第3章 专题课：动态平衡问题(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（人教版）

**基本信息** 聚焦动态平衡问题，按解析法、图解法、相似三角形法分层设计，题量递增形成难度梯度，通过基础应用到综合情境的进阶路径，强化相互作用观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|解析法、图解法处理动态平衡|单选自编情境题（如工人悬绳、卷扬机提升），巩固单一方法应用| |进阶层|相似三角形法基础应用|单选结合轻杆、半球面模型（如第5、8题），深化模型建构能力| |拓展层|相似三角形法综合应用|多选涉及多力分析（如第6、10题），融入实际情境，提升科学推理与问题解决能力|

专题课:动态平衡问题 (时间:40分钟　总分:44分) (选择题每小题4分) ◆ 知识点一　运用解析法处理动态平衡问题 1.[2026·辽宁抚顺高一期中] 如图所示,玻璃外墙竖直(不计人与玻璃外墙间的摩擦力),清洗玻璃的工人用一根绳索将自己悬在空中.若悬绳(质量不计)的长度增大,其他情况不变,则下列说法正确的是 (　) A.悬绳对工人的拉力增大,墙壁对工人的弹力增大 B.悬绳对工人的拉力增大,墙壁对工人的弹力减小 C.悬绳对工人的拉力减小,墙壁对工人的弹力增大 D.悬绳对工人的拉力减小,墙壁对工人的弹力减小 2.[2025·贵州贵阳一中高一月考] 卷扬机是用卷筒缠绕钢丝绳牵引重物的轻小型起重设备.在某次地质勘探中, 为了将竖直矿井底下的矿石材料运送到地面, 勘探人员采用了卷扬机.如图所示,轻绳一端系着矿物材料,另一端绕过光滑的定滑轮与卷扬机的卷筒相连, 利用卷扬机首先将材料缓慢提升到接近地面的高度后保持着OA 绳不动, 工作人员再在地面上水平拉着 BC绳把材料缓慢移到地面平台上.在工作人员缓慢移动材料的过程中, 下列说法正确的是 (　) A.BC绳拉力变小 B.BC绳拉力不变 C.工作人员与地面之间的摩擦力变大 D.工作人员受到地面的支持力变大 ◆ 知识点二　运用图解法处理动态平衡问题 3.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有一固定放置的竖直挡板MN,在半圆柱体P和MN之间放有一光滑的均匀小圆柱体Q,整个装置处于平衡状态,装置的纵截面图如图所示.现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移,在Q滑落到地面之前,发现P始终保持静止,则在此过程中,下列说法正确的是 (　) A.MN对Q的弹力逐渐减小 B.地面对P的摩擦力逐渐增大 C.P、Q间的弹力先减小后增大 D.Q所受的合力逐渐增大 4.如图所示,斜面与水平面间、斜面与挡板间的夹角均为30°,一小球放置在斜面与挡板之间,挡板对小球的弹力为FN1,斜面对小球的弹力为FN2.以挡板与斜面连接点所形成的水平直线为轴,将挡板从图示位置开始缓慢地逆时针转到水平位置,不计摩擦,在此过程中 (　) A.FN1始终减小,FN2始终增大 B.FN1始终增大,FN2始终减小 C.FN1始终减小,FN2先减小后增大 D.FN1先减小后增大,FN2始终减小 ◆ 知识点三　运用相似三角形法处理动态平衡问题 5.(多选)如图所示,轻杆A端用铰链固定在竖直墙上,B端吊一工件,工人将轻绳跨过定滑轮C用水平拉力将B端缓慢上拉,滑轮C在A 点正上方,滑轮大小及摩擦均不计,则在轻杆逆时针转到竖直位置的过程中 (　) A.轻杆对B端的弹力大小逐渐增大 B.轻杆对B端的弹力大小保持不变 C.工人受到地面的摩擦力逐渐减小 D.工人受到地面的摩擦力保持不变 6.(多选)[2026·安徽合肥一中高一月考] 如图所示,带孔滑块P套在水平杆上,并用轻绳将P与小球Q相连,与水平方向成一定夹角的拉力F作用在小球Q上,开始时拉力与细线成钝角,系统静止.现保持F的方向不变,缓慢增大拉力F,在P滑动之前,下列判断正确的是 (　) A.细线张力先减小后增大 B.细线张力一直增大 C.P受到横杆的支持力先增大后减小 D.P受到横杆的摩擦力一直增大 7.(多选)[2026·福建莆田一中高一月考] 如图所示,一轻绳绕过定滑轮C(半径可忽略)一端连接小球A(可视为质点),另一端连接物体B.物体B放在粗糙水平地面上,受到水平向右的作用力F,使得小球A沿光滑固定的半球面从图示位置缓慢向上移动,定滑轮C在半球面球心O的正上方,已知OC的长度为2R,半球面的半径为R.小球A向上移动到D的过程中,下列说法正确的是 (　) A.轻绳的张力大小FT增大 B.光滑半球面对小球A的支持力大小FN不变 C.地面对物体B的摩擦力增大 D.地面对半球面的作用力减小 8.[2026·浙江绍兴一中高一月考] 如图所示,在竖直放置的穹形支架(支架上部分为半圆形,下部分为竖直杆)上,一根不可伸长的轻绳通过光滑滑轮悬挂一重物G, 其一端固定于支架的A点(A点在竖直杆上),另一端从穹形顶端B沿支架缓慢地向C点靠近,C点与A点等高.则在此过程中绳子拉力大小的变化情况是 (　) A.先变小后变大 B.先变大后不变 C.先变小后不变 D.先变大后变小 9.(多选)[2026·湖南长沙一中高一月考] 如图所示,图中物体均始终保持静止,重力加速度为g,在不改变悬点O的位置的条件下,将F顺时针旋转,使θ角从小于90°变化到大于90°的过程中,则 (　) A.F先变小后变大 B.m1和M之间的摩擦力不可能先减小后增大 C.地面给M的支持力不可能大于g D.地面给M的摩擦力一直增大 10.(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点, 悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.现只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是 (　) A.将绳的右端上移到b',则绳子拉力大小不变 B.将杆N向右移一些,则绳子拉力变大 C.将绳的两端高度差减小,绳子拉力变小 D.换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移 11.(多选)[2025·河南实验中学高一月考] 如图所示,一圆形框架竖直放置,O为圆心,框架可绕圆心处的转轴转动.现用两根不可伸长且等长的轻绳一端分别固定在框架上的A、B点,另一端一起拴住一个小球(可视为质点),使小球处于圆心O的位置,开始整个系统处于静止状态,OA水平,<∠AOB<π.现让圆形框绕转轴顺时针缓慢转动90°,则此过程中 (　) A.OA间轻绳拉力先增大后减小 B.OA间轻绳拉力先减小后增大 C.OB间轻绳拉力一直减小 D.OB间轻绳拉力一直增大 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题课:动态平衡问题 1.D　[解析] 设工人所受重力为G,根据平衡条件可得,当绳索与竖直方向的夹角为θ时,绳索对工人的弹力大小以及玻璃外墙对工人的弹力大小分别为F1=、F2=Gtan θ,在绳索的长度增大的过程中θ减小,则F1、F2均减小.故选D. 2.C　[解析] 工作人员缓慢向右移动过程中, 设绳与竖直方向夹角为θ,则FBC=mgtan θ,FTOB=,θ逐渐增加, 所以细绳拉力FTOB逐渐增加, 人的拉力FBC逐渐增加, 故A、B错误;对人受力分析可知,水平方向FBC=Ff,因工作人员所受拉力FBC变大, 所以摩擦力Ff变大,竖直方向上,工作人员竖直方向受力不变,受到地面的支持力不变,故C正确,D错误. 3.B　[解析] 对Q受力分析如图所示,F1表示P对Q的弹力,F2表示MN对Q的弹力,F2的方向始终水平向左,F1的方向顺时针旋转,由平行四边形的边长变化可知,F1与F2都逐渐增大,A、C错误;由于MN缓慢移动,所以Q处于动态平衡状态,所受合力为零,D错误;对P、Q整体受力分析,由平衡条件得Ff=F2,由于F2逐渐增大,故Ff逐渐增大,B正确. 4.D　[解析] 对小球受力分析如图所示,将FN1与FN2合成,其合力与重力等大反向,挡板转动时,挡板对小球的弹力FN1与斜面对小球的弹力FN2的合力和重力平衡,则FN1与FN2的合力大小和方向均不变,其中FN2垂直于斜面,方向不变,挡板转动过程中,FN1的方向变化情况如图所示,为满足平行四边形定则,FN1的大小变化规律为先变小后变大,且挡板与斜面垂直时FN1最小,而FN2一直减小,故D正确. 5.BC　[解析] 以B点为研究对象,对其进行受力分析,B点受工件的拉力FT(等于工件的重力G)、轻杆的支持力FN和绳子的拉力F,作出力的示意图如图所示,由平衡条件可知,FN和F的合力与FT大小相等,方向相反,根据三角形相似可得==,使轻杆逆时针转到竖直位置的过程中,AC、AB保持不变,BC变小,则FN保持不变,F变小,故A错误,B正确;对人受力分析可知,水平方向Ff=F,所以工人受到地面的摩擦力逐渐减小,故C正确,D错误. 6.BD　[解析] Q重力G不变,拉力F方向不变,在三个力作用下平衡,画出矢量三角形,如图所示,刚开始拉力与细线成钝角,由图可知,拉力F和细线张力FT都一直增大,故A错误,B正确;对P和Q整体,设拉力F与水平方向夹角为θ,由竖直方向受力平衡可知,杆对P的支持力FN=-Fsin θ,F增大,可知FN一直减小;对P和Q整体,在水平方向上,P受到横杆的摩擦力大小Ff=Fcos θ,一直增大,故C错误,D正确. 7.BC　[解析] 小球A沿光滑半球面缓慢运动过程中,小球A受到重力、轻绳的拉力FT、半球面对A的支持力FN的作用,处于三力平衡状态,如图所示,根据相似三角形可知==,AC减小,可得轻绳的拉力FT逐渐减小;支持力FN不变,故A错误,B正确;物体B向右运动,受到轻绳的张力FT、重力、地面的支持力、滑动摩擦力Ff和水平拉力F的作用,因为轻绳的张力FT减小,轻绳与竖直方向的夹角θ增大,可知张力的竖直分力FTcos θ减小,则地面对物体B的支持力增大,摩擦力Ff增大,故C正确;球A对半球面的压力大小不变,其方向与竖直方向夹角变小,则压力与半球面的重力的合力增大,此合力与地面对半球面的作用力为一对平衡力,故地面对半球面的作用力增大,故D错误. 8.B　[解析] 当轻绳的右端从B点缓慢移到直杆最上端时,设两绳的夹角为2θ.以滑轮为研究对象,受力分析,根据平衡条件得2Fcos θ=mg,则绳子的拉力F=,所以在轻绳的右端从B点移到直杆最上端的过程中,θ增大,cos θ减小,则F变大.当轻绳的右端从直杆最上端移到C点时,设两绳的夹角为2α,绳子总长为L,两直杆间的距离为s,由数学知识得sin α=,由于L、s不变,则α保持不变.再根据平衡条件可知,两绳的拉力F保持不变,所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变.故选B. 9.AD　[解析] 分析m2的受力,构建如图甲的矢量关系图,当θ角从小于90°变化到大于90°的过程中,可知F先变小后变大,A正确;对m1进行受力分析,若斜面倾角为α,则重力沿斜面向下的分量为m1gsin α,而由图甲可知,拉力FT是不断增大的,由于没有具体数据,故可能开始时FT<m1gsin α,而m1静止,由平衡可知,此时m1所受静摩擦力沿斜面向上,随着FT的增大,m1所受沿斜面向上的静摩擦力减小,当FT=m1gsin α时,m1所受摩擦力减小到0,再随着FT的增大,m1所受摩擦力沿斜面向下增大,故B错误;将m1、m2、M三个物体视为整体,分析整体受力情况,可知当F不断顺时针方向转动时,其竖直方向的分量先向上,当F转到右下方时,它的竖直分量向下,此时地面给M的支持力大于(M+m1+m2)g,可知C错误;当F不断顺时针方向转动时,其水平方向分量不断增大,如图乙所示,由整体水平方向平衡可知,地面给M的摩擦力不断增大,D正确. 10.AB　[解析] 设两侧绳间的夹角为θ,绳子拉力为F,由平衡条件得2Fcos=mg,绳的右端上下移动及改变绳的两端高度差都不会改变两侧绳间的夹角θ,故绳子拉力F不变,A正确,C错误;将杆N向右移一些,则两侧绳间的夹角θ变大,绳子拉力F变大,B正确;在衣架悬挂点两侧的绳子与竖直方向的夹角相等,所以衣服悬挂点的位置只与绳长、两杆间距离及a、b的位置有关,与所挂衣服的质量无关,D错误. 11.AC　[解析] 在圆形框架顺时针缓慢旋转90°过程中,∠AOB保持不变,由三力平衡推论知三力平移后会组成一矢量三角形,作矢量三角形的外接圆,在图形框绕顺时针缓慢转90°的过程中三个力的大小、方向变化情况如图所示,其中F1表示OA间轻绳拉力,F2表示OB间轻绳拉力.由图可知F1先增大后减小,F2一直减小.故A、C正确. 学科网（北京）股份有限公司 $