【共点力作用下物体的平衡】是物理学中的一个重要概念,尤其在高中物理学习中占有核心地位。在解决这类问题时,需要理解力的合成与分解、牛顿第二定律以及平衡条件。共点力指的是作用在物体同一点或可视为同一点的多个力,当这些力的矢量和为零时,物体处于平衡状态。
题目1中提到的场景涉及到库仑力和重力的平衡。小球A与B之间的库仑力F库遵循库仑定律F库=k*q1*q2/r²,其中k为静电力常量,q1和q2分别为两个带电小球的电量,r为两球心间的距离。当细线上的拉力为零时,意味着库仑力等于重力的分力,即k*q²*sinθ/(d/2)² = mg*sinθ,由此可以推导出选项B和C的正确性。
题目2考察的是人体在斜面上的平衡问题。人静躺时,受到的重力G应与椅子对人支持力的合力平衡,所以合力大小为G,方向竖直向上,选项A正确。
题目3涉及小球在斜面上无摩擦滑动的情况。小球受重力、支持力FN和绳子拉力FT的作用,当细绳接近水平时,FT会先减小后增大,FN则始终增加,选项D正确。
题目4是一个关于静态摩擦力的问题,小球在木板与墙之间,受到墙的反作用力N1和木板的反作用力N2。以木板与墙连接点为轴旋转木板,N1随角度变化而变化,N2在转到水平位置时会经历先减小后增大的过程,因此选项B正确。
在解决这类平衡问题时,通常需要画出力的矢量图,应用正交分解法,利用三角函数关系来求解各力的大小。同时,要留意动态变化中的力平衡,比如在斜面体缓慢移动时,物体所受的支持力和拉力会随角度变化而变化,这要求学生具备良好的动态分析能力。在实际解题中,要特别注意力的方向和大小的判断,确保所有力都在平衡状态下。