1∶ C.x1∶x2∶x3＝1∶2∶ D.x1∶x2∶x3＝∶2∶1 【參考答案】B 【名師解析】　對彈簧的結(jié)點受力分析可知：kx1cos 30°＝kx3，k

26、x1sin 30°＝kx2，聯(lián)立解得x1∶x2∶x3＝2∶1∶。 2.如圖所示，斜面上放有兩個完全相同的物體a、b，兩物體間用一根細線連接，在細線的中點加一與斜面垂直的拉力F，使兩物體均處于靜止狀態(tài)。則下列說法正確的是(　　) A.a、b兩物體的受力個數(shù)一定相同 B.a、b兩物體對斜面的壓力相同 C.a、b兩物體受到的摩擦力大小可能不相等 D.當逐漸增大拉力F時，物體b先開始滑動 【參考答案】BC 【名師解析】對a、b進行受力分析，如圖所示。物體b處于靜止狀態(tài)，當細線沿斜面向上的分量與重力沿斜面向下的分量相等時，摩擦力為零，所以b可能只受3個力作用，而物體a必定受到摩擦力作用，肯定受4個力作用，選項A錯誤；a、b兩個物體，垂直于斜面方向受力都平衡，則有：FN＋Tsin θ＝mgcos α，解得：FN＝mgcos α－Tsin θ，則a、b兩物體對斜面的壓力相同，選項B正確；因為b的摩擦力可以為零，而a的摩擦力一定不為零，故選項C正確；對a沿斜面方向有：Tcos θ＋mgsin α＝fa，對b沿斜面方向有：Tcos θ－mgsin α＝fb，又因為正壓力相等，所以最大靜摩擦力相等，則a先達到最大靜摩擦力，先滑動，故選項D錯誤。 13