高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專(zhuān)題3 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題與臨界極值問(wèn)題練習(xí) 新人教版

1、微專(zhuān)題三 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題與臨界極值問(wèn)題a級(jí)基礎(chǔ)練1(08786175)(2018·安徽合肥一中二診)如圖所示，物體a、b用細(xì)繩連接后跨過(guò)滑輪a靜止在傾角為45°的斜面上，b懸掛著已知質(zhì)量ma2mb，不計(jì)滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45°增大到60°，但物體仍保持靜止，下列說(shuō)法中正確的是() a繩子的張力增大b物體a對(duì)斜面的壓力將增大c物體a受到的靜摩擦力增大d滑輪受到繩子的作用力保持不變解析：c如圖所示，對(duì)a和b受力分析：在斜面傾角增大的過(guò)程中，物體b始終處于平衡狀態(tài)，因此繩子拉力大小始終等于物體b重力的大小，故a錯(cuò)誤；物體a對(duì)斜面的壓力fnfnmagcos

2、，隨著的增大，cos 減小，因此物體a對(duì)斜面的壓力將減小，故b錯(cuò)誤；由題可知，開(kāi)始時(shí)a所受重力沿斜面的分力大于繩子拉力，即magsin >tmbg，因此摩擦力平行斜面向上，隨著角度的增大，重力沿斜面的分力逐漸增大，而繩子的拉力不變，因此物體所受摩擦力逐漸增大，方向沿斜面向上，故c正確；繩子拉力大小不變，隨著斜面傾角的增大，繩子之間的夾角在減小，因此其合力增大，所以滑輪受到繩子的作用力增大，故d錯(cuò)誤 2(2018·湖北襄陽(yáng)四校聯(lián)考)將三個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b、c用細(xì)線(xiàn)相連后(b、c間無(wú)細(xì)線(xiàn)相連)，再用細(xì)線(xiàn)懸掛于o點(diǎn)，如圖所示用力f拉小球c，使三個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線(xiàn)oa與

3、豎直方向的夾角保持為30°，則f的最小值為() amgb2mgc.mg d.mg解析：c靜止時(shí)將三球視為一個(gè)整體，重力為3mg，當(dāng)作用于c球上的力f垂直于oa時(shí)，f最小，由正交分解法知，水平方向fcos 30°tsin 30°，豎直方向fsin 30°tcos 30°3mg，解得fmg，故選c.3(08786176)(2018·福建福州一中質(zhì)檢)如圖所示，用一輕繩將光滑小球p系于豎直墻壁上的o點(diǎn)，在墻壁和球p之間夾有一長(zhǎng)方體物塊q，p、q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一鉛筆緊貼墻壁從o點(diǎn)開(kāi)始緩慢下移，則在鉛筆緩慢下移的過(guò)程中() a細(xì)繩的拉力逐

4、漸變小bq受到墻壁的摩擦力逐漸變大cq受到墻壁的彈力逐漸變大dq將從墻壁和小球之間滑落解析：c對(duì)p分析，p受到重力、拉力和q對(duì)p的彈力處于平衡設(shè)拉力與豎直方向的夾角為，根據(jù)共點(diǎn)力平衡知拉力f，q對(duì)p的支持力nmgtan .鉛筆緩慢下移的過(guò)程中，增大，則拉力f增大，q對(duì)p的支持力增大，故a錯(cuò)誤對(duì)q分析知，在水平方向上p對(duì)q的壓力增大，則墻壁對(duì)q的彈力增大，在豎直方向上重力與摩擦力大小相等，所以a受到的摩擦力不變，q不會(huì)從墻壁和小球之間滑落，故c正確，b、d錯(cuò)誤4(2018·寧夏銀川一中一模)把一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，在光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔，如圖所示質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)

5、上，一根細(xì)線(xiàn)的下端系著小球，上端穿過(guò)小孔用手拉住現(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線(xiàn)，使小球沿圓環(huán)緩慢下移在小球移動(dòng)過(guò)程中手對(duì)細(xì)線(xiàn)的拉力f和圓環(huán)對(duì)小球的彈力fn的大小變化情況是() af不變，fn增大 bf不變，fn減小cf減小，fn不變 df增大，fn不變解析：d小球沿圓環(huán)緩慢下移可看成是勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受重力g、f、fn三個(gè)力，滿(mǎn)足受力平衡，受力分析如圖，設(shè)圓環(huán)半徑為r，由三角形相似知識(shí)可得，小球沿圓環(huán)緩慢下移時(shí)，圓環(huán)半徑不變，ab長(zhǎng)度增大，故f增大，fn不變，故d正確 5(08786177)(2018·吉林松原油田高中三模)如圖所示，粗糙的水平面上放有一個(gè)截面為半圓的柱狀物體a，a與豎

6、直擋板間放有一光滑圓球b，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將擋板水平向右緩慢平移，a始終保持靜止則在b著地前的過(guò)程中()a擋板對(duì)b的彈力減小b地面對(duì)a的摩擦力增大ca對(duì)b的彈力減小d地面對(duì)a的彈力增大解析：b先對(duì)b受力分析，受重力、a對(duì)b的支持力和擋板對(duì)b的支持力，如圖甲，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有：n1，n2mgtan ；再對(duì)a、b整體受力分析，受重力、地面支持力、擋板對(duì)其向左的支持力和地面對(duì)其向右的靜摩擦力，如圖乙，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有fn2，n(mm)g，故fmgtan ；擋板保持豎直且緩慢向右移動(dòng)的過(guò)程中，角不斷變大，故f變大，n不變，n1變大，n2變大故選b.6.(2018·安徽屯溪第一中

7、學(xué)期中)如圖所示，a、b、c三根輕細(xì)繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的小球a、b保持靜止，細(xì)繩a是水平的，現(xiàn)對(duì)b球施加一個(gè)水平向右的力f，將b緩緩拉到圖中虛線(xiàn)位置，a球保持不動(dòng)，這時(shí)三根細(xì)繩的張力fa、fb、fc的變化情況是() a都變大 b都不變cfb不變，fa、fc變大 dfa、fb不變，fc變大解析：c以b為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，將重力分解，由分解法作圖如圖，由圖可以看出當(dāng)將b緩緩拉到圖中虛線(xiàn)位置的過(guò)程中，繩子與豎直方向夾角變大，繩子的拉力大小對(duì)應(yīng)圖中1、2、3三個(gè)位置大小，即fc逐漸變大，f逐漸變大；再以a、b整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，設(shè)b繩與水平方向夾角為，則豎直方向有fbsin 2mg，得fb

8、，不變，水平方向：fafbcos f，fbcos 不變，而f逐漸變大，故fa逐漸變大故選c. b級(jí)能力練7(08786178)(多選)(2018·吉林東北師大附中二模)如圖，在楔形木塊的斜面與豎直墻之間放置一個(gè)質(zhì)量為m的光滑鐵球，楔形木塊置于水平粗糙地面上，斜面傾角為，球的半徑為r.現(xiàn)對(duì)球再施加一個(gè)水平向左的壓力f，f的作用線(xiàn)通過(guò)球心o.若f緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止則在此過(guò)程中 () a豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力fb斜面對(duì)鐵球的作用力緩慢增大c斜面對(duì)地面的摩擦力保持不變d地面對(duì)楔形木塊的支持力緩慢增大解析：ac以鐵球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力，作出受力分析圖如圖所示，根據(jù)平衡

9、條件得知，豎直墻對(duì)鐵球的作用力n2fn1sin >f，即豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力f，故a正確由圖得到mgn1cos ，因?yàn)閙g、均不變，則斜面對(duì)鐵球的支持力n1保持不變，故b錯(cuò)誤以楔形木塊為研究對(duì)象，球?qū)πㄐ文緣K的壓力不變，楔形木塊受力情況不變，則楔形木塊對(duì)地面的摩擦力保持不變，地面對(duì)楔形木塊的支持力也不變，故c正確，d錯(cuò)誤8(08786179)(多選)(2018·閩粵大聯(lián)考期末)如圖所示，一輛小車(chē)靜止在水平地面上，車(chē)內(nèi)固定著一個(gè)傾角為60°的光滑斜面oa，光滑擋板ob可繞轉(zhuǎn)軸o在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)將一重力為g的圓球放在斜面與擋板之間，擋板與水平面的夾角60

10、°.下列說(shuō)法正確的是() a若保持擋板不動(dòng)，則球?qū)π泵娴膲毫Υ笮間b若擋板從圖示位置順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)動(dòng)60°，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u增大c若擋板從圖示位置順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)動(dòng)60°，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小d若保持擋板不動(dòng)，使小車(chē)水平向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則球?qū)醢宓膲毫赡転榱憬馕觯篴d球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對(duì)球進(jìn)行受力分析，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知，fafbg，a正確；若擋板從圖示位置順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)動(dòng)60°，據(jù)圖可知，fb先減小后增大，根據(jù)牛頓第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο葴p小后增大，故b、c錯(cuò)誤；若保持擋板不動(dòng)，使小車(chē)水平向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，

11、當(dāng)fa和重力g的合力正好提供加速度時(shí)，球?qū)醢宓膲毫榱?，故d正確 9(08786180)(多選)豎直細(xì)桿上套有一個(gè)1 kg的小圓環(huán)，圓環(huán)左側(cè)系有一勁度系數(shù)k500 n/m的輕彈簧，已知彈簧與豎直方向的夾角為37°，圓環(huán)始終靜止，則以下分析正確的是() a當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量x2.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力為零b當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量x0.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力f1.5 nc保持彈簧伸長(zhǎng)量不變，適度減小，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力變小d保持彈簧伸長(zhǎng)量不變，適度減小，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力變小解析：abc當(dāng)kxcos 37°mg時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力為零，此時(shí)x2.5 cm，a正確；

12、彈簧伸長(zhǎng)量x0.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力fkxsin 37°1.5 n，b正確；保持彈簧伸長(zhǎng)量不變，適度減小，fkxsin 隨之變小，c正確；保持彈簧伸長(zhǎng)量不變，適度減小，彈簧彈力的豎直分量增大，但初始狀態(tài)摩擦力的方向未知，故不能判定摩擦力大小的變化情況，d錯(cuò)誤10(08786181)(多選)(2017·新課標(biāo))如圖，柔軟輕繩on的一端o固定，其中間某點(diǎn)m拴一重物，用手拉住繩的另一端n，初始時(shí)，om豎直且mn被拉直，om與mn之間的夾角為.現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角不變?cè)趏m由豎直被拉到水平的過(guò)程中() amn上的張力逐漸增大bmn上的張力先增大后減小com

13、上的張力逐漸增大dom上的張力先增大后減小解析：ad重物受到重力mg、om繩的拉力fom、mn繩的拉力fmn共三個(gè)力的作用緩慢拉起過(guò)程中任一時(shí)刻可認(rèn)為是平衡狀態(tài)，三力的合力恒為0.如圖所示，由三角形定則得一首尾相接的閉合三角形，由于且不變，則三角形中fmn與fom的交點(diǎn)在一個(gè)優(yōu)弧上移動(dòng)，由圖可以看出，在om被拉到水平的過(guò)程中，繩mn中拉力一直增大且恰好達(dá)到最大值，繩om中拉力先增大后減小，故a、d正確，b、c錯(cuò)誤11(08786182)(2018·吉林東北師范大學(xué)附中二模)如圖所示，一粗糙斜面的傾角37°，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，一質(zhì)量為m5 kg的物塊在一水平力f

14、的作用下靜止在斜面上，g取10 m/s2，最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，sin 37°0.6，cos 37°0.8，求：(1)要使物體恰能靜止在斜面上(即與斜面沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì))，f應(yīng)為多大；(2)要使物體靜止在斜面上，f應(yīng)在什么范圍內(nèi)解析：(1)要使物體恰能靜止在斜面上，則摩擦力為零，有fmgtan 37.5 n.(2)當(dāng)f較大時(shí)，摩擦力沿斜面向下，有fmaxsin mgcos fn，fmaxcos mgsin fm，fmfn，聯(lián)立解得fmax100 n，當(dāng)f較小時(shí)，摩擦力沿斜面向上，有fmincos (fminsin mgcos )mgsin ，解得fmin9.0

15、9 n.故f的范圍為9.09 nf100 n.答案：(1)37.5 n(2)9.09 nf100 n12(2018·陜西咸陽(yáng)興平一模)如圖所示，一根輕繩上端固定在o點(diǎn)，下端拴一個(gè)重為g的鋼球a，球處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)對(duì)球施加一個(gè)方向水平向右的外力f，使球緩慢地偏移，在移動(dòng)過(guò)程中的每一時(shí)刻，都可以認(rèn)為球處于平衡狀態(tài)，外力f方向始終水平向右，最大值為2g. (1)在直角坐標(biāo)系中畫(huà)出描述上述物理過(guò)程繩的張力t與偏角的的關(guān)系圖象(2)由圖示位置撤去外力f(輕繩與豎直方向夾角為)，無(wú)初速度地釋放小球，求小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對(duì)小球的拉力不計(jì)空氣阻力，輕繩長(zhǎng)設(shè)為l.解析：(1)當(dāng)水平拉力f0，輕繩處于豎直位置時(shí)，繩子張力最小，t1g.當(dāng)水平拉力f2g時(shí)，繩子張力最大，t2g，因此輕繩的張力范圍是gtg.設(shè)小球在某位置處于平衡狀態(tài)，受力情況如圖甲所示，由平衡條件得tcos g，所以t，