动态平衡问题 针对训练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

《动态平衡问题》针对训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，一光滑轻滑轮用细绳OO′悬挂于点O′，另一细绳跨过滑轮，一端通过光滑轻挂钩悬挂一质量为0.4m的托盘A，盘内可填装沙子。另一端系一质量为m、可视为质点的小球B。绳OO′与竖直方向夹角为α，绳AO与BO间夹角为β，大小、方向均可改变的力F作用在B上，力F与绳BO间夹角为θ。使A、B保持静止，则（     ） A．托盘及沙子总质量为m，绳BO水平时，α=30° B．托盘及沙子总质量为m，α=30°时， C．托盘及沙子总质量为m，改变F，β不断减小时，F减小 D．托盘及沙子总质量逐渐增大至2m的过程中，保持θ不变且为钝角，F一直增大 2．如图，一只蚂蚁从半球形碗的底部沿着碗壁缓慢往上爬，爬到某一高度因为打滑不能继续往上爬，要提高蚂蚁攀爬高度，下列方法可行的是（     ） A．减小蚂蚁的质量 B．减小蚂蚁的步幅 C．增大蚂蚁与碗壁的摩擦因数 D．蚂蚁沿着螺旋形的路径攀爬 3．某同学测量轻绳的最大拉力，如图所示，将绳子穿过光滑轻质圆环，圆环下方吊有重12N的玩具，双手紧握绳子两端，两手间的绳长为15cm，当两手水平间距为12cm、圆环右侧绳长为5cm时，绳子突然断裂，下列判断正确的是（     ） A．绳的最大拉力为10N B．绳的最大拉力为5N C．保持两手水平间距不变，两手高度差越大，绳越容易断 D．保持两手高度差不变，两手水平间距越小，绳越容易断 4．手机放置在角度可以调节的倾斜支架上，在缓慢增大倾角的过程中（     ） A．手机滑动之前，手机受到的摩擦力不变 B．手机滑动之前，支架对手机的作用力逐渐增大 C．手机滑动之后，手机受到的支持力逐渐增大 D．手机滑动之后，手机受到的摩擦力逐渐减小 5．将一根不可伸长的轻质细线穿过露营小灯的吊环，两端分别固定在左右两棵树上，在无风状态下小灯静止，不计吊环与细线间的摩擦。下列说法正确的是（     ） A．仅将细线右端水平向左缓慢移动，则细线上的拉力大小不变 B．仅将细线右端竖直向下缓慢移动，则细线上的拉力大小不变 C．若小灯受到水平向右的风力作用而发生倾斜，再次稳定后，细线间夹角不变 D．若小灯受到水平向右的风力作用而发生倾斜，再次稳定后，细线间夹角变大 6．如图，放置于粗糙水平面上的半球体P与竖直墙壁之间夹着一个质量为m的刚性球体Q，通过绕过固定于圆心O正上方A点的光滑定滑轮的轻绳对Q施加一拉力F，初始时轻绳与P、Q球心的连线垂直。F从0开始增大，直到Q沿半球面向上运动，再调整F的大小使Q开始沿半球面缓慢上升到半球面的顶点，忽略除地面以外的接触面之间的摩擦力。关于整个过程，下列说法正确的是（     ） A．P对Q的支持力先减小后不变 B．竖直墙壁对Q的弹力先增大后减小为0 C．F先增大后不变 D．地面对P的摩擦力先不变再减小 7．如图所示，一块铁板AB下吸附了一块小磁铁，现将铁板在竖直面内绕A点向上逆时针缓慢转过一个小角度，磁铁始终未滑动，转动过程中，若磁铁对铁板的磁力方向始终垂直AB，大小保持不变，关于磁铁的受力，下列说法正确的是（　　） A．受到铁板的弹力减小 B．受到铁板的摩擦力减小 C．受到铁板的作用力增大 D．受到的吸引力与重力的合力增大 二、多选题 8．如图所示，长度的轻绳两端点分别系在两杆子上等高的A、B两点，两杆子间距离，轻质光滑滑轮跨在细线上，质量的重物悬挂在滑轮下方，重力加速度g取10，，，以下说法正确的是（　　） A．轻绳上拉力大小为50N B．不改变轻绳长度，将B点缓慢向上移动过程中，轻绳上拉力减小 C．不改变轻绳长度，将右侧杆子向右移动少许，轻绳上拉力增大 D．若重物受到水平向右的恒定风力，稳定时两轻绳间夹角变小 9．某同学组装的起重机如图所示，滑轮A下面挂一个重为10N的物体，滑轮B可以左右移动从而改变细绳OA和细绳AB间的夹角，细绳和滑轮始终在同一竖直平面内。整个装置处于静止状态，不计滑轮与细绳间的摩擦，不计滑轮和细绳的质量。下列说法正确的是（     ） A．若绳OA和绳AB间的夹角为，则细绳上的拉力为 B．若绳OA和绳AB间的夹角为，则细绳上的拉力为10N C．若滑轮B向左移动一小段距离，则稳定后细绳上的拉力变大 D．若滑轮B向左移动一小段距离，则稳定后细绳上的拉力变小 10．质量为m的光滑球放置在挡板和倾角为的斜面之间。挡板刚开始水平放置，现让挡板顺时针缓慢旋转直至挡板与斜面夹角再次为（如图虚线位置），光滑球受到斜面弹力为，受到挡板弹力为。已知重力加速度为g。则在整个过程中以下说法正确的是（　　） A．一直变大 B．一直变小 C．挡板两次给球的弹力都等于重力时，斜面对球的弹力之差为 D．挡板两次给球的弹力都等于重力时，挡板转过的角度为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C A D B A D ACD BC ACD 1．C 【详解】A．由平衡条件可知 则绳BO水平时，，故A错误； B．当时，由可得 此时 对小球B受力分析，由正交分解可知水平方向 竖直方向 所以，故B错误； C．对小球B受力分析可知 则β不断减小时，F减小，故C正确； D．托盘及沙子总质量从0.4m逐渐增大至2m的过程中，逐渐增大，θ保持钝角不变，根据等角辅助圆原理可知F先减小后增大，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】对蚂蚁受力分析，如图所示 蚂蚁缓慢往上爬为动态平衡，则， 当蚂蚁刚好打滑时，静摩擦力达到最大值，即 可得 解得 故提高蚂蚁与碗壁的摩擦因数可使最大增大，提高攀爬高度，故选C。 3．A 【详解】AB．总绳长,右侧长度，左侧长度，两手水平间距，圆环光滑，同一根绳两段拉力大小相等，都等于绳的拉力T。由水平方向上力平衡可得，两段绳子与水平方向夹角相等，设夹角为。则由几何关系得 竖直方向受力平衡：两段绳拉力竖直分力之和等于物体重力，即 解得， 绳子断裂，说明最大拉力就是10N。故A正确，B错误； C．两手水平间距不变，高度差变大，但是由于总绳长不变，所以两段绳子的夹角不变，绳子与水平方向夹角不变。由 所以拉力T不变，绳子不会更容易断。故C错误； D．水平间距越小，减小，增大，拉力减小，绳子更不容易断。故D错误。 故选A。 4．D 【详解】A．手机滑动之前，在沿斜面方向，根据平衡条件可得 则在缓慢增大倾角的过程中，手机受到的摩擦力增大，故A错误； B．手机滑动之前，根据平衡条件可知，支架对手机的作用力始终与重力平衡，等大反向，保持不变，故B错误； C．手机滑动之后，在垂直斜面方向，根据平衡条件可知 则在缓慢增大倾角的过程中，手机受到的支持力逐渐减小，故C错误； D．手机滑动之后，手机受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为 由C选项分析可知，逐渐减小，则手机受到的摩擦力逐渐减小，故D正确。 故选D。 5．B 【详解】A．设细线两悬点的水平距离为，细线总长度为，小灯静止时细线与竖直方向的夹角为，由于不计摩擦，吊环在细线上可自由滑动，则吊环两侧细线的拉力大小相等，均为，两侧细线与竖直方向的夹角也相等，根据几何关系有 解得 小灯竖直方向受到重力和两细线拉力作用，根据平衡条件有 解得 仅将细线右端水平向左缓慢移动时，水平距离减小，细线总长不变，则减小，减小，增大，导致拉力减小，故A错误； B．仅将细线右端竖直向下缓慢移动时，水平距离不变，细线总长不变，则不变，不变，不变，导致拉力不变，故B正确； C．小灯受到水平向右的风力作用发生倾斜，可将重力和风力等效为一个新的恒力，由于吊环两侧细线的拉力始终相等，其合力方向必沿两细线夹角的角平分线方向，平衡时该角平分线与等效恒力等大反向，细线悬挂小灯的模型可等效为焦点在两悬点上的椭圆，细线总长为椭圆的长轴长度，两悬点间距离为焦距，当无风时悬点连线水平，小灯处于短轴顶点处，此时细线间夹角最大，当受风力偏移后，小灯偏离短轴顶点，根据椭圆几何性质可知此时两细线间夹角变小，故C错误； D．由对C选项的分析可知，细线间夹角变小，故D错误。 故选B。 6．A 【详解】ABC．设P对Q的支持力,竖直墙壁对Q的弹力 在Q未离开墙壁前，对小球进行受力分析并构成矢量四边形可得，F增大，减小，减小， Q沿半球面缓慢上升的过程中，如图，根据相似三角形可得，F减小，大小不变，增大，故A正确；BC错误； D．在Q未离开墙壁前，减小，不变，地面对P的摩擦力减小。Q沿半球面缓慢上升的过程中，大小不变，增大，地面对P的摩擦力继续减小，故D错误。 故选A。 7．D 【详解】AB．画出磁铁的受力分析图，由图可得 ，倾角增大，则弹力增大，摩擦力也增大，故A、B错误； C．磁铁受到铁板的作用力与重力等大反向，大小不变，故C错误； D．磁铁受到的吸引力和重力大小不变，增大，两个力的夹角减小，合力增大，故D正确。 故选D。 8．ACD 【详解】A．设轻绳与水平方向夹角为，总绳长L=1.5m，两杆间距d=1.2m。由几何关系可知 解得 根据平衡条件，有 解得，故A正确； B．不改变轻绳长度，将B点缓慢向上移动过程中，绳子与竖直方向之间的夹角保持不变，绳子上的拉力保持不变，故B错误； C．不改变轻绳长度，将右侧杆子向右移动少许，绳子与竖直方向之间的夹角增大，绳子上的拉力逐渐增大，故C正确； D．设无风时绳子夹角的一半为，有风时绳子夹角的一半为，如图 有 又有 又因为 所以，故D正确。 故选ACD。 9．BC 【详解】AB．由平行四边形法则可知，绳OA和绳AB间的夹角为60°时，对动滑轮，有 ，代入数据可得 绳OA和绳AB间的夹角为120°时，对动滑轮，有 解得，故A错误，B正确； CD．若滑轮B向左移动一小段距离，则稳定后绳OA和绳AB间的夹角变大，由上述分析可知 夹角变大后绳拉力变大，故C正确，D错误。 故选BC。 10．ACD 【详解】AB．挡板刚开始水平放置，现让挡板顺时针缓慢旋转直至挡板与斜面夹角再次为；以光滑球为对象，根据三角形定则可知其受力如图所示 由图可知一直变大，先变小后变大，故A正确，B错误； CD．由题图可知，当挡板刚开始水平放置时，挡板给球的弹力等于重力；当挡板转过的角度为，即挡板与斜面夹角再次为时，挡板给球的弹力等于重力；第一次挡板给球的弹力等于重力时，斜面对球的弹力为0，第二次挡板给球的弹力等于重力时，斜面对球的弹力为 则挡板两次给球的弹力都等于重力时，斜面对球的弹力之差为，故CD正确。 故选ACD。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $