学年高中物理 专题11 动态平衡小题狂刷 新人教版必修1.docx

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学年高中物理专题11动态平衡小题狂刷新人教版必修1

狂刷11动态平衡

1．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。

设滑块所受支持力为FN，OF与水平方向的夹角为θ，下列关系正确的是

A．

B．

C．

D．

【答案】A

2．如图所示，斜面与水平面、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

【答案】D

【名师点睛】求解三个力的动态平衡问题，一般是采用图解法，即先做出两个变力的合力（应该与不变的那个力等大反向）然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判断两个变力是如何变化的了，如果涉及到最小直的问题，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解。

3．黑板擦被竖直悬挂着的磁性黑板紧紧吸住不动，下列说法正确的是

A．黑板擦受到四个力作用，其中有三个力的施力物体是黑板

B．黑板擦与黑板间在水平方向有一对相互作用力

C．磁力和弹力是一对作用力反作用力

D．摩擦力大于重力，黑板擦才不会掉下来

【答案】A

【解析】黑板擦受到四个力：

重力G=mg，施力物体是地球；支持力N、摩擦力f、磁力T，这三个力的施力物体都是磁性黑板，故A正确；黑板对黑板擦有支持力，则黑板擦对黑板有压力，这两个力是一对相互作用力；黑板对黑板擦有磁力，反过来，黑板擦对黑板有大小相等的磁力，这两个力是一对相互作用力；所以水平方向有两对相互作用力；黑板对黑板擦有摩擦力，则黑板擦对黑板也有摩擦力作用，这两个力是一对作用力和反作用力，但这两个力在竖直方向，故B错误；磁力和弹力是一对平衡力，大小相等，但不是相互作用力，故C错误；摩擦力和重力等大，D错误。

4．如图所示，光滑的大圆环固定在竖直平面上，圆心为O点，P为环上最高点，轻弹簧的一端固定在P点，另一端栓连一个套在大环上的小球，小球静止在图示位置平衡，则

A．弹簧可能处于压缩状态

B．大圆环对小球的弹力方向可能指向O点

C．小球受到弹簧的弹力与重力的合力一定指向O点

D．大圆环对小球的弹力大小可能小于球的重力，也可能大于球的重力

【答案】C

【名师点睛】解答此题关键是理解力的平衡条件，通过画出受力图，根据小球的受力情况，结合几何知识进行判断。

5．如图所示，一水平横杆BC的B端固定，C端有一定滑轮，跨在定滑轮上的绳子一端悬一质量为m的物体，另一端固定在A点，当物体静止时，∠ACB=30°，不计定滑轮摩擦和绳子的质量，这时，定滑轮对绳子的作用力

A．大小为mg，方向与AC夹120°角斜向上

B．大小为

，方向水平向右

C．大小为

，方向水平向右

D．大小为

，方向与AC垂直向上

【答案】A

【名师点睛】本题中要注意张紧的绳子各部分张力相等，同时滑轮受绳的作用力及杆对滑轮的作用力，而杆对滑轮的作用力可以沿任意方向。

6．如图所示，物体A的质量大于B的质量。

绳子质量、绳与滑轮间的摩擦可不计，A、B两物体恰好处在平衡状态，如果将悬点P移近Q少许，则物体B的运动情况是

A．仍保持静止状态

B．向下运动

C．向上运动

D．扶梯对顾客作用力的方向选指向左下方，再竖直向上

【答案】B

【解析】B物体对滑轮的拉力不变，等于物体B的重力；动滑轮和物体A整体受重力和两个拉力，拉力大小恒定，重力恒定，故两个拉力的夹角不变，如图所示；故物体B下降；故选B。

【名师点睛】本题考查了共点力的平衡问题；解题的关键是抓住平衡后滑轮所受的三个拉力大小都不变。

对于动滑轮，平衡时两侧绳子的拉力关于竖直方向具有对称性；此题意在考查学生灵活运用平衡知识的能力。

7．迎泽大桥的引桥就是一个斜面。

汽车上桥时，为了分析阻碍车辆前进和压桥面的效果，将其所受重力分解为平行桥面向下的分力F1和垂直桥面向下的分力F2。

以下论述正确的是

A．F1和F2是汽车实际受到的两个力

B．F1和F2是汽车重力的两个等效替代力

C．F1是物体对桥面的摩擦力，F2是汽车对桥面的压力

D．若引桥变短，倾角増大，则F1减小，F2增大

【答案】B

【名师点睛】斜面上物体的重力，按效果分解为为平行于斜面使物体下滑的分力F1和垂直于斜面使物体紧压斜面的分力F2，作出力的分解图，由数学知识求出两个分力的大小。

8．如图所示，小孩用与水平方向成θ角的轻绳拉放置在水平面上的箱子，第一次轻拉，没有拉动；第二次用更大的力拉，箱子还是不动，则

A．两次拉时箱子所受支持力相同

B．第二次拉时箱子所受支持力增大

C．第二次拉时箱子所受摩擦力增大

D．第二次拉时箱子所受摩擦力减小

【答案】C

【名师点睛】本题主要考查了物体的平衡、静摩擦力。

物体处于静止状态，说明物体受平衡力的作用，根据力的合成与分解法则，从而确定静摩擦力的大小等于拉力水平分力的大小，而竖直方向支持力等于重力与拉力竖直方向的分力之差，从而即可求解。

9．如图所示，两个带电小球A、B分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内。

用水平向左的推力F作用于B球，两球在图示位置静止。

现将B球沿斜面向上移动一小段距离，发现A球随之向上移动少许，两球在虚线位置重新平衡。

重新平衡后与移动前相比，下列说法正确的是

A．墙面对A的弹力变小B．斜面对B的弹力变大

C．推力F变大D．两球之间的距离变小

【答案】A

【解析】对B选项，利用整体法可知，斜面对B球支持力的竖直分量等于A、B两带电小球的重力之和，斜面倾角不变，斜面对B球支持力不变，故斜面对B的弹力不变，B选项错误；对D选项，假设A球不动，由于A、B两球间的距离减小，库仑力增大，A球上升，库仑力与竖直方向的夹角变小，而竖直分量不变，故库仑力变小，A、B间的距离变大，故D错误；对A、C选项，因水平分量减小，故A正确，C错误。

故选A。

【名师点睛】本题考查了与库仑力相结合的物体的平衡问题，利用好整体和隔离法，正确对研究对象进行受力分析是解决此题的关键。

10．如图所示，光滑水平地面上放有截面为1/4圆周的柱状物体A，A与光滑墙面之间放一光滑的圆柱形物体B，对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止。

若将A的位置向左移动稍许，整个装置仍保持平衡，则

A．水平外力F增大

B．墙对B的作用力减小

C．地面对A的支持力减小

D．B对A的作用力减小

【答案】BD

【解析】对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力N′和墙壁对B球的支持力N，如图。

当A球向左移动后，A球对B球的支持力N′的方向不断变化，根据平衡条件结合合成法可以知道A球对B球的支持力N′和墙壁对B球的支持力N都在不断减小，则B对A的作用力也减小。

故B、D正确。

再对A和B整体受力分析，受到总重力G、地面支持力FN，推力F和墙壁的弹力N，如图。

根据平衡条件，有F=N，FN=G，故地面对A的支持力保持不变，推力F随着壁对B球的支持力N的不断减小而不断减小。

故A、C错误。

故选BD。

【名师点睛】先对B球受力分析，受到重力mg、A球对B球的支持力N′和墙壁对B球的支持力N，然后根据共点力平衡条件得到A球左移后各个力的变化情况；最后再对整体受力分析，根据平衡条件判断推力F和地面的支持力的变化情况。

11．如图所示，重为

的物体在倾角为

的粗糙斜面上，受力

作用处于平衡状态，则斜面对物体的作用力为

A．

B．

C．

D．

【答案】AC

【名师点睛】物体的平衡问题是高中物理的重点知识，本题的难点在于压力表达式的多样性，这要求同学们在平时练习中加强数学知识在物理中的应用。

12．如图所示，绳子质量、滑轮摩擦不计，物体M静止在倾角为θ的斜面上，若倾角θ增大，物体M仍然静止。

（连接M一端的绳子始终与斜面平行）下列判断正确的是

A．绳子的拉力可能增大

B．斜面对地面的正压力增大

C．物体M受到的静摩擦力可能增大

D．物体M受到斜面的作用力可能增大

【答案】C

根据平衡条件得到f+T–Mgsinθ=0；N–Mgcosθ=0，解得：

f=Mgsinθ–T=Mgsinθ–mg；N=Mgcosθ，当θ变大时，f变大，N变小；，②如果静摩擦力沿斜面向下，同理可得到：

f=T–Mgsinθ=mg–Mgsinθ；N=Mgcosθ；当θ变大时，f变小，N变小；综上所述可知，选项故C正确，D错误；故选C。

13．如图所示，质量为1kg的物块靠在竖直墙面上，物块与墙面间的动摩擦因数μ=0.3，垂直于墙壁作用在物块表面的推力F=50N，现物块处于静止状态。

若g取10m/s2，则物块所受摩擦力的大小为

A．10NB．50NC．15ND．3.0N

【答案】A

【解析】对物块受力分析，设物块受的重力为G，摩擦力为f，墙支持力为N，示意图如下。

根据受力平衡的条件：

f=G=10N。

14．如图所示，左侧是倾角为60°的斜面、右侧是1/4圆弧面的物体A固定在水平地面上，圆弧面底端的切线水平。

一根轻绳两端分别系有质量为m1、m2的小球，跨过A顶端的定滑轮，当两球处于平衡状态时，右侧轻绳与水平方向夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点，则两小球的质量之比m1:

m2为

A．1:

1B．2:

3C．3:

2D．3:

4

【答案】B

【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解。

15．在衡阳市的旧城改造活动中，为保证某危旧房屋的安全，设法用一个垂直于天花板平面的力F作用在木垫m上，以支撑住倾斜的天花板，如图所示，己知天花板平面与竖直方向夹角为θ，则

A．木垫共受到三个力的作用

B．木垫对天花板的弹力大小等于F

C．木垫对天花板的摩擦力大小等于mgcosθ

D．适当增大F天花板和木垫之间的摩擦力可能变为零

【答案】C

【名师点睛】对木块进行受力分析，运用力的平衡条件判断物体受力情况。

对受到的力进行正交分解，根据平衡等式找力与力之间的关系。

16．（2017·新课标全国Ⅲ卷）一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm。

将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）

A．86cmB．92cmC．98cmD．104cm

【答案】B

【解析】设弹性绳的劲度系数为k，左、右两半段绳的伸长量

，由共点力的平衡条件可知，钩码的重力

，将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时，钩码的重力

，解得

，则弹性绳的总长度变为

，故选B。

【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，再根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解；如果物体受到三力处于平衡状态，可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据正弦定理列式求解。

前后两次始终处于静止状态，即合外力为零，在改变绳长的同时，绳与竖直方向的夹角跟着改变。

17．（2017·天津卷）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N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】AB

【名师点睛】本题是力的动态平衡的典型模型，学生并不陌生，关键要判断出绳子和竖直方向的夹角只与绳长和两杆间的距离有关。

18．（2017·新课标全国Ⅰ卷）如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。

初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为

（

）。

现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角

不变。

在OM由竖直被拉到水平的过程中

A．MN上的张力逐渐增大

B．MN上的张力先增大后减小

C．OM上的张力逐渐增大

D．OM上的张力先增大后减小

【答案】AD

【名师点睛】本题考查动态平衡，注意重物受三个力中只有重力恒定不变，且要求OM、MN两力的夹角不变，两力的大小、方向都在变。

三力合力为零，能构成封闭的三角形，再借助圆，同一圆弧对应圆周角不变，难度较大。

19．（2016·海南卷）如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态。

若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。

则

A．f1=0，f2≠0，f3≠0B．f1≠0，f2=0，f3=0

C．f1≠0，f2≠0，f3=0D．f1≠0，f2≠0，f3≠0

【答案】C

【名师点睛】“整体隔离法”是力学中的重要方法，一定要熟练掌握，注意对于由多个物体组成的系统，不涉及内力时优先考虑以整体为研究对象。

20．（2016·新课标全国Ⅲ卷）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。

在a和b之间的细线上悬挂一小物块。

平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。

不计所有摩擦。

小物块的质量为

A．

B．

C．mD．2m

【答案】C

【解析】根据题意设悬挂小物块的点为

，圆弧的圆心为O，由于ab=R，所以三角形Oab为等边三角形，根据几何知识可得

，而一条绳子上的拉力相等，故

，小物块受到两条绳子的拉力作用且两力大小相等，夹角为120°，故受到的拉力的合力等于

，因为小物块受到绳子的拉力和重力作用，处于静止状态，故拉力的合力等于小物块的重力，为

，所以小物块的质量为m，C正确。

【方法技巧】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解。

21．（2016·新课标全国Ⅱ卷）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。

用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中

A．F逐渐变大，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小

C．F逐渐变小，T逐渐变大　D．F逐渐变小，T逐渐变小

【答案】A

【解析】对结点O受力分析，重力的大小和方向均不变，水平拉力F的方向不变，绳拉力在转动，满足三力平衡的动态平衡，如图所示：

可得，水平拉力F逐渐增大，绳的拉力逐渐增大，故选A。

【名师点睛】此题是物体的平衡问题，考查平行四边形定则的应用；图解法是最简单快捷的方法，注意搞清各个力的大小及方向变化的特点，变换平行四边形即可。

此题还可以列方程讨论。

22．（2016·浙江卷）如图所示为一种常见的身高体重测量仪。

测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。

质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。

当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为

A．v（t0–t），

B．

v（t0–t），

C．v（t0–t），

D．

v（t0–t），

【答案】D

【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。

解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。

23．（2016·新课标全国Ⅰ卷）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。

外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。

若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则

A．绳OO'的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【答案】BD

【解析】物块b始终保持静止，可知物块a也始终保持静止，滑轮两侧绳子的夹角也不变，可知连接物块a和b的绳的张力等于物块a的重力，所以连接物块a和b的绳的张力保持不变，夹角不变，所以，绳OO'的张力也不变，故A、C错误；对物块b进行受力分析如图所示，可知，若F方向不变，大小在一定范围内变化时，重力mg和绳子的拉力FT保持不变，所以，物块b所受到的支持力也在一定范围内变化，物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化，故B、D正确

【名师点睛】本题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。

当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项A的判断。

24．（2016·上海卷）如图，始终竖直向上的力F作用在三角板A端，使其绕B点在竖直平面内缓慢地沿顺时针方向转动一小角度，力F对B点的力矩为M，则转动过程中

A．M减小，F增大B．M减小，F减小

C．M增大，F增大D．M增大，F减小

【答案】A

【名师点睛】通过物体受力平衡条件判断拉力F的变化情况，分析力矩时通过极端思维的方法进行判断。