模型02 死结与活结(解析版)
高中物理模型分类解析模型2活结与死结(解析版)
高中物理模型分类解析模型2活结与死结(解析版)高中物理模型分类解析：模型2活结与死结在高中物理学习中，模型是帮助学生理解和掌握物理概念和现象的重要工具。
模型可以根据其特点和应用范围进行分类，其中模型2包括活结和死结两种类型。
本文将对这两种模型进行解析，帮助读者更好地理解它们的特点和应用。
1. 活结模型活结模型属于高度简化和理想化的模型，主要用于分析和解释某一物理现象。
它通过假设和简化，将复杂的事实抽象成一个简单的系统，使学生能够更容易理解和处理物理问题。
活结模型的特点是可调节性，即学生可以通过更改模型中的参数和假设情况来观察其对物理现象的影响。
这种灵活性使学生能够在模型中进行实验和推测，从而培养他们的科学思维和实验技巧。
活结模型通常通过图示或图表形式展示，以帮助学生更直观地理解。
例如，在力学中，弹簧振子可以作为一个活结模型，通过调节弹性系数、质量和阻尼等参数，来观察振动频率和振幅的变化。
活结模型的应用范围广泛，适用于各个物理学科的学习和问题解决，如力学、电磁学、光学等。
它可以帮助学生深入了解物理概念，形成对物理规律的认识，同时也为他们提供了探索未知现象的契机。
2. 死结模型死结模型是对某一物理现象或系统的全面描述和分析，它包括了所有可能的情况和变量，以尽可能准确地表达和解释所研究的物理现象。
与活结模型相比，死结模型更加细致和复杂。
死结模型的特点是确定性和基于理论。
它通过物理定律和数学公式，准确描述和预测物理系统的行为。
死结模型通常由一系列方程式或数学表达式构成，以建立系统的数学关系，从而解决物理问题。
死结模型在物理学研究和工程应用中具有重要意义。
例如，在热力学中，理想气体状态方程可以看作是一个死结模型，它考虑了温度、压力和体积之间的关系，以描述气体的性质和行为。
需要注意的是，死结模型在建立过程中必须严谨和精确，缺乏一个关键的因素可能导致模型的不准确。
因此，对于学生来说，理解和应用死结模型需要扎实的物理基础和数学能力。
死结活结及动态平衡(含答案)
“死结活结”问题及共点力的动态平衡“活结”与“死结”模型“死结”模型1. 质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上。
用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ，如图所示。
用T 表示绳OA 段拉力的大小，在O 点向左移动的过程中A. F 逐渐变大，T 逐渐变大B. F 逐渐变大，T 逐渐变小C. F 逐渐变小，T 逐渐变大D. F 逐渐变小，T 逐渐变小2. 如图所示，某健身爱好者手拉着轻绳，在粗糙的水平地面上缓慢地移动，保持绳索始终平行于地面。
为了锻炼自己的臂力和腿部力量，可以在O 点悬挂不同的重物C 则A.若健身者缓慢向右移动，绳OA 拉力变小B. 若健身者缓慢向左移动，绳OB 拉力变大C. 若健身者缓慢向右移动，绳OA 、OB 拉力的合力变大D. 若健身者缓慢向左移动，健身者与地面间的摩擦力变小“活结”模型【例4】 (多选)(2017·天津卷，8)如图14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，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，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b′，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3.如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。
在a和b之间的细线上悬挂一小物块。
平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。
不计所有摩擦。
小物块的质量为（）A. B. C. m D. 2m4.如图所示，A、B两物体的质量分别为和，且，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角如何变化A. 物体A的高度升高，角变小B. 物体A的高度降低，角不变C. 物体A的高度升高，角不变D. 物体A的高度不变，角变小动态平衡5（角度变）.如图所示，质量分别为M，m的两个物体系在一根通过轻滑轮的轻绳两端，M放在水平地面上，m被悬在空中，若将M沿水平地面向右缓慢移动少许后M仍静止，则( )A. 绳中张力变大B. 滑轮轴所受的压力变大C. M对地面的压力变大D. M所受的静摩擦力变大6.（大小变）一光滑的轻滑轮用细绳悬挂于O点，站在地面上的人用轻绳跨过滑轮拉住沙漏斗，在沙子缓慢漏出的过程中，人握住轻绳保持不动，则在这一过程中（）A. 细线OO’与竖直方向夹角逐渐减小B. 细线OO’的张力逐渐增大C. 人对地面的压力将逐渐增大D. 人对地面的摩擦力将逐渐增大7.如图所示，光滑小球置于竖直墙壁和挡板间，挡板绕O点于图示位置缓慢转至水平的过程中，球对墙壁和挡板的压力如何变化( )A. 对墙壁的压力减小，对挡板的压力也减小B. 对墙壁的压力减小，对挡板的压力增大C. 对墙壁的压力减小，对挡板的压力先增大后减小D. 对墙壁的压力先增大后减小，对挡板的压力增大8.如图所示，一个球放在光滑斜面EF和挡板EQ中，挡板通过轴E固定在斜面上，斜面与水平面夹角为，当挡板由竖直位置转到水平位置的过程中，斜面对球的作用力，挡板对球的作用力的变化情况是( )A. 变小，先变小后变大B. 变大，先变小后变大C. 变大，变大D. 不变，变小9.如图所示，一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环，系在两环上的等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. 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10.如图所示，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平。
0衡水中学物理最经典-物理建模系列(三) 绳上的“死结”和“活结”模型
物理建模系列(三)绳上的“死结”和“活结”模型[模型概述]1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，在轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)细绳AC段的张力F T AC与细绳EG的张力F T EG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力．【思路点拨】图甲中细绳跨过定滑轮与物体M1相连，属于“活结”模型，细绳AC 和CD张力大小相等，细绳对定滑轮的合力方向沿∠ACD的角平分线方向；图乙中细绳EG 和细绳GF为连接于G点的两段独立的绳，属于“死结”模型，细绳EG和细绳GF的张力不相等，轻杆对G点的弹力沿轻杆方向．【解析】题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图甲和乙所示，根据平衡规律可求解．(1)图甲中细绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，细绳AC段的拉力F TAC＝F T CD＝M1g图乙中由F T EG sin 30°＝M2g，得F T EG＝2M2g.所以F T ACF T EG＝M1 2M2.(2)图甲中，三个力之间的夹角都为120°，根据平衡规律有F N C＝F T AC＝M1g，方向与水平方向成30°，指向右上方．(3)图乙中，根据平衡规律有F T EG sin 30°＝M2g，F T EG cos 30°＝F N G，所以F N G＝M2g cot 30°＝3M2g，方向水平向右．【答案】(1)M12M2(2)M1g，方向与水平方向成30°指向右上方(3)3M2g，方向水平向右[高考真题]1．(2013·重庆卷，1)如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ.若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()A．G B．G sin θC．G cos θD．G tan θ【解析】运用力的平衡条件，可求得椅子对人的作用力．选人为研究对象，人受到重力和椅子各部分对他的作用力的合力，根据力的平衡条件可知，椅子对他的作用力的合力与重力等大、反向，故选项A正确．【答案】 A2．(2013·课标卷Ⅱ，15)如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0)．由此可求出()A．物块的质量B．斜面的倾角C．物块与斜面间的最大静摩擦力D．物块对斜面的正压力【解析】物块受与斜面平行的外力F作用，而在斜面上静止，此时摩擦力的大小和方向将随F的变化而变化．设斜面倾角为θ，由平衡条件F1－mg sin θ－F fmax＝0，F2－mg sinθ＋F fmax ＝0，解得F fmax ＝F 1－F 22，故选项C 正确． 【答案】 C3.(2016·课标卷Ⅲ，17)如图，两个轻环a 和b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m 的小球．在a 和b 之间的细线上悬挂一小物块．平衡时，a 、b 间的距离恰好等于圆弧的半径．不计所有摩擦．小物块的质量为( )A.m 2 B ．32m C.mD ．2m【解析】 根据题意设悬挂小物块的点为O ′，圆弧的圆心为O ，由于ab ＝R ，所以三角形Oab 为等边三角形，根据几何知识可得∠aO ′b ＝120°，而一条绳子上的张力大小相等，故T ＝mg ，小物块受到两条绳子的拉力作用大小相等，夹角为120°，故受到的拉力的合力等于mg ，因为小物块受到绳子的拉力和自身重力作用，处于平衡状态，故拉力的合力等于小物块的重力为mg ，所以小物块的质量为m ，C 正确．【答案】 C[名校模拟]4．(2018·安徽合肥段考)将两个质量均为m 的小球a 、b 用细线相连后，再用细线悬挂于O 点，如图所示，用力F 拉小球b ，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa 与竖直方向的夹角保持θ＝30°，则F 达到最小时Oa 绳上的拉力为( )A.3mg B ．mg C.32mg D ．12mg【解析】 以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F 在不同方向时整体的受力图，根据平衡条件可知，F 与T 的合力与重力2mg 总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F 与绳子Oa 垂直时，F 有最小值，即图中2位置，F 的最小值为F min ＝2mg sin 30°＝mg ，T ＝2mg cos 30°＝3mg ，A 正确．【答案】 A5.(2018·广东仲元中学月考)如图所示，跳伞运动员打开伞后经过一段时间，将在空中保持匀速降落．已知运动员和他身上装备的总重力为G 1(不包括伞面)，圆顶形降落伞伞面的重力为G 2，有8条相同的拉线，一端与飞行员相连(拉线重力不计)，另一端均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来)，每根拉线和竖直方向都成30°角．那么每根拉线上的张力大小为( )A.G 14 B ．3G 112 C.G 1＋G 28D ．3G 1＋G 212【解析】 对运动员进行受力分析可知，8条拉线拉力的合力与运动员的重力等大反向，即8条拉线在水平方向的分力的合力为零，竖直方向分力的合力与运动员的重力等大反向，根据对称性可知，8条拉线的张力大小都相等，每条拉线的张力在竖直方向的分力F y ＝F cos 30°，且8F y ＝G 1，可得F ＝G 18cos 30°＝G 143＝3G 112，故B 正确，A 、C 、D 错误．【答案】 B 6.(2018·山东泰安高三上学期期中)在日常生活中，力的分解有着广泛的应用．如图为用斧子把树桩劈开的图示，斧子对木桩施加一个向下的力F 时，产生了大小相等的两个侧向分力F 1、F 2，下列关系正确的是( )A ．F ＝2F 1sin(θ2)B ．F ＝2F 1sin θC ．F ＝2F 1cos(θ2)D ．F ＝2F 1cos θ【解析】 F 1、F 2与水平方向的夹角为θ2，则F ＝2F 1sin θ2，A 对．【答案】 A课时作业(五) [基础小题练]1．(2018·广州调研)如图，三个大小相等的力F ，作用于同一点O ，则合力最小的是( )【解析】 根据矢量合成的平行四边形定则可知，C 选项的合力为零，即合力最小，C 正确．【答案】 C2.(2018·淮安模拟)我国海军在南海某空域举行实兵对抗演练，某一直升机在匀速水平飞行过程中遇到突发情况，立即改为沿虚线方向斜向下减速飞行，则空气对其作用力可能是( )A ．F 1B ．F 2C ．F 3D ．F 4【解析】 因为直升机沿虚线方向斜向下减速飞行，故合力沿虚线向上，直升机受到竖直向下的重力以及空气作用力两个力，要想合力沿虚线向上，则根据矢量三角形可得空气对其作用力可能为F 1，如图所示．【答案】 A3.(2018·石家庄模拟)如图所示，一个“Y”形弹弓顶部跨度为L ，两根相同的橡皮条自由长度均为L ，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片．若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律，且劲度系数为k ，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L (弹性限度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A ．kLB ．2kL C.32kL D ．152kL 【解析】 设发射弹丸瞬间两橡皮条间的夹角为2θ，则sin θ＝L 22L ＝14，cos θ＝1－sin 2θ＝154.发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为F 合＝2F cos θ，F ＝kx ＝kL ，故F 合＝2kL ·154＝152kL ，D 正确． 【答案】 D4．手握轻杆，杆的另一端安装有一个小滑轮C ，支持着悬挂重物的绳子，如图所示，现保持滑轮C 的位置不变，使杆柄向上转动一个角度，则杆对滑轮C 的作用力将()A ．变大B ．不变C ．变小D ．无法确定【解析】 杆对滑轮C 的作用力大小等于两绳上拉力的合力，由于两绳上拉力的合力不变，故杆对滑轮C 的作用力不变．【答案】 B5．如图所示，作用于O 点的三个力F 1、F 2、F 3合力为零，F 1沿－y 方向，大小已知．F 2与＋x 方向夹角为θ(θ<90°)，大小未知．下列说法正确的是()A．F3可能指向第二象限B．F3一定指向第三象限C．F3与F2的夹角越小，则F3与F2的合力越小D．F3的最小可能值为F1cos θ【解析】因F1、F2、F3的合力为零，故F3应与F2、F1的合力等大反向，故F3可能指向第二象限，也可能指向第三象限，选项A正确，B错误；F3、F2的合力与F1等大反向，而F1大小、方向均已知，故F3与F2的合力与其夹角大小无关，选项C错误；当F3与F2垂直时，F3最小，其最小值为F1cos θ，选项D正确．【答案】AD6.(2018·六安一中二模)如图所示，两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1∶m2为()A．1∶1 B．1∶2C．1∶ 3 D．3∶2【解析】将小球m2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，由几何知识得T＝m2g，对m1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m1g sin 30°＝T sin 30°，得：T＝m1g，可见m1∶m2＝1∶1，故选A.【答案】 A[创新导向练]7．生活实际——千斤顶中的力学原理(2018·贵阳监测)如图所示是轿车常用的千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起．当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120°.下列判断正确的是()A．此时千斤顶每臂受到的压力大小均为5.0×104 NB ．此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×104 NC ．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将增大D ．若继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶每臂受到的压力将减小【解析】 车轮刚被顶起时，千斤顶两臂支持力的合力为千斤顶对汽车的支持力，等于汽车对千斤顶的压力，大小为1.0×105 N ，B 项错误；两臂夹角为120°，由力的合成可知千斤顶每臂受到的压力为1.0×105 N ，A 项错误；继续摇动把手，将汽车顶起，千斤顶两臂夹角减小，每臂受到的压力减小，D 项正确，C 项错误．【答案】 D8．生活实际——以“减速带”为背景考查力的合成问题减速带是交叉路口常见的一种交通设施，车辆驶过减速带时要减速，以保障行人的安全．当汽车前轮刚爬上减速带时，减速带对车轮的弹力为F ，下图中弹力F 画法正确且分解合理的是( )【解析】 减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触面，指向受力物体，故A 、C 错误；按照力的作用效果分解，将F 可以分解为水平方向和竖直方向，水平方向的分力产生的效果减慢汽车的速度，竖直方向上分力产生向上运动的作用效果，故B 正确，D 错误．【答案】 B9．人体生理——关节运动中所包含的力学问题如右图所示，人屈膝下蹲时，膝关节弯曲的角度为θ.设此时大小腿部的肌肉群对膝关节的作用力F 的方向水平向后，且大腿骨和小腿骨对膝关节的作用力大致相等，那么脚掌所受小腿骨沿竖直方向的力约为( )A.F2sin (θ2)B ．F 2cos (θ2)C.F 2tan (θ2)D ．F 2tan(θ2)【解析】 根据题意先将肌肉群对膝关节的作用力F 沿大腿骨和小腿骨方向分解，然后再分解小腿骨方向的分力，即可知D 正确．【答案】 D10．科技生活——缓冲门中的力学问题分析如图所示为缓慢关门时(图中箭头方向)门锁的示意图，锁舌尖角为37°，此时弹簧弹力为24 N ，锁舌表面较光滑，摩擦不计(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，下列说法正确的是( )A ．此时锁壳碰锁舌的弹力为40 NB ．此时锁壳碰锁舌的弹力为30 NC ．关门时锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大D ．关门时锁壳碰锁舌的弹力保持不变【解析】 锁壳碰锁舌的弹力分解如图所示，其中F 1＝F N sin 37°，且此时F 1大小等于弹簧的弹力为24 N ，解得锁壳碰锁舌的弹力为40 N ，选项A 正确，B 错误；关门时，弹簧的压缩量增大，弹簧的弹力增大，故锁壳碰锁舌的弹力逐渐增大，选项C 正确，D 错误．【答案】 AC[综合提升练]11．(2018·山东泰安高三上学期期中)质量为m 的物体置于倾角为θ＝37°的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ＝0.2.如图甲所示，先用平行于斜面的推力F 1作用于物体上，使其能沿斜面匀速上滑；若改用水平推力F 2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，如图乙所示．求两次推力大小之比F 1F 2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)【解析】 根据共点力平衡条件可得F 1＝mg sin θ＋μF N F N ＝mg cos θF 2cos θ＝mg sin θ＋μF ′N F ′N ＝mg cos θ＋F 2sin θ 整理得F 1F 2＝cos θ－μsin θ代入数值得F 1F 2＝0.68. 【答案】 0.6812．电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力，但不能到绳的自由端去直接测量．某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器，工作原理如图所示，将相距为L 的两根固定支柱A 、B (图中的小圆圈表示支柱的横截面)垂直于金属绳水平放置，在A 、B 的中点用一可动支柱C 向上推动金属绳，使绳在垂直于A 、B 的方向竖直向上发生一个偏移量d (d ≪L )，这时仪器测得金属绳对支柱C 竖直向下的作用力为F .(1)试用L 、d 、F 表示这时金属绳中的张力F T ；(2)如果偏移量d ＝10 mm ，作用力F ＝400 N ，L ＝250 mm ，计算金属绳中张力的大小．【解析】 (1)设C ′点受两边金属绳的张力分别为F T1和F T2，BC 与BC ′的夹角为θ，如图所示．依对称性有：F T1＝F T2＝F T由力的合成有：F ＝2F T sin θ 根据几何关系有sin θ＝d d 2＋L 24联立上述二式解得F T ＝F2dd 2＋L 24则d ≪L ，故F T ＝FL 4d. (2)将d ＝10 mm ，F ＝400 N ，L ＝250 mm 代入F T ＝FL 4d解得F T ＝2.5×103 N ，即金属绳中的张力为2.5×103 N. 【答案】 (1)FL4d (2)2.5×103 N。
高考物理建模型之活结和死结模型
高考物理建模型之活结和死结模型"活结"和"死结"模型是高考物理建模中经常考查的两种模型，易混淆，涉及高中物理方法较多，包括受力分析、合成法或正交分析法等知识。
考查方式灵活多样性，但共性基本利用的是共点力平衡知识进行处理，以达到解题目的。
下面就这种模型做详细区分及处理原则。
何为"活结"、"死结"1."活结"对象往往是绳子与光滑滑轮、绳子与光滑挂钩、绳子与光滑钉子组合一条绳子跨过(绕过)光滑的滑轮，看似两条绳子，实则是同一条绳子。
绳子可以沿滑轮移动，因"活结"而弯曲，因此这条绳子可以理解为两条绳子。
在受力上，这两条绳子的拉力必定大小相等，两条绳子拉力的合力必定在两条绳子所夹角的角平分线上。
如下图所示：解析：C处即为活结，对C点分析受力分别为：FAC、FCD和FC，其中FAC=FCD=Mg。
FC在∠ACD 的角平分线上，即FC是FAC与FCD的合力。
疑问：为什么FC的方向不沿BC杆方向呢？解析：这里还涉及轻杆模型(BC杆)，这种杆的特点还在于末端(B端)是否与墙体固定有关系。
如果B端固定在墙内(如上图)，则C端受到轻杆的弹力方向具有不确定性，不一定沿BC杆方向，具体的方向应该是与FAC与FCD的合力等值、反向、共线。
2."死结"对象往往是绳子打"结"后系在某点显然这是两条或多条绳子打"结"后系在一起，这不是同一条绳子，并且是"死结"，不可以移动。
因此"死结"绳子的拉力大小不一定相等。
如下图所示：解析：在C点就是一个"死结"，同样对C点受力分别为：FAC、FCD和FC，而FAC≠FCD，但FCD=Mg，而FC也不再是∠ACD的角平分线上，但是FC依然与FAC和FCD的合力等值、反向、共线（共点力平衡原理）。
(新课标)高考物理大一轮复习物理模型2“动杆”、“定杆”和“死结”、“活结”模型
A．当m一定时，θ越大，轻杆受力越小 B．当m一定时，θ越小，滑块对地面的压力越大 C．当θ一定时，M越大，滑块与地面间的摩擦力越大 D．当θ一定时，M越小，可悬挂重物C的质量m越大
解析：选A.将与C相连的绳子的拉力按照作用效果分解，如 1 mg 2 mg 图所示．根据平行四边形定则有F1＝F2＝ ＝ ， sin θ 2sin θ
故m一定时，θ越大，轻杆受力越小，选项A正确；对A、 2M＋m B、C组成的整体分析可知，对地面压力为FN＝ g，与θ无 2 关，选项B错误；对A受力分析，受重力、杆的推力、支持力和 mg 向右的静摩擦力，根据平衡条件有f＝F1cos θ＝ ，与M无 2tan θ 关，选项C错误；只要动摩擦因数足够大，即可满足F1cos θ≤μF1sin θ，不管m多大，滑块都不会滑动，选项D错误．
解析：选C.对C点受力分析，如图所示，C点受向下的拉力，沿 CA方向的拉力F1及沿BC方向的支持力F2；三力 的合力为零；A上移，使AC、CD的夹角变大， 由于ACD为同一根绳，所以绳的拉力大小相等 即F1＝G，故细绳的拉力不变，两绳对C点的作 用力的合力减小，即BC杆所受压力变小，故选 项C正确．
[典例]
如图甲所示，轻绳AD跨过固定的水平横梁BC右端
的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30° ；图乙中轻杆 HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG 与水平方向也成30° ，轻轩的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的 物体，求：
(1)轻绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比； (2)轻杆BC对C端的支持力； (3)轻杆HG对G端的支持力．
解析：选D.细线上的弹力处处相等，因此细线BO对天花板 的拉力大小是G，选项A错误．两段细线上弹力均为G，构成菱 形，合力为2Gsin 30° ＝G，大小等于a杆对滑轮的作用力，选项B 错误、D正确．a杆和细线对滑轮的合力大小是0，选项C错误．
物理建模系列(三)绳上的“死结”和“活结”模型
物理建模系列(三)绳上的“死结”和“活结”模型［模型I ^述］“死结”模型“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点.“死 结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子 上的弹力不一定相等.“活结”模型“活结”可理解为把绳子分成两段， 且可以沿绳子移动的结点.“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上『光滑挂钩而形成的.绳子虽然因“活结” 而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大 小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线^例 如图甲所示，细绳 AD 跨过固定的水平轻杆 BC 右端的定滑轮挂彳一个质量为 M i 的物体，/ACB = 30°;图乙中轻杆 HG 一端用钱链固定在竖直墙上， 另一端G 通过细绳EG 拉住，EG 与水平方向也成30°,在轻杆的G 点用细绳G F 拉住一个质量为 M2的物体，求：(1)细绳AC 段的弓^力F TAC 与细绳EG 的张力 (2)轻杆BC 对C 端的支持力； (3)轻杆HG 对G 端的支持力.【思路点拨】 图甲中细绳跨过定滑轮与物体 和CD 张力大小相等，细绳对定滑轮的合力方向沿/ 和细绳GF 为连接于G 点的两段独立的绳，属于 不相等，轻杆对 G 点的弹力沿轻杆方向.【解析】 题图甲和乙中白两个物体 M i 、 判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力; 行受力分析如图甲和乙所示，根据平衡规律可求解.(1)图甲中细绳AD 跨过定滑轮拉住质量为M i 的物体，物体处于平衡状态，细绳 AC 段的拉力 F TAC = F TCD = M i g图乙中由 F TEG Sin 30 = M 2g,得 F TEG = 2M 2g. 所以上皿=出F TEG 之比;M i 相连，属于“活结”模型，细绳 AC ACD 的角平分线方向；图乙中细绳EG“死结”模型，细绳EG 和细绳GF 的张力M 2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先 分别取 C 点和G 点为研究对象，进甲乙FTEG 2M2.（2）图甲中，三个力之间的夹角都为120 °,根据平衡规律有F Nc=F TAc=M i g,方向与水平方向成30°,指向右上方.（3）图乙中，根据平衡规律有F TEG Sin 30 = M2g,F TEG cos 30 = F NG,所以F NG=M2gcot 30 = y{3M2g,方向水平向右.【答案】（1）2Ml；（2）M i g，方向与水平方向成30。
模型02 死结与活结
模型02 活结与死结(解析版)死结:可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。
“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
活结:可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。
“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。
绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。
【典例1】 [2017·全国卷Ⅲ]一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm 的两点上，弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm ；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A ．86cmB ．92cmC ．98cmD ．104cm 【答案】B【解析】由题可知，挂上钩码后，如图甲所示．此时弹性绳长度为100cm ，则θ＝37°，sinθ＝0.6.对结点O 进行受力分析如图乙所示，则由图乙得2Tsinθ＝mg ，当将两端缓慢移动至同一点时，由受力分析可得：2T′＝mg ，由弹性绳上弹力为F ＝kx 得出T x ＝T′x′，由题可知x ＝100cm －80cm ＝20cm ，则移动后弹性绳伸长长度为x′＝12cm ，那么弹性绳总长度变为L ＝L0＋x′＝92cm ，B 正确．【变式训练1】（2019·天津卷）2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。
为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。
下列说法正确的是A ．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B ．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度C ．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下D．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布【答案】C【解析】A、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A错误；B、由图甲可知，当索塔高度降低后，α变大，cosα变小，故T变大，故B错误C、由B的分析可知，当钢索对称分布时，，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确D、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要，钢索AC、AB的拉力F AC、F AB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D错误；综上分析：答案为C。
绳上的“死结”和“活结”模型
A
B
m
小结
要点三 绳上的“死结”和“活结”模型
再见！
A
B
m
二、“活结”
“活结”可理解为把绳子分成两段， 且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般 是由绳子跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩 而形成的。
例2.一长为5m轻绳的两端分别固定在水平方向 距离为4m的A、B两点，在一个质量可忽略的动 滑轮的下方悬挂一个质量为m=1kg的重物，现将 动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到新的平 衡时，求绳AO、BO中的拉力大小。
绳上的“死结”和“活结”模型
复习回顾
解决平衡问题的基本方法
例1.一轻绳的两端分别固定在水平方向的A、B 两点，现用另一轻绳将一物体系于O点，绳AO与 水平方向夹角α=370,绳BO与水平方向夹角 β=530，绳OC悬挂质量为m=1kg的物体。求绳 AO,BO中拉力的大小。（sin370=0.6,cos370=0.8）
例2.一长为5m轻绳的两端分别固定在水平方向 距离为4m的A、B两点，在一个质量可忽略的动 滑轮的下方悬挂一个质量为m=1kg的重物，现将 动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到新的平 衡时，求绳AO、BO中的拉力大小。
A
B
m
例2.一轻绳的两端分别固定在水平方向的A、B 两点，在一个质量可忽略的动滑轮的下方悬挂 一个质量为m的重物，现将动滑轮和重物一起挂 到细绳上，在达到新的平衡时，则 （1）绳AO、BO中的拉力是否相等？ （2）达到新的平衡时，绳的最低点为O,AO、BO 与水平方向间的夹角是否相等？
Aα
βB O C
Aα
FA
FB
βB O C
FC
合Bm gcos8N
效果分解法
Aα
βB O C
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模型02 活结与死结(解析版)死结:可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。
“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
活结:可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。
“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。
绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。
【典例1】[2017·全国卷Ⅲ]一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)() A．86cm B．92cm C．98cm D．104cm【答案】B【解析】由题可知，挂上钩码后，如图甲所示．此时弹性绳长度为100cm，则θ＝37°，sinθ＝0.6.对结点O 进行受力分析如图乙所示，则由图乙得2Tsinθ＝mg，当将两端缓慢移动至同一点时，由受力分析可得：2T′＝mg，由弹性绳上弹力为F＝kx得出Tx＝T′x′，由题可知x＝100cm－80cm＝20cm，则移动后弹性绳伸长长度为x′＝12cm，那么弹性绳总长度变为L＝L0＋x′＝92cm，B正确．【变式训练1】（2019·天津卷）2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。
为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。
下列说法正确的是A．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度C．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下D．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布【答案】C【解析】A、以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A错误；B、由图甲可知，当索塔高度降低后，α变大，cosα变小，故T变大，故B错误C、由B的分析可知，当钢索对称分布时，，钢索对索塔的合力竖直向下，故C正确D、受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要，钢索AC、AB的拉力F AC、F AB进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D错误；综上分析：答案为C。
【典例2】（2019·西南名校联盟模拟）两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA、OB与水平面的夹角分别为α、β，已知α<β，M、m均处于静止状态。
则A．水平面一定是粗糙的B．水平面可能是光滑的C ．OA 绳的拉力大于OB 绳的拉力D ．OA 绳的拉力等于OB 绳的拉力【答案】A【解析】对O 点受力分析，由平行四边形定则可知，OA 绳的拉力小于OB 绳的拉力，选项CD 错误；对物体m 而言，因向右的绳的拉力大于向左的绳的拉力，可知m 受到向左的摩擦力，即水平面一定是粗糙的，选项A 正确，B 错误。
【变式训练2】（2019·山东省聊城市高三下学期三模）在港珠澳大桥建设中，将一个根直径22 m ，高40.5 m 的钢筒，打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界记录。
钢筒质量为M ，起重机用10根对称分布的、长为22 m 的钢索将其吊起，静止于空中。
则每根钢索受到的拉力大小约为A ．10MgB ．315MgC ．320MgD ．233Mg 【答案】B【解析】由于钢筒的直径为22 m ，钢索的长为22 m ，则每两根钢索与直径构成等边三角形，所以每根钢索与竖直方向的夹角为30；设每根钢索受到的拉力大小为F ，竖直方向根据平衡条件可得，解得：315F Mg ，B 正确。
【典例3】（2019·湖南省长沙市第一中学高三第八次月考）《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV 的高压线上带电作业的过程。
如图所示，绝缘轻绳OD 一端固定在高压线杆塔上的O 点，另一端固定在兜篮上。
另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C 点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。
身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C 点运动到处于O 点正下方E 点的电缆处。
绳OD 一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m ，不计一切阻力，重力加速度大小为g 。
关于王进从C 点运动到E 点的过程中，下列说法正确的是A．工人对绳的拉力一直变大B．绳OD的拉力一直变小C．OD、CD两绳拉力的合力大小等于mgD．当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为33 mg【答案】CD【解析】A．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示，绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。
根据几何知识知：θ+2α=90°，由正弦定理可得F1增大，F2减小，A错误；B．根据选项A的分析，B错误；C．两绳拉力的合力大小等于mg，C正确；D．α=30°时，θ=30°，可求出23 3F mg，D正确。
【变式训练3a】（2019·河北衡水中学三下学期模考）如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b，另一端与套在水平细杆上的小球a连接。
在水平拉力F作用下小球a从图示虚线位置开始缓慢向右移动（细绳中张力大小视为不变）。
已知小球b的质量是小球a的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a与细杆间的动摩擦因数为3。
则下列说法正确的是A ．当细绳与细杆的夹角为60°时，拉力F 的大小为（2–3）mgB ．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增大C ．拉力F 的大小一直增大D ．拉力F 的大小先减小后增大 【答案】AC 【解析】设小球a 的质量为m ，则小球b 的质量为2m ，在缓慢移动的过程中，两小球都处于平衡状态，绳子的拉力，当细绳与细杆的夹角为60°时，对小球a 受力分析如图所示，则在水平方向上有，已知2b a m m =，在竖直方向上有，联立解得，两段绳子的拉力大小不变，但夹角变大，所以合力变小，故支架对轻滑轮的作用力减小，B 错误；绳子与轻杆方向的夹角越来越小，根据，可知N 越来越大，在水平方向上，即摩擦力越来越大，cos T θ⋅越来越大，故拉力F 的大小一直增大，C 正确D错误。
【变式训练3b 】（2019·湖北省武汉市武昌区高三调研考试）如图所示，竖直杆固定在木块C 上，两者总重为20 N ，放在水平地面上。
轻细绳a 连接小球A 和竖直杆顶端，轻细绳b 连接小球A 和B ，小球B 重为10 N 。
当用与水平方向成30°角的恒力F 作用在小球B 上时，A 、B 、C 刚好保持相对静止且一起水平向左做匀速运动，绳a 、b 与竖直方向的夹角分别恒为30°和60°，则下列判断正确的是A ．力F 的大小为10 NB ．地面对C 的支持力大小为40 NC ．地面对C 的摩擦力大小为10 ND ．A 球重为10 N【答案】AD【解析】AD 、以B 为研究对象受力分析，水平方向受力平衡，有：，解得：b T F =，竖直方向受力平衡，则有：，解得：，以A 为研究对象受力分析，竖直方向上有：，水平方向：，联立得：A B m m =，即A 球重为10N ，故AD 正确；BC 、以ABC 整体为研究对象受力分析，水平方向：，竖直方向：，解得：N ＝35N ，故BC 错误。
【典例4】如图所示,小方块代表一些相同质量的钩码,图甲中O 为轻绳之间连接的结点,图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码,两装置处于静止状态。
现将图甲中右边滑轮的端点B 右移一点,图乙中的端点B 向上移动一点(图乙中的绳长不变),则关于θ角和OB 绳的张力F 的变化,下列说法正确的是( )。
甲 乙A .图甲、乙中的θ角均增大,F 均不变B .图甲、乙中的θ角均不变,F 均不变C .图甲中θ角增大;图乙中θ角不变,张力F 均不变D .图甲中θ角减小,F 不变;图乙中θ角增大,F 减小【答案】B【解析】图甲中,根据钩码个数,O点所受的三个力正好构成直角三角形,若端点B沿虚线右移一点,三力大小不变,根据力的合成法则,可知三力方向不变,即夹角θ不变;图乙中,因滑轮光滑,且绳子中的张力相等,则A、B 两端的力总是相等的,因此合力平分A、B绳的夹角,即使端点B稍上移,绳子张力大小F仍不变,则根据力的合成法则,可知A、B绳夹角不变,则θ角不变,B项正确,A、C、D三项错误。
【变式训练4】(多选)如图所示,质量为M的斜劈放置在水平地面上,细线绕过滑轮O1、O3连接A、B物体,连接A的细线与斜劈平行,滑轮O3由细线固定在竖直墙O处,滑轮O1用轻质杆固定在天花板上,动滑轮O2跨在细线上,其下端悬挂质量为m的物体C,初始整个装置静止,不计细线与滑轮间摩擦,下列说法正确的是()。
A.若增大m,A、斜劈仍静止,待系统稳定后,细线张力大小不变B.若增大m,A、斜劈仍静止,待系统稳定后,地面对斜劈的摩擦力变大C.若将悬点O上移,A、斜劈仍静止,待系统稳定后,细线与竖直墙夹角变大D.若将悬点O上移,A、斜劈仍静止,待系统稳定后,地面对斜劈的摩擦力不变【答案】AD【解析】若增大m,A、斜劈仍静止,先对物体B分析,受重力和拉力而平衡,说明细线的拉力大小保持不变;再对A和斜劈整体分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,根据平衡条件可知,摩擦力等于拉力的水平分力,由于拉力不变,故地面对斜劈的摩擦力不变,A项正确,B项错误。
若将悬点O上移,A、斜劈仍静止,细线的拉力依然等于物体B的重力,大小不变;先分析C,由于重力不变,两个拉力的大小也不变,故根据平衡条件可知,两个拉力的方向不变;再分析滑轮O3,受三个拉力,由于两个拉力的大小和方向不变,故根据平衡条件可知,第三个拉力的方向也不变,细线与竖直墙的夹角不变,故C项错误。
最后分析A和斜劈整体,受重力、支持力、拉力和摩擦力,根据平衡条件可知,摩擦力等于拉力的水平分力,由于拉力不变,故地面对斜劈的摩擦力不变,D项正确。
【典例5】(多选)如图所示,A、B都是重物,A被绕过小滑轮P的细线所悬挂,B放在粗糙的水平桌面上;小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点;O'是三根细线的结点,bO'水平拉着重物B,cO'沿竖直方向拉着弹簧;弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略,整个装置处于静止状态,g=10 m/s2。