动态平衡问题专项练-2025届高考物理一轮复习备考

动态平衡问题 一、单选题 1．如图所示，一质量为m的光滑小球放置在倾角为θ的固定斜面上，用垂直于斜面的挡板挡住，挡板绕O点顺时针缓慢地转向竖直位置的过程中，下列判断正确的是（　　） A．小球对挡板的压力先减小后增大 B．小球对挡板的压力逐渐增大 C．小球对斜面的压力先减小后增大 D．小球对斜面的压力一直减小 2．新疆是我国最大的产棉区。自动采棉机能够在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，并通过后侧可以旋转的支架将其平稳放下（如图甲所示）。放置棉包的过程可以简化为如图乙所示模型，棉包放在“V”型挡板上，BP板水平，两板间夹角开始为120°，先让BP板绕P轴在竖直面内逆时针缓慢转动30°，再使两板保持夹角不变的同时在竖直面内逆时针缓慢传动60°。忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，下列说法正确的是（　　） A．在BP板转动前，AP板对棉包的支持力不为零 B．在只有BP板转动的过程中，棉包对BP板的压力先减小后增大 C．在卸下棉包的整个过程中，棉包对BP板的压力一直在减小 D．在卸下棉包的整个过程中，棉包对BP板的压力一直在增大 3．如图所示，用一水平力将两铁块和B紧压在竖直墙上保持静止，下列说法中正确的是（　　） A．A、B均受4个力 B．若增大，则AB间摩擦力增大 C．若增大，则B对墙的摩擦力增大 D．对B的摩擦力和墙对B的摩擦力方向相反 4．一轻质杆两端分别固定有质量均为m的小球A、B，两小球由细线OE、FC悬挂于水平天花板及竖直墙壁上，如图所示。OE和FC的拉力分别用和表示，初始时，与竖直方向的夹角，水平。现保持轻杆位置不变，将细线FC的C端缓慢上移至FC与水平方向成角的位置的过程中，下列说法正确的是（　　） A．一直减小且减小了 B．一直减小且减小了 C．先减小后增大，其最小值为 D．轻杆的弹力一直减小，其最小值为 5．两只质量相同的蚂蚁a、b（可视为质点）在半球形碗内从底部缓慢向上爬，某时刻处在如图所示位置，此时蚂蚁a与蚂蚁b相比（    ） A．受到的合力大 B．受到碗的作用力大 C．受到碗的支持力大 D．受到碗的摩擦力大 6．工地上有一种如图甲所示的搬运小车，前方挡板与小车平面垂直，每次总需要把小车平面放至竖直才能将货物卸下，某工友对其做了改进，将前方挡板与小车平面的夹角改为角，如图乙所示，这样不用再将小车平面放至竖直就可将货物卸下。某次使用改进后的小车搬运圆柱体货物，卸货时，挡板从与地面成角缓慢转至水平过程中，下列说法正确的是（    ） A．小车平面对货物的弹力增大 B．小车平面对货物的弹力先增大后减小 C．挡板对货物的弹力增大 D．挡板对货物的弹力先减小后增大 7．如图小明同学静止悬挂在单杠上，下列说法中正确的是（    ） A．小明一定受到三个力的作用 B．小明受到的支持力是因为手指的形变产生的 C．两手臂间夹角越小，小明受到单杠作用力越小 D．两手臂间夹角越大，小明每只手受到摩擦力越大 8．如图所示，小球在F作用下处于静止状态。现保持不变，缓慢转动F，下列说法中正确是（　　） A．细线拉力始终不变 B．F可以竖直向下 C．F可以竖直向上 D．当F转到水平位置时最小 二、多选题 9．一竖直放置的轻质圆环静止于水平面上，质量为m的物体用轻绳系于圆环边缘上的A、B两点，结点恰位于圆环的圆心O点。已知物体静止时，AO绳水平，BO绳与AO绳的夹角为。现使圆环沿顺时针方向缓慢滚动，在AO绳由水平转动至竖直的过程中（　　） A．AO绳中的拉力一直增大 B．AO绳中最大拉力为 C．BO绳中的拉力先减小后增大 D．BO绳中最小拉力为0 10．如图所示，A、B两个物块用绕过定滑轮的细线连接，物块B放在水平面上，物块A悬吊着，物块A的质量为m，定滑轮与物块B间的细线与竖直方向的夹角为θ，现给物块A施加一个水平向右的拉力，使物块A缓慢移动，物块B始终保持静止，重力加速度为g，在物块A向右缓慢移动过程中（　　） A．拉力F变大 B．物块B对地面的压力越来越大 C．地面对物块B的摩擦力越来越小 D．当悬吊物块A的细线与竖直方向的夹角也为θ时，细线对滑轮的作用力等于2mg 11．如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，悬吊一个质量为M的小球B，今用一水平力F缓慢地拉起B，A仍保持静止不动，设圆环A受到的支持力为FN，静摩擦力为Ff，此过程中(　　) A．绳子的拉力不变 B．FN不变 C．Ff一直减小 D．F一直变大 12．如图所示，一条细线一端与地板上的物体 B 相连，另一端绕过质量不计的滑轮与小球A 相连，滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的点，细线与竖直方向夹角为α，物体B始终保持静止，则（　　） A．悬挂滑轮的细线的弹力一定大于小球A的重力 B．若物体B的质量越大，则B对地面的摩擦力越大 C．若将点缓慢右移少许，则B对地面的压力将增大 D．若小球A的质量越小，则B对地面的摩擦力越小 三、实验题 13．某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端水平向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A、B的拉力、的大小，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细绳的方向。 (1)图中弹簧测力计A的示数为 N。 (2)下列做法中正确的是（    ） A．实验需要测量重物M的重力大小 B．细线方向应与木板平面平行 C．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 D．只用一个弹簧测力计一定无法完成实验 (3)若保持、的夹角及O点位置不变，从弹簧测力计B水平方向开始，使弹簧测力计A、B均沿顺时针缓慢转动至弹簧测力计A水平，则在整个过程中关于弹簧测力计A、B的读数变化情况是______（填选项前的字母）。 A．A增大，B减小 B．A减小，B增大 C．A增大，B先增大后减小 D．A减小，B先增大后减小 四、解答题 14．如图所示，所受重力的物块悬挂在绳PA和PB的结点上，PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示。试求:（，，重力加速度g取） (1)BP绳上的拉力大小； (2)木块所受斜面的弹力和摩擦力的大小； (3)现在王瑞琰同学手拉绳子B点顺时针旋转。旋转过程中保持P点位置不变，问AP、BP两根绳子拉力如何变化？ 15．如图所示，一根弹性细绳原长为，劲度系数为k，将其一端穿过一个光滑小孔O（其在水平地面上的投影点为），系在一个质量为m、可视为质点的滑块A上，A放在水平地面上，小孔O离绳固定端的竖直距离为，离水平地面高度为h（h<mg/k），滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的μ倍。问： （1）当滑块与O′点距离为r时静止，弹性细绳对滑块A的拉力为多大？若滑块再向右移动一点距离，判断地面对滑块的支持力如何变化？ （2）滑块处于怎样的区域内时可以保持静止状态？ 16．如图，一台重为250N的空调外机，用两个相同的三角形OAB支架固定在外墙上，空调外机作用在每一个支架的横梁和斜梁的连接点O上的力为重力的，方向竖直向下。横梁AO水平，斜梁BO跟横梁的夹角为30°，不计横梁AO和斜梁BO的重力。则： （1）横梁对O点的拉力沿OA方向，斜梁对O点的弹力沿BO方向，这两个力各有多大； （2）如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时横梁和斜梁对O点的作用力大小分别将如何变化？ 参考答案： 1．A 对光滑小球受力分析，受重力mg，斜面的支持力，挡板的支持力，挡板绕O点顺时针缓慢地转向竖直位置的过程中，由力的平衡条件和力合成的三角形定则可得如图所示力的平衡图，可知斜面的支持力与挡板的支持力的合力与重力平衡，由解析图可知，挡板转动时，斜面的支持力方向不变，大小一直增大；挡板的支持力先减小后增大，由牛顿第三定律可知，小球对斜面的压力一直增大，小球对挡板的压力先减小后增大。 2．C A．由图乙可知，在BP板转动前，棉包只受重力和BP板的支持力，二力平衡，AP板对棉包的支持力是零，否则棉包不能平衡，A错误； B．在BP板转动前，BP板对棉包的支持力是，BP板绕P轴开始转动到30°角时，对棉包受力分析。由平衡条件和力合成的三角形定则可得，两板对棉包作用力的合力如图甲所示，由图可知，在只有BP板转动的过程中，由牛顿第三定律可知，棉包对BP板的压力一直减小，B错误； CD．当两板同时转动时，两弹力交点在以重力为直径的圆弧上逆时针向下移动，如图乙，棉包对BP板的压力在减小，选项C正确D错误。 3．D AD．铁块A处于静止状态，受重力、B对A的弹力、水平力、B对A竖直向上的摩擦力4个力作用，铁块B受重力、A对B的压力与摩擦力、墙对B的支持力与摩擦力5个力的作用，根据牛顿第三定律可知铁块A对B施加竖直向下的摩擦力，整体分析可知墙对B的摩擦力向上，则对B的摩擦力和墙对B的摩擦力方向相反，故D正确，A错误； B．铁块A处于静止状态，故受到的合外力为零，则有B对铁块A施加的摩擦力等于铁块A的重力，增大，铁块A和B之间的摩擦力不变，故B错误； C．对整体分析可知，墙壁对B的摩擦力等于两铁块的重力，若增大，B对墙的摩擦力不变，故C错误； 4．D A．取两小球及轻杆整体为研究对象，整体受重力2mg、细线OE的拉力及细线FC的拉力作用处于平衡状态。此三力满足图甲所示关系，当C端缓慢上移时，由图知细线OE的拉力一直减小，最初其大小为 移动后其大小为 减小了，故A错误； BC．由图甲知细线FC的拉力先减小后增大，其最小值为 故BC错误； D．取A球为研究对象，其所受重力、细线OE的拉力及轻杆的弹力F满足图乙所示关系，因为末态时OE的拉力大小为 所以最后杆的弹力正好沿水平方向，由图乙知杆的弹力一直在减小，最小值为 故D正确。 5．D A．由于蚂蚁缓慢运动，受力平衡，合力均为零，故A错误； B．蚂蚁受到碗的作用力与重力等大反向，因此蚂蚁受到碗的作用力一样大，故B错误； CD．设蚂蚁和球心的连线与竖直方向的夹角为θ，则 ，θ越大，越小，越大，故C错误，D正确。 6．C 对货物受力分析，如图所示 由拉密定律可知 AB．挡板从与地面成角缓慢转至水平过程中，图中由钝角逐渐增大，则逐渐减小，由可知，逐渐减小，即小车平面对货物的弹力一直减小，故AB错误； CD．挡板从与地面成角缓慢转至水平过程中，图中由钝角逐渐减小至直角，则逐渐增大，由可知，逐渐增大，即挡板对货物的弹力一直增大，故C正确，D错误。 7．D A．当两只手竖直时，小明受到自身重力和单杆对小明的支持力这两个力的作用，故A错误； B．小明受到的支持力是因为施力物体单杆的形变产生的，故B错误； C．小明受到单杠作用力始终等于重力，与两手臂间夹角无关，故C错误； D．设两只手臂间的夹角为，竖直方向有 每只手受到的摩擦力为 所以两手臂间夹角越大，N越大，小明每只手受到摩擦力也越大，故D正确。 8．C 以小球为研究对象，小球受到重力G、力F和细线对小球的拉力T，由于小球静止不动，则T与F的合力与G等值反向，如图 根据图解法可知，当拉力F与细线垂直时最小，当F竖直向上时，绳子拉力为0。 9．BD AC．物体始终保持静止，合力为零，由于重力不变，以及和夹角不变，则 则mg、、构成封闭的矢量三角形如图所示 可知在AO绳由水平转动至竖直的过程中，AO绳中的拉力先增大后减小，BO绳中的拉力一直减小。故AC错误； B．当为直径时，最大，AO绳中最大拉力为 故B正确； D．在AO绳竖直时，BO绳中拉力最小，为零。故D正确。 10．AD A．对物块A进行受力分析，作出受力动态三角形，如图所示    可知，当物块A缓慢向右移动时，拉力与绳的弹力T均在增大，A正确； B．对物块B分析有 根据牛顿第三定律有 解得 结合上述，绳弹力增大，则物块B对地面的压力越来越小，B错误； C．对物块B分析有 结合上述，绳弹力增大，则地面对物块B的摩擦力越来越大，C错误； D．当悬吊物块A的细线与竖直方向的夹角也为时，根据上述有 对滑轮分析可知，细线对滑轮的作用力 解得 D正确。 11．BD AD．取小球为研究对象进行受力分析， 由平衡条件可得 用一水平力缓慢地拉起B，增大，减小，则细线拉力增大；增大，水平拉力F增大。故A错误；D正确； BC．取AB组成的系统为研究对象，受力如图所示 根据共点力平衡条件，有 可知环A受到的支持力不变，静摩擦力增大。故B正确；C错误。 12．AD A．对小球A受力分析，由平衡条件可知 对滑轮受力分析，如图 由矢量三角形可知，悬挂滑轮的细线的弹力一定大于绳子的拉力，即大于小球A的重力，故A正确； BD．根据几何关系可知 对物体B受力分析，由平衡条件水平方向有 根据牛顿第三定律，若物体B的质量越大，则B对地面的摩擦力不变，若小球A的质量越小，则B对地面的摩擦力越小，故B错误，D正确； C．若将点缓慢右移少许，与竖直方向的夹角减小，对物体B受力分析，由平衡条件竖直方向有 因为减小，故增大，则，由牛顿第三定律可知，B对地面的压力将减小，故C错误。 13．(1)2.30 (2)AB (3)B （1）弹簧测力计的分度值为0.1N，需要精确到0.01N，所以示数为2.30N。 （2）A．OA和OB两段细线对O点拉力的合力与M的重力平衡，实验中需要对比合力的理论值（通过平行四边形定则所作的合力的图示）与实验值（与M重力平衡的力的图示），因此应测量重物M所受的重力，故A正确； B．细线方向应与木板平面平行，使实际力的平行四边形与白纸上所作的力的平行四边形平行，以减小误差，故B正确； C．改变拉力，进行多次实验，无论O点位置如何，MO段细线对O点拉力的作用效果始终不变，所以不需要每次都要使O点静止在同一位置，故C错误； D．只用一个弹簧测力计也可以完成实验，一端用弹簧测力计测，另一端用手固定，将结点拉到固定的O点，然后轮流交换测另一端，这样就可以确定两个方向，故D错误。 故选AB。 （3）由题意，根据平衡条件可知，O点所受三个拉力组成首尾相接的矢量三角形，如图所示 根据正弦定理有 使弹簧测力计A、B均沿顺时针缓慢转动至弹簧测力计A水平过程中，保持、的夹角及O点位置不变，故不变，增大，减小，可知减小，增大，故ACD错误，B正确。 故选B。 14．(1)6N (2)76.4N，64.8N (3)见解析 （1）根据题意，对点受力分析，如图所示 由平衡条件有 ， 解得 （2）根据题意，对受力分析，如图所示 由牛顿第三定律可知 由平衡条件有 ， 解得 ， （3）根据题意，画出动态平衡图，如图所示 由图可知，BP绳子拉力先变小再变大，AP绳子拉力一直减小。 15．（1），保持不变；（2）见解析 （1）当滑块与O′点距离为r时静止，从几何关系可知弹性细绳的伸长量 则弹性绳的弹力大小 在滑块A向右缓慢运动的过程中，滑块竖直方向受力平衡，如图 则有 可得 所以滑块再向右移动一点距离，地面对滑块的支持力保持不变。 （2）设A静止时离的距离为r，此位置处A将受到四个力的作用，如图 由平衡条件可知，竖直方向 水平方向 又 ， 所以 其中 即得 滑块可以静止在以为圆心，以为半径的水平地面上的圆内的任何位置保持静止状态。 16．（1），；（2）横梁和斜梁对O点的作用力大小都将变小 （1）对结点O受力分析，如图所示 根据受力平衡可得 ， （2）如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，则AO与BO的夹角将变大，根据 ， 可知横梁和斜梁对O点的作用力大小都将变小。 学科网（北京）股份有限公司 $$