2027届高考物理一轮复习-动态平衡问题 专项练习

2027届高考物理大一轮考点复习 动态平衡问题 专项练习 【A组考点基础通关】 1．（2025高三上·重庆市期末）如图所示，斜面体B放置在粗糙的水平地面上，在水平向左的推力F作用下，物体A和斜面体B均保持静止。若减小推力F，物体A仍然静止在斜面体B上，则（　　） A．物体A受斜面体B的作用力一定减小 B．物体A所受摩擦力一定减小 C．斜面体B所受合力一定减小 D．斜面体B所受地面的摩擦力可能增大 2．（2026高三上·顺义月考）如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用细绳CO悬挂一花盆并处于静止状态。在保持O点位置不动的情况下，调整细绳BO的长度使悬点B在竖直墙壁上向上移动，此过程中绳AO受到的拉力（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 （多选）3．（2025高三上·新余期末）哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳ab—端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”ced的d端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。设cd与竖直墙壁ac夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若保持不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力大小不变 B．若保持，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 C．若保持ac等于ad，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 D．若从90°逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则细绳对滑轮的力先增大后减小 4．（2025太原模拟）如图，圆环被竖直固定，两个质量均为m的带电小球A、B套在圆环上处于静止状态。A球带正电、位于圆环圆心O的正下方，B球光滑，两球连线与竖直方向成30°角。设A受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A．圆环对B球的弹力方向由O指向B B．A球与圆环间的动摩擦因数不小于 C．圆环对B球弹力的大小为mg D．圆环对A球弹力的大小为2.5mg 5．（2025高三上·南阳期末）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点，跨过滑轮的细绳连接物块a、b，a、b都处于静止状态。现将物块b移至c点后，a、b仍保持静止，下列说法中正确的是（　　） A．b与水平面间的摩擦力减小 B．b受到的绳子拉力增大 C．a、b静止时，图中α、β、θ三角仍然相等 D．悬于墙上的绳所受拉力增大 【B组拓展提升】 6．（2025·青海模拟）如图所示，绳子一端系在天花板上，另一端系一半径为R的小球，小球静置于倾角为37°的光滑斜面上，绳子与竖直方向的夹角为45°。沿水平向右缓慢推动斜面（小球不从斜面顶端落下），绳子与斜面接触前关于绳子张力T和斜面对小球的支持力F（忽略小球的转动），下列说法正确的是（　　） A．T逐渐增大 B．F逐渐增大 C．T先增大后减小 D．F先增大后减小 （多选）7．（2025高一上·洛阳期末）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 、 上的 、 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，如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（　　） A．绳的右端上移到 ，绳子拉力不变 B．将杆 向右移一些，绳子拉力变大 C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服则衣架悬挂点右移 8．（2025高三上·辽阳期末）如图所示，小球C置于内侧面光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，在缓慢增大A的倾角 （木板未达竖直状态）的过程中，整个装置仍处于静止状态，则该过程（　　） A．C受到三个力的作用 B．C对B的压力减小 C．A受到的压力减小 D．A受到的摩擦力大小不变 （多选）9．如图所示，竖直面内有一光滑圆环，圆心为O，AB为竖直的直径。质量为m的小球套在圆环上，一根不可伸长细线的下端系着小球，上端系在A点，静止时细线与直径AB的夹角30°。现使圆环绕通过O垂直于环面的水平轴沿顺时针方向缓慢转过60º的过程中，细线对小球的拉力F和环对小球的弹力FN的大小变化情况是（　　） A．FN先变小再变大 B．F先变小再变大 C．FN一直变小 D．F一直变小 【C组综合拓展】 10．如图为一个水平传感器的简易模型，截面为内壁光滑竖直放置的正三角形，内部有一个略小于三角形内切圆的小球，三角形各边有压力传感器，通过测出小球对三边压力的大小，信息处理单元可显示摆放处的倾角。图中BC边恰好处于水平状态，现将其以C为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动，直到AB边处于上方的水平，则在转动过程中（　　） A．球对BC边的压力一直增大 B．球对BC边的压力一直减小 C．球对BC边的压力先增大后减小 D．球对BC边的压力先减小后增大 11．如图所示，在水平地面固定着一个四分之一圆弧轨道A，左侧紧靠竖直墙，底端与水平面相切。若将一光滑圆球B（视为质点）从圆弧的底部往上推，推力始终沿轨道切线方向。设轨道A对圆球B的支持力为F1，B受到的推力为F2。若向上缓慢推动圆球B少许后，下列说法正确的是（　　） A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2减小 C．F1减小，F2增大 D．F1增大，F2增大 12．AC和BC两轻绳共同悬挂一质量为m的物体，若保持AC绳与水平方向夹角 的方向不变，通过改变BC绳的方向使物体达到平衡，则θ角的取值范围和BC绳上拉力的最小值分别为（　　） A． ， B． ， C． ， D． ， 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届高考物理大一轮考点复习 动态平衡问题 专项练习 【A组考点基础通关】 1．（2025高三上·重庆市期末）如图所示，斜面体B放置在粗糙的水平地面上，在水平向左的推力F作用下，物体A和斜面体B均保持静止。若减小推力F，物体A仍然静止在斜面体B上，则（　　） A．物体A受斜面体B的作用力一定减小 B．物体A所受摩擦力一定减小 C．斜面体B所受合力一定减小 D．斜面体B所受地面的摩擦力可能增大 【答案】A 【解析】A．物体A始终处于平衡状态，所以物体A受到的重力、推力 和物体A受斜面体B的作用力，根据平衡条件可知物体A受斜面体B的作用力为 减小推力 ，物体A受斜面体B的作用力一定减小，A符合题意； B．物体A始终处于平衡状态，所以物体A受到的重力、推力 、斜面体B对物体A的支持力和摩擦力，设斜面的夹角为 ，若斜面体B对物体A的摩擦力方向沿斜面向上，根据平衡条件在沿斜面方向则有 当 减小时，物体A所受摩擦力增大； 若斜面体B对物体A的摩擦力方向沿斜面向下，根据平衡条件在沿斜面方向则有 当 减小时，则物体A所受摩擦力减小，B不符合题意； C．斜面体B始终处于平衡状态，所以受到的合外力始终等于0，不变，C不符合题意； D．视物体A和斜面体B为整体，在水平方向受到推力 和地面对斜面体B的摩擦力，根据平衡条件可知水平方向受到推力 大小等于地面对斜面体B的摩擦力，当 减小时，地面对斜面体B的摩擦力也减小，D不符合题意； 故答案为：A。 2．（2026高三上·顺义月考）如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用细绳CO悬挂一花盆并处于静止状态。在保持O点位置不动的情况下，调整细绳BO的长度使悬点B在竖直墙壁上向上移动，此过程中绳AO受到的拉力（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 【答案】B 【解析】对结点O受力分析如图 由图可知，当OB绳拉力逆时针转动过程中，绳AO受到的拉力一直减小 故答案为：B。 （多选）3．（2025高三上·新余期末）哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳ab—端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”ced的d端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。设cd与竖直墙壁ac夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若保持不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力大小不变 B．若保持，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 C．若保持ac等于ad，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向 D．若从90°逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则细绳对滑轮的力先增大后减小 【答案】A,C,D 【解析】A.根据平衡条件可知绳的张力大小等于物体的重力，即绳中张力大小不变，A符合题意； B.保持，增大cd长度，则变小，绳中张力大小不变，细绳对滑轮的力沿的平分线，B不符合题意； C.保持ac等于ad，，即dc为的角平分线，绳中张力不变，方向沿着dc，C符合题意； D.cd长度不变，点的轨迹如图虚线所示，为一段圆弧 当的位置满足与圆相切时，最小，此时细绳对滑轮的力最大，因此从90°逐渐变为零，细绳对滑轮的力先增大后减小，D符合题意。 故答案为：ACD。 4．（2025太原模拟）如图，圆环被竖直固定，两个质量均为m的带电小球A、B套在圆环上处于静止状态。A球带正电、位于圆环圆心O的正下方，B球光滑，两球连线与竖直方向成30°角。设A受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A．圆环对B球的弹力方向由O指向B B．A球与圆环间的动摩擦因数不小于 C．圆环对B球弹力的大小为mg D．圆环对A球弹力的大小为2.5mg 【答案】D 【解析】A．若B球带负电，则A对B为吸引力，方向沿BA方向，此时无论圆环给球B的支持力指向圆心还是背离圆心，小球B都不能处于平衡状态，所以小球A对B为排斥力，方向沿AB方向，如图所知，且受力分析可得，圆环给球B的支持力指向圆心，即由B指向O，A不符合题意； BCD．对球B受力分析可得，由几何关系可知圆环对B球弹力的大小为 则AB两球之间的排斥力为 对A球受力可得 所以当 时，动摩擦因数最小为 BC不符合题意，D符合题意。 故答案为：D。 5．（2025高三上·南阳期末）如图所示，不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点，跨过滑轮的细绳连接物块a、b，a、b都处于静止状态。现将物块b移至c点后，a、b仍保持静止，下列说法中正确的是（　　） A．b与水平面间的摩擦力减小 B．b受到的绳子拉力增大 C．a、b静止时，图中α、β、θ三角仍然相等 D．悬于墙上的绳所受拉力增大 【答案】C 【解析】A．小滑轮光滑，所以两端绳拉力T大小相等，设b绳与水平夹角为 ，根据平衡条件可知： ，当物块b移至c点后，a、b仍保持静止， 变小，所以摩擦力变大，A不符合题意。 B．因为物体a始终静止，所以绳子拉力始终等于a的重力，所以b受到的绳子拉力： ，B不符合题意。 C．当物块b移至c点后，a、b两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，所以悬于墙上的绳拉力大小等于a、b两绳拉力的合力，且光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上，所以悬于墙上的绳方向一定与a、b两绳拉力的合力，方向在一条直线上，a、b两绳拉力大小相等，所以悬于墙上的绳方向就是a、b两绳的夹角角平分线，所以 ，而 与 是同位角，所以 ，C符合题意。 D．当物块b移至c点后，a、b两绳的夹角变大，但由于两绳拉力大小相等，且光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上，所以细绳O拉力大小等于a、b两绳拉力的合力，两绳拉力大小不变，夹角变大，所以合力变小，悬于墙上的绳所受拉力变小，D不符合题意 故答案为：C 【B组拓展提升】 6．（2025·青海模拟）如图所示，绳子一端系在天花板上，另一端系一半径为R的小球，小球静置于倾角为37°的光滑斜面上，绳子与竖直方向的夹角为45°。沿水平向右缓慢推动斜面（小球不从斜面顶端落下），绳子与斜面接触前关于绳子张力T和斜面对小球的支持力F（忽略小球的转动），下列说法正确的是（　　） A．T逐渐增大 B．F逐渐增大 C．T先增大后减小 D．F先增大后减小 【答案】B 【解析】此题考查小球受三力平衡的动态问题，重力G大小和方向不变，支持力F保持方向不变，和绳子拉力T组成首尾相接的闭合三角形。斜面向右移动，T与重力的夹角逐渐增大，由几何知识知道，当T与F垂直时，绳子拉力最小，因此支持力F逐渐增大，绳子拉力T先减小后增大。 故答案为：B。 （多选）7．（2025高一上·洛阳期末）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 、 上的 、 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，如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（　　） A．绳的右端上移到 ，绳子拉力不变 B．将杆 向右移一些，绳子拉力变大 C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服则衣架悬挂点右移 【答案】A,B 【解析】设两段绳子间的夹角为 ，由平衡条件可知， ，所以 ， 设绳子总长为 ，两杆间距离为 ，由几何关系 ， 得 ， A．绳子右端上移， 、 都不变， 不变，绳子张力 也不变，A符合题意； B．杆 向右移动一些， 变大， 变大， 变小， 变大，B符合题意； C．绳子两端高度差变化，不影响 和 ，所以 不变，C不符合题意； D．衣服质量增加，绳子上的拉力增加，由于 不会变化，悬挂点不会右移，D不符合题意。 故答案为：AB 8．（2025高三上·辽阳期末）如图所示，小球C置于内侧面光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，在缓慢增大A的倾角 （木板未达竖直状态）的过程中，整个装置仍处于静止状态，则该过程（　　） A．C受到三个力的作用 B．C对B的压力减小 C．A受到的压力减小 D．A受到的摩擦力大小不变 【答案】C 【解析】A．由于半球形凹槽B内侧面光滑，则小球C只受到自身重力和B对C的支持力作用，A不符合题意； B．在增大倾角过程中，小球C的受力不变，即B对C的支持力大小不变，则根据牛顿第三定律可知，C对B的压力也将保持不变，B不符合题意； CD．将BC看成一个整体，对整体受力分析，由牛顿第三定律可得A受到的摩擦力大小为 ，A受到的压力大小为 ，当倾角增大时，可知A受到的压力大小 减小，A受到的摩擦力 增大，C符合题意，D不符合题意。 故答案为：C。 （多选）9．如图所示，竖直面内有一光滑圆环，圆心为O，AB为竖直的直径。质量为m的小球套在圆环上，一根不可伸长细线的下端系着小球，上端系在A点，静止时细线与直径AB的夹角30°。现使圆环绕通过O垂直于环面的水平轴沿顺时针方向缓慢转过60º的过程中，细线对小球的拉力F和环对小球的弹力FN的大小变化情况是（　　） A．FN先变小再变大 B．F先变小再变大 C．FN一直变小 D．F一直变小 【答案】A,D 【解析】细线对小球的拉力F和环对小球的弹力FN的夹角不变，其合力与重力平衡。圆环绕通过O垂直于环面的水平轴沿顺时针方向缓慢转过60º的过程中，相当于知将重力逆时针旋转60º。因为重力大小不变，作出力的四边形如图所示： 由图可知F一直变小，FN先变小再变大。 故答案为：AD。 【C组综合拓展】 10．如图为一个水平传感器的简易模型，截面为内壁光滑竖直放置的正三角形，内部有一个略小于三角形内切圆的小球，三角形各边有压力传感器，通过测出小球对三边压力的大小，信息处理单元可显示摆放处的倾角。图中BC边恰好处于水平状态，现将其以C为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动，直到AB边处于上方的水平，则在转动过程中（　　） A．球对BC边的压力一直增大 B．球对BC边的压力一直减小 C．球对BC边的压力先增大后减小 D．球对BC边的压力先减小后增大 【答案】C 【解析】对正三角形内部的小球受力分析，如图所示 由几何关系可知，随着角度θ从0°到60°增大过程中，角α与角θ之和保持不变，且α+θ=120°，所以角β也保持不变，β=60°，由平衡条件和正弦定理得 所以球对AC边的压力 球对BC边的压力 角度θ从0°到60°增大过程中， sin（120°-θ）是先增大后减小，所以球对BC边的压力是先增大后减小，C符合题意ABD不符合题意。 故答案为：C。 11．如图所示，在水平地面固定着一个四分之一圆弧轨道A，左侧紧靠竖直墙，底端与水平面相切。若将一光滑圆球B（视为质点）从圆弧的底部往上推，推力始终沿轨道切线方向。设轨道A对圆球B的支持力为F1，B受到的推力为F2。若向上缓慢推动圆球B少许后，下列说法正确的是（　　） A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2减小 C．F1减小，F2增大 D．F1增大，F2增大 【答案】C 【解析】如图所示 根据力的合成与分解以及共点力平衡条件，有 ， 其中 为推力F2与竖直方向的夹角。当缓慢推动圆球B少许后， 变小，故F1变小，F2增大 故答案为：C。 12．AC和BC两轻绳共同悬挂一质量为m的物体，若保持AC绳与水平方向夹角 的方向不变，通过改变BC绳的方向使物体达到平衡，则θ角的取值范围和BC绳上拉力的最小值分别为（　　） A． ， B． ， C． ， D． ， 【答案】A 【解析】由三力平衡的条件可知第三个力存在的区间为另外两个力的反向延长线的夹角，因此可知 ，由三力平衡可知当BC绳子的拉力与AC垂直时拉力最小，则有 故答案为：A。 学科网（北京）股份有限公司 $