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2024 高考物理疑难题精讲（16）
动态平衡
【高考题】
1. （2023 高考海南卷）如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是（ ）
A. 工人受到的重力和支持力是一对平衡力
B. 工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力
C. 重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小
D. 重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变
【参考答案】B
【名师解析】
对人受力分析有
则有 FN＋FT= mg
其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A 错误、B 正确；
对滑轮做受力分析有
1
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则有
则随着重物缓慢拉起过程，θ 逐渐增大，则FT逐渐增大，CD 错误。
2. （2022 年1 月浙江选考）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m 的石墩，石墩与水平地面间的
动摩擦因数为
，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为
，则
下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳的合拉力大小为
B. 轻绳的合拉力大小为
C. 减小夹角
，轻绳的合拉力一定减小
D. 轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小
【参考答案】B
【名师解析】对石墩受力分析，由平衡条件可知
，
，
联立解得
，故A 错误，B 正确；拉力的大小为
2
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，
其中
，可知当
时，拉力有最小值，即减小夹角
，轻绳的合拉力不一定减小，故C
错误；
摩擦力大小为
，可知增大夹角
，摩擦力一直减小，当
趋近
于90°时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力不是最小，故D 错误。
3. （2022 高考辽宁物理）如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝
与竖直方向夹角分别为
。用
分别表示
的拉力，则（ ）
A.
竖直分力大于
的竖直分力
B.
的竖直分力等于
的竖直分力
C.
的水平分力大于
的水平分力
D.
的水平分力等于
的水平分力
【参考答案】D
【命题意图】本题考查力的分解/物体平衡条件及其相关知识点.
【名师解析】
此题的模型属于死结,对结点O 受力分析可得，水平方向
即F2的水平分力等于F2的水平分力，选项C 错误，D 正确；
3
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对结点O 受力分析可得，竖直方向
,
解得
,
则F1的竖直分量
,F2的竖直分量
.
F2的竖直分力F2y与F1的竖直分力F1y之差
F2y-F1y=
-
=
因
可知
,选项AB 错误。
4. （2022 高考河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的
点，将木板以底边MN
为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过
程中（ ）
A. 圆柱体对木板的压力逐渐增大
B. 圆柱体对木板的压力先增大后减小
C. 两根细绳上的拉力均先增大后减小
D. 两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
【参考答案】B
4
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【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。
【名师解析】
设两绳子对圆柱体的拉力的合力为
，木板对圆柱体的支持力为
，绳子与木板夹角为
，从右向左看
如图所示
在矢量三角形中，根据正弦定理
在木板以直线
为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，
不变，
从
逐渐减小到0，又
，且
可知
，则
可知
从锐角逐渐增大到钝角，根据
由于
不断减小，可知
不断减小，
先增大后减小，可知
先增大后减小，结合牛顿第三定律
可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为
，绳子拉力为
，则
可得
，
不变，
逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B 正确，ACD 错误。
【高考模拟题】
1. (2023 鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5 月模拟)如图所示为某独轮车搬运光滑圆柱体的截面图，两
5
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挡板OA、OB 可绕O 点转动，
且保持不变，初始时OB 与水平方向夹角为60°。保持O 点的位
置不变，使两挡板沿逆时针方向缓慢转动至OA 水平。在此过程中关于圆柱体的受力情况，下列说法正确
的是（ ）
A. 挡板OA 对圆柱的作用力一直增大
B. 挡板OA 对圆柱的作用力先增大后减小
C. 挡板OB 对圆柱的作用力一直增大
D. 小车对圆柱的作用力先减小后增大
【参考答案】B
【名师解析】
由题意可知，初始状态两挡板对圆柱弹力均等于mg，重力与两弹力组成闭合三角形，如图
两挡板沿逆时针方向缓慢转动至OA 水平过程中，两挡板弹力夹角不变，则挡板OA 对圆柱的作用力先增大
后减小，挡板OB 对圆柱的作用力逐渐减小。小车对圆柱的作用力等于mg 保持不变。B 正确。
2. （2023 辽宁大连金州高中三模） 如图所示，一圆环套在固定的倾斜光滑杆上，轻绳绕过定滑轮与圆
环相连，整个装置处于同一竖直平面内，现用力F 缓慢拉动轻绳，圆环对杆的弹力大小为FN，在圆环从A
沿杆向上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
6
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A. F 一直增大，FN先减小后增大
B. F 一直增大，FN一直减小
C. F 先减小后增大，FN一直增大
D. F 先减小后增大，FN先减小后增大
【参考答案】A
【名师解析】对圆环受力分析如图所示，圆环受到三个力的作用，三个力平衡，
三个力恰组成一个闭合的三角形，由于重力大小方向不变，支持力方向不变，随拉力的方向该变时，三个
力的动态分析图如图所示，由图可知，在拉力T 达到竖直方向之前，其与竖直方向夹角越来越小，则T
（F）增大，FN减小；在拉力T 越过竖直方向之后，其与竖直方向夹角越来越大，则T（F）仍增大，FN则反
向增大，故A 正确BCD 错误。
3. （2023 陕西师大附中期初检测）如图，绳下端挂一物体，用力 F 拉物体使悬线偏离竖直方向的夹角为
α，且保持其平衡。保持α 不变，当拉力 F 有极小值时，F 与水平方向的夹角 β 应是（ ）
7
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A. 0
B.
C. α
D. 2α
【参考答案】C
【名师解析】
对O 点受力分析，如图所示
转动拉力F，当
时，拉力有最小值，由几何关系可知F 与水平方向的夹角 β 应是α，故选C。
4. （2023 湖南衡阳二模） 如图
为常见的“汽车千斤顶”。当汽车需要换轮胎时，司机将它放在车
身底盘和地面之间，只需摇动手柄使螺旋杆
转动，O、A 之间的距离就会逐渐减小，O、C 之间的距离
就会增大，就能将汽车车身缓缓地顶起来。在千斤顶将汽车顶起来的过程中，下列关于
、
之间的弹
力的说法正确的是（ ）
A.
、
之间的弹力不断变大
B.
、
之间的弹力不断变小
8
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C.
之间的弹力变大、
之间的弹力变小
D.
之间的弹力变小、
之间的弹力变大
【参考答案】B
【名师解析】
对
点进行受力分析，它受到竖直方向的汽车对它的压力，大小等于汽车的重力
；
方向杆的拉力
，
方向的弹力
，
与水平方向夹角为
，可知
当
变大时，
和
均变小。故选B。
5. （2023 云南师大附中模拟）如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B
两点，O 为圆心。O 点下面悬挂一物体M，绳OA 水平，拉力大小为
，绳OB 与竖直方向成30°夹角，拉
力大小为
。将绳OA 沿顺时针缓慢转到竖直方向，此过程中物体始终保持静止状态，则在旋转过程中，
下列说法正确的是（ ）
A.
先减小后增大
B.
逐渐增大
C.
先减小后增大
D.
逐渐减小
【参考答案】AD
【名师解析】
9
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对结点O 受力分析，构建如图所示的矢量三角形，在将绳OA 沿顺时针缓慢转到竖直方向的过程中，可以
看出，
先减小后增大，
逐渐减小，AD 正确。
6. （2023 山东烟台一模）风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐
活动。一平板三角形风筝（不带鸢尾）悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为
，
风筝受到空气的作用力F 垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，
一段时间后，风力增大导致作用力F 增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角
不变，再次平衡后相比于风
力变化之前（ ）
A. 风筝距离地面的高度变大
B. 风筝所受的合力变大
C. 拉线对风筝的拉力变小
D. 拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小
【参考答案】A
【名师解析】
如下图所示为风筝受力示意图，风力为F 时，重力为G，拉线拉力为F2；当风力变大为F1时，重力不变，
拉线拉力变为F3，矢量三角形如图所示，
10
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风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力为零，保持不变，拉线拉力变大，拉线对风筝的拉力与水平方向的
夹角α 变大，设拉线长为L，则风筝距地面高度为
则风筝距离地面的高度变大。
故选A。
7. （2023 湖南张家界模拟）利用物理模型对问题进行分析，是一种重要的科学思维方法。如图甲所示为
拔河比赛时一位运动员的示意图，可以认为静止的运动员处于平衡状态。该情形下运动员可简化成如图乙
所示的一质量分布均匀的钢管模型。运动员在拔河时身体缓慢向后倾倒，可以认为钢管与地面的夹角
逐
渐变小，在此期间，脚与水平地面之间没有滑动，绳子的方向始终保持水平。已知当钢管受到同一平面内
不平行的三个力而平衡时，三个力的作用线必交于一点。根据上述信息，当钢管与地面的夹角
逐渐变小
时，下列说法正确的有（ ）
A. 地面对钢管支持力的大小不变
B. 地面对钢管的摩擦力变大
C. 地面对钢管作用力的合力变大
D. 地面对钢管作用力的合力大小不变
【参考答案】ABC
【名师解析】
11
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对钢管受力分析，钢管受重力G、绳子
拉力T、地面对钢管竖直向上的支持力
、水平向左的摩擦力
，
可知
，
即随着钢管与地面夹角的逐渐变小，地面对钢管支持力的大小不变，地面对钢管的摩擦力变大，故AB 正
确；
对钢管受力分析，可认为钢管受到重力G、绳子的拉力T 和地面对钢管作用力的合力F 三个力，钢管平衡，
三个力的作用线必交与一点，由此可知F 方向沿钢管斜向上，根据共点力平衡条件可知，
，
，当钢管与地面的夹角
逐渐变小，地面对钢管作用力的合力变大，C 正确，D 错误。
8. （2023 福建泉州三模）“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”。一小孩站在水平地面上放风筝，慢慢
地释放拉线，风筝越飞越高，先后经过同一竖直面的
两点，如图所示，若风筝在
两点时，拉线
的张力大小相等，风筝的重力不能忽略，小孩受到的风力不计，则风筝在
点时（ ）
A. 小孩受到地面的支持力比在a 点时的大
B. 小孩受到地面的摩擦力比在a 点时的小
C. 风筝受到的风力方向与在a 点时的相同
12
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D. 风筝受到的风力比在a 点时的大
【参考答案】BD
【名师解析】
根据题意，对小孩受力分析，受重力、地面的摩擦力、地面的支持力和绳子的拉力，如图所示
由几何关系有
风筝在
点时，拉力
的大小不变，与水平面夹角
变大，可知，
变小，
变小，即小孩受到地面的
支持力比在a 点时的小，受到地面的摩擦力比在a 点时的小，故A 错误，B 正确；
根据题意，在
两点分别对风筝受力分析，由共点力平衡的特点可知，风筝受到风力与绳子拉力和风
筝重力的合力等大反向，如图所示
由平行四边形法则可知，风筝受到的风力方向与在a 点时的不同，由于绳子的拉力和风筝的重力大小不变，
在
时两个力间夹角小，则合力大，即风筝受到的风力比在a 点时的大，故C 错误，D 正确。
9. （2023 湖南新高考教研联盟第二次联考）.如图所示，倾角为
、AB 面光滑的斜面体放在水平地
13
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面上，一个重为G 的小球在弹簧秤的水平拉力F 作用下静止在斜面上。现沿逆时针方向缓慢转动弹簧秤，
直到弹簧秤的示数等于初始值，在此过程中，小球与斜面体始终处于静止状态。下列说法正确的是
（ ）
A.力F 先变大后变小
B.地面对斜面体的支持力一直变大
C.地面对斜面体的摩擦力一直变小
D.斜面体对小球的支持力一直变大
【参考答案】.C
【名师解析】作出小球受力的矢量三角形，从图中可看出力F 先减小再增大，斜面对球支持力一直减小，
对整体有
，
一直增大，则
一直减小，
，
一直减小。故选C。
10.（2023 天津名校联考） 如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球
对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平
位置．不计摩擦，在此过程中
A. N1始终减小，N2始终增大
B. N1始终减小，N2始终减小
14
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C. N1先增大后减小，N2始终减小
D. N1先增大后减小，N2先减小后增大
【参考答案】B
【名师解析】
对小球进行受力分析如图所示，
设：板与竖直方向夹角为
，则：
，
，随着板顺时针方向转动，
越来越大，因此
N2越来越小，同样
也越来越小，答案B 正确．
考点：共点力作用下物体的平衡，力的合力与分解
11.（2023 陕西师大附中期初检测）如图，绳下端挂一物体，用力 F 拉物体使悬线偏离竖直方向的夹角为
α，且保持其平衡。保持α 不变，当拉力 F 有极小值时，F 与水平方向的夹角 β 应是（ ）
A. 0
B.
C. α
D. 2α
【参考答案】C
【名师解析】
对O 点受力分析，如图所示
15
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转动拉力F，当
时，拉力有最小值，由几何关系可知F 与水平方向的夹角 β 应是α，故选C。
12（2023 河南郑州四中第一次调研）如图所示，一带电小球A 固定于定滑轮的正下方，一根绕过定滑轮的
轻质绝缘细线一端系有一个带同种电荷的小球B，另一端用一拉力T 拉住使小球B 处于静止状态，图示位
置两球球心所在高度相同。设定滑轮与小球B 间的细线与竖直方向的夹角为θ（θ>0），小球A、B 可视为
质点。现缓慢拉动绝缘细线，使小球B 移动一段距离，则在小球B 移动过程中，下列说法正确的是
（ ）
A. 小球A、B 间的距离减小
B. 细线与竖直方向的夹角θ 减小
C. 小球B 的运动轨迹为圆弧
D. 拉力T 先减小再增大
【参考答案】C
【名师解析】
设小球A、B 间的距离记为，小球B 到定滑轮的距离记为
，小球A 与滑轮间的距离记为
，且
为一定
值，以小球B 为研究对象，B 球受力分析如图所示
16
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根据相似三角形有
又
解得
即小球A、B 间的距离为定值，小球B 沿圆周运动，A 错误，C 正确；
小球B 沿圆周运动一段距离，细线与竖直方向的夹角θ 先增大后减小，B 错误；
根据受力分析可得
随着细线的缩短，拉力T 逐渐减小，D 错误。故选C。
13. （2023 上海七宝模拟）如图，一带电小球a 固定，a 正上方
处有一小定滑轮。绝缘细线绕过定滑
轮与另一带电小球b 连接。开始时a、b 两球间距为l，位于同一水平面并处于静止状态。现缓慢向左拉动
细线，在a、b 连线转至与水平面成
的过程中，两小球间相互作用力（ ）
A. 不变
B. 逐渐增大
C. 先减小后增大
D. 逐渐减小
17
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【参考答案】A
【名师解析】
根据题意，设小球
带电量为
，小球
的带电量为
，缓慢移动前，对小球
受力分析，如图所示
其中
由相似三角形有
现缓慢向左拉动细线，在a、b 连线转至与水平面成
的过程中，小球
运动到某处时，与小球
的距离
为，对小球
受力分析，如图所示
其中
由相似三角形有
可得
即在a、b 连线转至与水平面成
的过程中，两小球间的距离不变，两小球间相互作用力不变。
18
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故选A。
14. （2023 河北九师联盟质检）如图所示，长度为
的木棒一端支在光滑竖直墙上的A 点，另一端B 点被
轻质细线斜拉着挂在墙上的C 点而处于静止状态，细线与木棒之间的夹角为
，A、C 两点之间的距离为
，
墙对木棒的支持力为F，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 细线与竖直墙之间的夹角的正弦值为
B. 木棒受到三个力（或延长线）可能不交同一点
C. 细线对木棒的拉力大小为
D. 木棒的质量为
【参考答案】C
【名师解析】
设细线与竖直墙之间的夹角为
，在△ABC 中由正弦定理可得
解得
，故A 错
误；
19
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根据共点力平衡的原理，木棒受到的三个力（或延长线）一定交于同一点，故B 错误；
设细线的拉力为T，木棒的质量为m，对木棒受力分析如图，由力的平衡条件有
，
结合
综合解得
，
，故C 正确，D 错误。
15．. (2022 广东潮州二模)新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收，自
动采棉机将棉花打包成圆柱形棉包，然后平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型，质量
为m 的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为
固定不变，“V”型挡板可绕P 轴在竖直面内转动，
使BP 板由水平位置逆时针缓慢转动，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，下列说法
正确的是（ ）
20
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A. 棉包对AP 板的压力一直减小
B. 棉包始终受到三个力的作用
C. 在AP 板转到水平前，BP 板与AP 板对棉包的作用力的合力不变
D. 当BP 板转过
时，棉包对BP 板的作用力大小为mg
【参考答案】C
【名师解析】
如图所示，设BP 板转动的角度为θ （0 ＜θ ＜60° ），棉包的重力为mg ，根据正弦定理有,
,当θ 从0 增到到60°的过程中，AP 板对棉包的支持力F2一直增大，则棉包
对AP 板的压力一直增大，故A 错误；当BP 板或AP 板处于水平状态时，棉包受重力和支持力这两个力作用，
故B 错误；在AP 板转到水平前，BP 板与AP 板对棉包的作用力的合力始终与棉包的重力平衡，所以合力不
变，故C 正确；当BP 板转过
时，AP 处于水平状态，此时棉包对BP 板的作用力大小为零，故D 错误。
16．（2023 江西红色十校第一次联考）某中学举行趣味运动会时，挑战用一支钢尺取出深盒子（固定
不动）中的玻璃球，该游戏深受大家喜爱，参与者热情高涨。游戏中需要的器材和取球的原理分别如
图甲和图乙所示。若忽略玻璃球与盒壁、钢尺间的摩擦力，在不损坏盒子的前提下，钢尺沿着盒子上
21
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边缘某处旋转拨动（钢尺在盒内的长度逐渐变短），使玻璃球沿着盒壁缓慢上移时，下列说法正确的
是（ ）
A．钢尺对玻璃球的弹力逐渐减小
B．钢尺对玻璃球的弹力先增大后减小
C．盒壁对玻璃球的弹力逐渐减小
D．盒壁对玻璃球的弹力先减小后增大
【参考答案】AC
【名师解析】对玻璃球的受力分析如图所示，玻璃球受重力G，左侧钢尺对玻璃球的弹力
，盒壁对玻璃
球的弹力
，玻璃球在3 个力作用下处于动态平衡，玻璃球沿着纸盒壁缓慢上移时，利用图解法可知，
和
均逐渐减小，A、C 项正确，B、D 项错误。
17. （2023 银川一中第一次月考）如图所示，物体M 用两根绳子悬挂，开始时绳OA 水平，现将两绳同时
顺时针转过90°，且保持两绳之间的夹角α（α＝150°）不变，物体保持静止状态，在旋转过程中，设绳OA
的拉力为FOA，绳OB 的拉力为FOB，则下列说法不正确的是（ ）
22
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A. FOA先减小后增大
B. FOA先增大后减小
C. FOB逐渐减小
D. FOB最终变为零
【参考答案】A
【名师解析】
结点O 受三个力作用处于平衡状态，FOA和FOB夹角α＝150°始终不变。作该矢量三角形的外接圆，如图所示，
FOA矢量箭头将始终落在圆周上。初始时刻，FOB恰好为其外接圆的直径，故FOB逐渐减小，当绳OA 转过90°
处于竖直位置时FOB＝0
由图可知，FOA顺时针转过90°，先增大后减小。故A 说法错误，符合题意；BCD 说法正确，不符合题意。
故选A。
18. （2023 重庆八中高三入学考试）房屋装修工人常用如图所示的简易方式运送材料，图中C 为光滑定滑
轮。为了保证材料不碰触窗台A、B，需要一人在楼下用一根绳子拽拉，保证材料竖直向上缓慢上升。假定
人的位置不变，则在运送过程中（ ）
A. OC 绳和OD 绳
拉力均逐渐增大
23
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B. OC 绳和OD 绳的拉力均逐渐减小
C. OC 绳的拉力逐渐增大，OD 绳的拉力逐渐减小
D. OC 绳的拉力逐渐减小，OD 绳的拉力逐渐增大
【参考答案】A
【名师解析】
根据平衡条件得知两绳拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反，保持不变；
结点与竖直墙壁保持一定的距离，在建筑材料被缓慢提起的过程中OC 绳逆时针旋转，其与竖直方向夹角
变大，OD 绳逆时针旋转，与竖直方向夹角减小。则力图如下
由图知两根绳子上的拉力F1和F2均增大，故A 正确，BCD 错误。
【点睛】材料缓慢竖直上升处于动态平衡状态，根据平行四边形定则作出物体受到的合力，然后答题。
19.如图所示,在直角框架MQN 上,用轻绳OM、ON 共同悬挂一个物体,物体的质量为m,ON 呈水平状态.现让
框架沿逆时针方向缓慢旋转90°,在旋转过程中,保持结点O 位置不变①,则下列说法正确的是
A.绳OM 上的力一直在减小
B.绳OM 上的力先减小再增大
C.绳ON 上的力先增大再减小
D.绳ON 上的力一直在增大
【参考答案】AC
【名师解析】解法一 辅助圆法
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解法二 拉密定理法
【名师点拨】①在旋转过程中,保持结点O 位置不变，可以理解为以结点O 为转轴，直
角框架沿逆时针方向缓慢旋转。
【知识拓展】拉密定理：同一平面内，当三个共点力的合力为零时，其中任意一个力与其它两个力夹角正
弦的比值相等，即
。其实质就是正弦定理的变形。
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