高效作业24 专题强化 动态平衡问题-【精彩三年】2024-2025学年高中物理必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

高效作业24 [专题强化　动态平衡问题] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [A级　新教材落实与巩固] 1．如图甲所示，12个人用12根等长的绳子拉起一个鼓，绳子的一端系在鼓上，一端用手拉住，每根绳子与竖直面的夹角均相等，若绳子连接鼓的结点、拉绳子的手分别在其所在圆周上均等间距分布，鼓处于静止状态且鼓面水平，忽略绳子质量，某一截面的简化图如图乙所示。现仅使鼓在绳子的作用下保持鼓面水平沿竖直方向缓慢下降，其他条件不变，则在鼓缓慢下降过程中，下列说法正确 的是(　　) D A．绳子对鼓的合力变大 B．绳子对鼓的合力变小 C．每根绳子对人的作用力增大 D．每根绳子对人的作用力减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2．(多选)如图所示，表面光滑的半圆柱体固定在水平面上，小物块在拉力F作用下从B点沿圆弧缓慢上滑至A点，在此过程中F始终沿圆弧的切线方向，则下列说法正确的是(　 　) A．拉力F逐渐变大 B．拉力F逐渐变小 C．小物块受到的支持力逐渐变大 D．小物块受到的支持力先变大后变小 BC 【解析】 对小物块受力分析，如图所示，根据平衡条件有F＝mg cos θ，FN＝mg sin θ，小物块从B点沿圆弧缓慢上滑至A点，在此过程中，由图可知θ角逐渐增大，则拉力F逐渐变小，小物块受到的支持力FN逐渐变大，故B、C正确，A、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3．用轻绳将足球悬挂在竖直光滑墙壁上，如图所示，在轻绳AC缓慢变长的过程中，下列说法正确的是(　　) A．足球受4个力作用 B．足球所受合力变小 C．轻绳AC的拉力变大 D．墙壁对足球的支持力变小 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4．如图所示，一个重为5 N的物体，用细线悬挂在O点，现在用力F拉物体，使悬线偏离竖直方向30°时物体处于静止状态，此时所用拉力F的最小值为(　　) A．8.65 N B．4.3 N C．2.5 N D．2 N 【解析】 以物体为研究对象，根据作图法可知，当拉力F与细线垂直时最小，如图所示，根据平衡条件得F的最小值为 Fmin＝G sin 30°＝2.5 N，故C正确，A、B、D错误。 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5．如图所示，墙角处放置一个光滑的小球A，用轻绳一端拴一个小球B贴在小球A上，轻绳的另外一端拴在墙壁上，两个小球保持静止不动，此时两个小球之间的弹力和轻绳的拉力正好相互垂直。现在通过调整轻绳缓慢移动小球B，轻绳的变化如图中的虚线所示，小球B未越过小球A的最高点，始终保持轻绳和原来的位置平行，下列说法中正确的是(　　) A．两球之间的弹力不变，轻绳的拉力变小 B．两球之间的弹力变大，轻绳的拉力变大 C．两球之间的弹力变小，轻绳的拉力变大 D．两球之间的弹力变大，轻绳的拉力变小 D 【解析】 对B球的受力分析如图1所示，矢量三角形如图2所示。轻绳的拉力和重力的方向不变，重力的大小不变。通过矢量三角形可以判断，两球之间的弹力变大，轻绳的拉力变小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6．在没有起重机的情况下，工人常常用下图所示的方法将油桶搬运上汽车。已知油桶所受重力大小为G，斜面的倾角为θ。当工人对油桶施加方向不同的推力F时，油桶始终处于匀速运动状态。假设斜面与油桶的接触面光滑。在推力F由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，下列关于油桶受力的说法正确的是(　　) A．若力F沿水平方向，F的大小为G sin θ B．若力F沿水平方向，斜面对油桶的支持力大小为G cos θ C．在F由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，斜面对油桶的支持力 D 逐渐变大 D．在F由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，推力F的最小值为G sin θ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7．如图甲所示，清洗楼房玻璃的工人靠一根绳索把自己悬挂在几十层高的大楼外，工人从楼顶开始缓慢下滑，清洗楼层的玻璃和外墙。工人贴墙缓慢下滑的过程，可简化为图乙所示的模型。已知工人及其装备的总重力为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为θ。设绳索对工人的拉力大小为FT，竖直玻璃墙壁对工人的弹力大小为FN。不计工人与玻璃墙壁间的摩擦，不计绳索的重力。在工人缓慢下滑过程中，下列说法正确的是(　　) A．FT增大，FN增大 B．FT减小，FN减小 B C．FT一定小于G D．玻璃墙壁对工人的支持力与工人对玻璃墙壁的压力是一对平衡力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8．一台空调外机用两个三角形支架固定，如图所示，空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方。现在安装工人欲把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，斜梁加长后，横梁和斜梁对O点的作用力FOA和FOB大小将如何变化？(　　) A．FOA变大、FOB变大 B．FOA变小、FOB变小 C．FOA变大、FOB变小 D．FOA变小、FOB变大 B 【解析】 以O点为研究对象，O点的受力矢量三角形如图所示，由于空调外机对O点的压力等于空调外机的重力mg，大小和方向都保持不变；当斜梁加长一点时，斜梁对O点的作用力FOB的方向发生变化，与竖直方向的夹角变小，利用矢量三角形定则，根据图示可知，FOA变小，FOB变小；故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [B级　素养养成与评价] 9．如图所示，物块A静止在粗糙水平面上，其上表面为 光滑圆弧，一小滑块B在水平外力F的作用下从圆弧底端缓慢向上移动一小段距离，在此过程中，物块A始终静止。设物块A对小滑块B的支持力为FN，地面对物块A的摩擦力为Ff，则两力的变化情况是(　　) A．FN减小，Ff增大 B．FN增大，Ff增大 C．FN减小，Ff不变 D．FN增大，Ff不变 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．(多选)如图所示，A是 圆柱体的横截面，其弧形表面光滑，与地面接触的下表面粗糙，在光滑竖直墙壁与柱体之间放置一质量为m的球体，系统处于平衡状态。若使柱体向左移动少许，球体m仍未与地面接触，系统仍处于平衡状态，则下列说法正确的是(　 　) A．球对墙的压力变大 B．柱体与球之间的作用力变小 C．柱体对地面的压力大小不变 D．柱体对地面的摩擦力大小变小 AC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．如图所示，不计重力的轻杆OB能以O为轴在竖直平面内自由转动，B端挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住B端。当OB和竖直方向的夹角θ(0＜θ＜π)缓慢增大时，OB杆所受作用力的大小(　　) A．恒定不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先增大后减小 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12．表面光滑的 圆柱体紧靠墙角放置，其横截面如图所示。细绳一端连接小球，另一端绕过P处滑轮，小球在外力F拉动下从A点缓慢移动到B点。已知AP长度是BP长度的2倍，则小球在A处时的绳子拉力与小球在B处时绳子拉力的比值为(　　) C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13．[2024·温州中学联考]为吸引更多消费者，商场会在中庭悬挂很多节日装饰物，如图所示，轻绳AB一端系有重为G的装饰物，另一端A可在竖直面内旋转，轻绳BC一端系在B点，另一端通过固定在天花板上的定滑轮上的C点，由工人拉住静止不动。若不计绳与滑轮间的摩擦，调整A端使绳AB从竖直方向沿顺时针方向缓慢变到水平方向的过程中(B点位置不动)，关于力的变化情况，下列说法正确的是(　　) A．AB绳的拉力一直不变，BC绳的拉力一直增大 B．AB绳的拉力先减小后增大，BC绳的拉力一直增大 B C．地面对工人的支持力一直增大 D．地面对工人的摩擦力先变大后变小 【解析】 对B点受力分析，作出力的动态平衡， 如图所示，由图可知，AB绳的拉力先减小后增 大，BC绳的拉力一直增大，故A错误，B正确；对工人受力分析，设绳子与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件可得FBCcos θ＋F N＝mg，FBCsin θ＝Ff，BC绳的拉力一直增大，则地面对工人的支持力一直变小，摩擦力一直增大，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14．(多选)如图甲所示，用瓦片做屋顶是我国建筑的特色之一。铺设瓦片时，屋顶结构可简化为图乙所示，建筑工人将瓦片轻放在两根相互平行的檩条正中间，若瓦片能静止在檩条上，已知檩条间距离为d，下列说法正确的是(　 　) A．减小檩条间的距离d时，瓦片可能会下滑 B．减小檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的弹力变大 C．减小檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的弹力变小 D．增大檩条间的距离d时，瓦片与檩条间的摩擦力变大 AC 【解析】 檩条给瓦片的支持力如图所示。两檩条给瓦片 的支持力与檩条垂直方向间的夹角为α，则有2F cos α＝ mg cos θ，减小檩条间的距离d时，夹角α变小，则两檩 条给瓦片的支持力F变小，故瓦片与檩条间的弹力变小，最大静摩擦力变小，则瓦片可能下滑，故A、C正确，B错误；由以上分析可知，增大檩条间的距离d时，夹角α变大，瓦片与檩条间的弹力变大，最大静摩擦力变大，则瓦片不可能下滑，瓦片处于静止状态，则根据平衡条件可知，瓦片与檩条间的摩擦力将总等于mg sin θ，保持不变，故D错误。 感谢聆听，再见！ 【解析】 鼓缓慢下降，处于动态平衡，绳子对鼓的合力等于鼓的重力，绳子对鼓的合力不变，A、B错误；根据平衡条件可得12F cos θ＝mg，解得F＝，鼓缓慢下降过程中绳子与竖直方向的夹角θ变小，cos θ变大，F减小，由牛顿第三定律知每根绳子对人的作用力减小，C错误，D正确。 【解析】 对足球受力分析，足球受重力、墙壁向左的支持力和轻绳的拉力，则足球受3个力作用，故A错误；轻绳AC缓慢变长的过程中，足球被看作是处于平衡状态，所以足球所受合力始终为0，故B错误；对足球受力分析如图所示，根据平衡条件有F＝mg tan α，FT＝，在轻绳AC缓慢变长的过程中，轻绳与墙壁的夹角α逐渐变小，则轻绳AC的拉力FT变小，墙壁对足球的支持力F变小，故C错误，D正确。 【解析】 当力F沿水平方向时，由于油桶处于匀速运动状态，所以受力平衡，则在水平方向和竖直方向上有F＝FNsin θ，FNcos θ＝G，解得F＝G tan θ，FN＝，故A、B错误；在力F由水平方向逐渐变为竖直方向的过程中，油桶的受力分析图如图所示，故支持 力FN在逐渐变小，且推力最小时力F和支持力FN垂直， 即推力F沿斜面方向，此时最小值为Fmin＝G sin θ，故 C错误，D正确。 【解析】 工人处于平衡状态，对工人受力分析，则FT＝，FN＝mg tan θ，在工人缓慢下滑过程中，悬绳与竖直墙壁的夹角θ减小，则FT减小，FN减小，A错误，B正确；由FT＝可知，FT一定大于G，C错误；玻璃墙壁对工人的支持力与工人对玻璃墙壁的压力是一对作用力与反作用力，D错误。 【解析】 对小滑块B受力分析，B受到重力、支持力与水平推力，如图所示。设小滑块B所在处斜面倾角为θ，根据平衡条件有F＝mg tan θ，物块A对小滑块B的支持力为FN＝；在小滑块缓慢沿圆弧面向上移动一小段距离的过程中，θ增大，则水平外力F增大，FN也增大。对AB整体受力分析，整体在水平方向受力平衡，可得地面对物块A的摩擦力Ff＝F，所以地面对物块A的摩擦力逐渐增大，故B正确，A、C、D错误。 【解析】 对小球进行受力分析，如图所示，根据 平衡条件可得F＝mg tan θ，FN＝，柱体 向左移动，θ增大，F、FN都增大，又因为球对墙 的压力大小等于墙对球的支持力，故A正确，B错误；把柱体和球看成一个整体进行受力分析，根据平衡条件可得F＝Ff，FN地＝g，θ增大，F增大，柱体所受地面的摩擦力Ff增大，由牛顿第三定律可知，柱体对地面的摩擦力增大，而柱体对地面的压力大小等于地面对柱体的支持力FN地，由于整体的重力不变，则柱体对地面的压力也不变，故C正确，D错误。 【解析】 在OB杆和竖直方向的夹角θ(0＜θ＜π)缓慢增大的过程中，结点B在一系列不同位置处于平衡状态，对结点B受力分析，如图甲所示，平移绳的拉力与杆的支持力得到力的三角形，如图乙所示，由几何关系可得＝＝，式中G、OA、OB均不变，故FN不变，则由牛顿第三定律可知，OB杆所受作用力的大小保持不变，A正确，B、C、D错误。 A． B． C．2 D．4 【解析】 由于小球是缓慢移动的，可以认为小球始终处于平衡状态，设在A、B两点时绳子的拉力分别为F1、F2。在A点处，小球受到重力、拉力、支持力的作用，如图所示，三个力将构成一个闭合的矢量三角形，这个三角形与△APO相似，则有＝，同理，在B处有＝，由于AP＝2BP，所以F1＝2F2，故选C。 $$