《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

2.（2024·河北衡水模拟）如图4所示，装卸工人利用斜面将一质量为m、表面光滑的油桶缓慢地推到汽车上。在油桶上移的过程中，人对油桶推力的方向由与水平方向成60°角斜向上逐渐变为水平向右，已知斜面的倾角为$\theta =30^{\circ}$，重力加速度为g，则关于工人对油桶的推力大小，下列说法正确的是 （ ）

A.不变
B.逐渐变小
C.逐渐变大
D.最小值为$\frac{mg}{2}$

答案：
D　[分析油桶的受力情况，油桶受重力、斜面的支持力和推力，因工人缓慢地将油桶推到汽车上，油桶处于动态平衡状态，由三角形定则作出力的动态变化过程，如图所示，推力F由与水平方向成60°角斜向上逐渐变为水平向右的过程中，推力先变小后变大，最小时推力F和支持力F_{N}垂直，即沿斜面方向，此时最小值为$\frac{mg}{2}$，D正确。]

例3 如图5所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中，手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力$F_N$的大小变化情况是（ ）

A.F不变，$F_N$增大 B.F不变，$F_N$减小
C.F减小，$F_N$不变 D.F增大，$F_N$减小

答案：
C　[小球沿圆环缓慢上移可看成小球始终受力平衡，对小球进行受力分析，作出受力示意图如图所示，由三角形相似，得$\frac{G}{R}$=$\frac{F}{AB}$=$\frac{F_{N}}{R}$，当A点上移时，半径R不变，AB长度减小，故F减小，F_{N}不变，故C正确。]

例4（2024·重庆南开中学期中）某中学为增强学生体魄，组织学生进行多种体育锻炼。在某次锻炼过程中，一学生将铅球置于两手之间，其中两手之间夹角为60°。保持两手之间夹角不变，将右手由图8所示位置缓慢旋转60°至水平位置。不计一切摩擦，则在转动过程中，下列说法正确的是 （ ）

A.右手对铅球的弹力增大
B.右手对铅球的弹力先增大后减小
C.左手对铅球的弹力增大
D.左手对铅球的弹力先增大后减小

答案：
法一　矢量圆法
以铅球为研究对象，受重力G、右手对铅球的弹力为F_{1}和左手对铅球的弹力为F_{2}，受力分析如图所示，缓慢旋转过程中处于平衡状态，则将三力平移后构成一首尾相连的三角形，两手之间夹角保持60°不变，则两力之间的夹角保持120°不变，则在三角形中，F_{1}与F_{2}夹角保持60°不变，重力G的大小方向不变，作出力三角形的外接圆，根据弦所对的圆周角都相等，则右手由图示位置缓慢旋转60°至水平位置过程中力的三角形变化如图所示，分析可得F_{1}开始小于直径，当转过30°时F_{1}等于直径，再转时又小于直径，所以F_{1}先增大后减小，F_{2}开始就小于直径，转动过程中一直减小，选项B正确。
法二　正弦定理法
以铅球为研究对象，受重力G、右手对铅球的弹力为F_{1}及左手对铅球的弹力为F_{2}，受力分析如图所示，缓慢旋转过程中处于平衡状态，则将三力平移后构成一首尾相连的三角形，两手之间夹角保持60°不变，右手由图示位置缓慢旋转的角度设为θ，转动过程始终处于平衡状态，根据正弦定理有$\frac{G}{\sin60^{\circ}}$=$\frac{F_{1}}{\sin(60^{\circ}+\theta)}$=$\frac{F_{2}}{\sin(60^{\circ}-\theta)}$，右手由图示位置缓慢旋转60°至水平位置过程中θ由0°变为60°，$\sin(60^{\circ}+\theta)$先变大再变小，所以F_{1}先增大后减小，$\sin(60^{\circ}-\theta)$一直变小，所以F_{2}一直减小，选项B正确。]