高中物理動態(tài)平衡問題及高中物理動態(tài)平衡專題

PAGEPAGE16動態(tài)平衡專題1、如圖，一小球放置在木板與豎直墻面之間。設墻面對球的壓力大小為N1，球對木板的壓力大小為N2。以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸，將木板從圖示位置開始緩慢地轉到水平位置。不計摩擦，在此過程中()A．始終減小，始終增大B．始終減小，始終減小C．先增大后減小，始終減小D．先增大后減小，先減小后增大2、如圖所示，把一個光滑圓球放在兩塊擋板AC和AB之間，AC與AB之間夾角為30°，現(xiàn)將AC板固定而使AB板順時針緩慢轉動90°，則()A．球對AB板的壓力先減小后增大B．球對AB板的壓力逐漸減小C．球對AC板的壓力逐漸增大D．球對AC板的壓力先減小后增大3、如圖所示，用繩索將重球掛在墻上，不考慮墻的摩擦。如果把繩的長度增加一些，則球對繩的拉力F1和球對墻的壓力F2的變化情況是（）A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2增大C．F1和F2都減小D．F1和F2都增大4、某歐式建筑物屋頂為半球形，一警衛(wèi)人員為執(zhí)行特殊任務，必須冒險在半球形屋頂上向上緩慢爬行（如圖），他在向上爬過程中（）A．屋頂對他的支持力變大 B．屋頂對他的支持力變小C．屋頂對他的摩擦力變大 D．屋頂對他的摩擦力不變5、在上海世博會最佳實踐區(qū)，江蘇城市案例館中穹形門窗充滿了濃郁的地域風情和人文特色．如圖所示，在豎直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)滑輪懸掛一重物G．現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點，另一端從B點沿支架緩慢地向C點靠近（C點與A點等高）．則繩中拉力大小變化的情況是()A．先變小后變大 B．先變小后不變C．先變大后不變 D．先變大后變小6、如圖所示，用細線懸掛一個均質(zhì)小球靠在光滑豎直墻上．如把線的長度縮短，則球對線的拉力T、對墻的壓力N的變化情況正確的是（）A．T、N都不變 B．T減小，N增大C．T增大，N減小 D．T、N都增大7、如圖，在靜止的電梯里放一桶水，將一個用彈簧固連在桶底的軟木塞浸沒在水中，當電梯以加速度a(a<g)加速下降時（）A．彈簧的伸長量將比靜止時減小 B．彈簧的伸長量將比靜止時增大C．彈簧的伸長量與靜止時相等 D．彈簧的伸長量為零8、如圖2所示，物體A和B一起沿斜面勻速下滑，則物體A受到的力有()圖2A．重力、B對A的支持力B．重力、B對A的支持力、下滑力C．重力、B對A的支持力、摩擦力D．重力、B對A的支持力、摩擦力、下滑力9、如圖所示，有一質(zhì)量不計的桿AO，長為R，可繞A自由轉動。用繩在O點懸掛一個重為G的物體，另一根繩一端系在O點，另一端系在以O點為圓心的圓弧形墻壁上的C點。當點C由圖示位置逐漸向上沿圓弧CB移動過程中（保持OA與地面夾角θ不變），OC繩所受拉力的大小變化情況是()A．逐漸減小 B．逐漸增大C．先減小后增大 D．先增大后減小10、如圖所示，一光滑小球靜止放置在光滑半球面的底端，用豎直放置的光滑擋板水平向右緩慢地推動小球，則在小球運動的過程中（該過程小球未脫離球面)，木板對小球的推力F1、半球面對小球的支持力F2的變化情況正確的是()A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2減小C．F1增大，F(xiàn)2增大D．F1減小，F(xiàn)2增大11、如圖所示，保持不變，以O為圓心將輕繩BO緩慢做順時針旋轉，則BO的拉力將（）A．逐漸減小 B．逐漸增大C．先減小后增大 D．先增大后減小12、半徑為R的球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，滑輪到球面B的距離為h，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A點，另一端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖所示，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球由A到B的過程中，半球對小球的支持力N和繩對小球的拉力T的大小變化的情況是（）A．N不變，T變小B．N不變，T先變大后變小C．N變小，T先變小后變大D．N變大，T變小13、（多選）如圖所示，用與豎直方向成θ角的傾斜輕繩子a和水平輕繩子b共同固定一個小球，這時繩b的拉力為F1.現(xiàn)在保持小球在原位置不動，使繩子b在原豎直平面內(nèi)，逆時針轉過θ角固定，繩b拉力變?yōu)镕2；再轉過θ角固定，繩b拉力變?yōu)镕3，則（）A．F1＜F2＜F3B．F1=F3＞F2C．F1=F3＜F2D．繩a拉力一直減小14、如圖5所示，小球放在光滑的墻與裝有鉸鏈的光滑薄板之間，當墻與薄板之間的夾角θ緩慢地增大到90°的過程中()圖5A．小球對薄板的壓力增大B．小球對墻的壓力減小C．小球對墻的壓力先減小后增大D．小球對薄板的壓力不可能小于球的重力15、（多選）如下圖所示，在粗糙水平地面上放著一個截面為四分之一圓弧的柱狀物體A，A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻壁之間放一光滑球B，整個裝置處于靜止狀態(tài)．若把A向右移動少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止狀態(tài)，則()A．B對墻的壓力減小B．A與B之間的作用力增大C．地面對A的摩擦力減小D．A對地面的壓力不變16、用細繩AO、BO懸掛一重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點A和B在支架上．懸點A固定不動，將懸點B從圖8所示位置逐漸移到C點的過程中，試分析OA繩和OB繩中的拉力變化情況．圖8

參考答案1、【答案】B【解析】對小球進行受力分析如圖所示，設：板與豎直方向夾角為，則：，，隨著板順時針方向轉動，越來越大，因此越來越小，同樣也越來越小，B正確。2、【答案】A【解析】以小球為研究對象，分析受力情況，作出小球三個不同位置的受力圖如圖，可見，使AB板順時針緩慢轉動90°的過程中，AB板對球的支持力N1先減小后增大，AC板對球的支持力N2一直減小，由牛頓第三定律得知，球對AB板的壓力先減小后增大，球對AC板的壓力一直減小．故A正確，BCD均錯誤．3、【答案】C【解析】設繩子與豎直墻面間的夾角θ，重球豎直方向受力平衡：Tcosθ=G①重球水平方向受力平衡：Tsinθ=F②若果把繩的長度增加一些，則夾角θ減小，cosθ增大，由①得繩子拉力T減小，sinθ減小，T也減小，由②得繩子墻的彈力F減小，故選C4、【答案】A【解析】以人為研究對象分析受力可知，人受到重力、摩擦力、屋頂?shù)闹С至?，其中屋頂支持力和摩擦力的方向都在變化，所以可以采用相似三角形的方法把物理問題轉化為數(shù)學問題求解，如下圖所示：如上圖可以看出，下方的紅色幾何三角形與上方力的矢量三角形相似，即滿足，故可知屋頂對人的支持力在變大，摩擦力在變小，所以只有選項A正確；5、【答案】C【解析】當輕繩的右端從B點移到直桿最上端時，設兩繩的夾角為2θ．以滑輪為研究對象，分析受力情況，作出力圖如圖1所示．根據(jù)平衡條件得2Fcosθ=mg得到繩子的拉力F=所以在輕繩的右端從B點移到直桿最上端時的過程中，θ增大，cosθ減小，則F變大．當輕繩的右端從直桿最上端移到C點時，設兩繩的夾角為2α．設繩子總長為L，兩直桿間的距離為S，由數(shù)學知識得到sinα=，L、S不變，則α保持不變．再根據(jù)平衡條件可知，兩繩的拉力F保持不變．所以繩中拉力大小變化的情況是先變大后不變．C正確。6、【答案】D7、【答案】A【解析】電梯靜止時，軟木塞受到彈簧的支持力N1，自身的重力G以及浮力F，且G-N1-F=0，得N1=G-F；當電梯加速向下運動時，軟木塞受到的彈簧支持力N2，且G-N2-F=ma，得N2=G-F-ma，所以N2<N1，彈簧的形變量變小。選A8、【答案】A9、【答案】C【解析】據(jù)題意，當細繩OC的C段向B點移動過程中，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對點O受力分析，受到懸掛物的拉力，該拉力為：，受到桿的支持力N和細繩OC的拉力TC，由力的三角形定則，即如上圖所示，從圖可以看出代表細繩OC的拉力TC的對應邊的長度先減小后增加，則該拉力的大小也是先減小后增加，故選項C正確。10、【答案】C【解析】據(jù)題意，當小球在豎直擋板作用下緩慢向右移動，受力情況如上圖所示，移動過程中球面對小球作用力逆時針旋轉，與豎直方向夾角增大，即角增大，則擋板對小球作用力有：，夾角增大，該力也增加；球面對小球作用力為：，當夾角增大時該力也增大，故選項C正確。11、【答案】C【解析】將輕繩BO緩慢做順時針旋轉時，O點受力平衡，O點受力分析如圖：隨繩轉動，繩OB拉力FB變化如圖中虛線所示，故選項C正確。12、【答案】A【解析】以小球為研究對象，分析小球受力情況：重力G，細線的拉力T和半球面的支持力N，作出N、T的合力F，由平衡條件得知F=G．由△NFA∽△AO1O得得：由題緩慢地將小球從A點拉到B點過程中，O1O，AO不變，O1A變小，得T變小；N不變，A正確13、【答案】BD【解析】據(jù)題意，b繩第一次轉過θ角后F2與a繩拉力Fa垂直，再轉過θ角后，F(xiàn)3和F1關于F2對稱，則有，且F2最小，則有：F1=F3＞F2，故B選項正確；從力的三角形可以看出Fa的對應邊長度一直在減小，故a繩拉力一直在減小，D選項正確。14、【答案】BD【解析】根據(jù)小球重力的作用效果，可以將重力G分解為使球壓板的力F1和使球壓墻的力F2，作出平行四邊形如圖所示，當θ增大時，F(xiàn)1、F2均變小，而且在θ＝90°時，F(xiàn)1有最小值，等于G，所以B、D項正確．15、【答案】ACD【解析】設物體A對球B的支持力為F1，豎直墻對球B的彈力為F2，F(xiàn)1與豎直方向的夾角θ因物體A右移而減小．對球B受力分析如圖所示，由平衡條件得：F1cosθ＝mBg，F(xiàn)1sinθ＝F2，解得F1＝，F(xiàn)2＝mBgtanθ，θ減小，F(xiàn)1減小，F(xiàn)2減小，選項A對，B錯；對A、B整體受力分析可知，豎直方向，地面對整體的支持力FN＝(mA＋mB)g，與θ無關，即A對地面的壓力不變，選項D對；水平方向，地面對A的摩擦力Ff＝F2，因F2減小，故Ff減小，選項C對．16、【答案】OA繩中拉力逐漸減小，OB繩中拉力先減小后增大【解析】如圖所示，在支架上選取三個點B1、B2、B3，當懸點B分別移動到B1、B2、B3各點時，AO、BO中的拉力分別為FTA1、FTA2、FTA3和FTB1、FTB2、FTB3，從圖中可以直觀地看出，F(xiàn)TA逐漸變小，且方向不變；而FTB先變小后變大，且方向不斷改變；當FTB與FTA垂直時，F(xiàn)TB最小，然后FTB又逐漸增大．高中物理動態(tài)平衡專題在有關物體平衡的問題中，有一類涉及動態(tài)平衡。這類問題中的一部分力是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，故這是力平衡問題中的一類難題。解決這類問題的一般思路是：把“動”化為“靜”，“靜”中求“動”。根據(jù)現(xiàn)行高考要求，物體受到往往是三個共點力問題，利用三力平衡特點討論動態(tài)平衡問題是力學中一個重點和難點。一物體受三個力作用例1.如圖1所示，一個重力G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上，斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住球，使之處于靜止狀態(tài)。今使板與斜面的夾角緩慢增大，問：在此過程中，擋板和斜面對球的壓力大小如何變化？ββα圖1-1例2．一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈固定在豎直輕桿AO上，B端掛一重物，且系一細繩，細繩跨過桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖2-1所示?，F(xiàn)將細繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO間的夾角θ逐漸減少，則在此過程中，拉力F及桿BO所受壓力FN的大小變化情況是()A．FN先減小，后增大B.FN始終不變C．F先減小，后增大D.F始終不變AAFBOθ圖2-1跟蹤練習1：ACBO圖2-3如圖2-3所示，光滑的半球形物體固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑輪，輕繩的一端系一小球，靠放在半球上的A點，另一端繞過定滑輪，后用力拉住，使小球靜止．現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面由A到半球的頂點B的過程中，半球對小球的支持力ACBO圖2-3(A)N變大，T變小，(B)N變小，T變大(C)N變小，T先變小后變大(D)N不變，T變小圖3－1ABCGO例3．如圖3-1所示，在水平天花板與豎直墻壁間，通過不計質(zhì)量的柔軟繩子和光滑的輕小滑輪懸掛重物G圖3－1ABCGO（1）當B點位置固定，A端緩慢左移時，繩中張力如何變化？（2）當A點位置固定，B端緩慢下移時，繩中張力又如何變化？二物體受四個力及以上例4.如圖所示，當人向左跨了一步后人與物體保持靜止，跨后與垮前相比較，下列說法錯誤的是:A．地面對人的摩擦力減小B．地面對人的摩擦力增加C．人對地面壓力增大D．繩對人的拉力變小F跟蹤練習2：如圖所示，小船用繩牽引．設水平阻力不變，在小船勻速靠岸的過程中FA、繩子的拉力不斷增大B、繩子的拉力保持不變C、船受的浮力減小 D、船受的浮力不變?nèi)B接體問題例5有一個直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙．OB豎直向下，表面光滑．OA上套有小環(huán)P，OB套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可以忽略．不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示．現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達到平衡，那么移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)相比較，AO桿對P的支持力FN和細繩上的拉力F的變化情況是：A．FN不變，F(xiàn)變大B．FN不變，F(xiàn)變小C．FN變大，F(xiàn)變大D．FN變大，F(xiàn)變小跟蹤練習3：如圖所示，輕繩的兩端分別系在圓環(huán)A和小球B上，圓環(huán)A套在粗糙的水平直桿MN上現(xiàn)用水平力F拉著繩子上的一點O，使小球B從圖示實線位置緩慢上升到虛線位置，但圓環(huán)A始終保持在原位置不動,則在這一過程中，環(huán)對桿的摩擦力Ff和環(huán)對桿的壓力FN的變化情況（）A．Ff不變，F(xiàn)N不變B．Ff增大，F(xiàn)N不變C．Ff增大，F(xiàn)N減小D．Ff不變，F(xiàn)N減小四與靜摩擦有關PQ例6.如圖所示，表面粗糙的固定斜面頂端安有滑輪，兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過滑輪（不計滑輪的質(zhì)量和摩擦），P懸于空中，Q放在斜面上，均處于靜止狀態(tài)。當用水平向左的恒力推Q時，P、Q仍靜止不動，則()PQA．Q受到的摩擦力可能變小B．Q受到的摩擦力可能變大C．輕繩上拉力一定變小D．輕繩上拉力一定不變跟蹤練習4如圖所示，A是一質(zhì)量為M的盒子，B的質(zhì)量為eq\f(M,2)，A、B用細繩相連，跨過光滑的定滑輪，A置于傾角θ＝30°的斜面上，B懸于斜面之外而處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)在向A中緩慢加入沙子，整個系統(tǒng)始終保持靜止，則在加入沙子的過程中A．繩子拉力逐漸減小B．A對斜面的壓力逐漸增大C．A所受的摩擦力逐漸增大D．A所受的合力不變ABABO1.如圖所示，電燈懸掛于兩墻之間，更換繩OA，使連接點A向上移，但保持O點位置不變，則A點向上移時，繩OA的拉力()A．逐漸增大B．逐漸減小C．先增大后減小D．先減小后增大AOB2.如圖所示，電燈懸于兩壁之間，保持O點及OB繩的位置不變，而將繩端AOBA．繩OA所受的拉力逐漸增大B．繩OA所受的拉力逐漸減小C．繩OA所受的拉力先增大后減小D．繩OA所受的拉力先減小后增大3.如圖所示，質(zhì)量不計的定滑輪用輕繩懸掛在B點，另一條輕繩一端系重物C，繞過滑輪后，另一端固定在墻上A點，若改變B點位置使滑輪位置發(fā)生移動，但使A段繩子始終保持水平，則可以判斷懸點B所受拉力FT的大小變化情況是：A．若B向左移，F(xiàn)T將增大B．若B向右移，F(xiàn)T將增大C．無論B向左、向右移，F(xiàn)T都保持不變D．無論B向左、向右移，F(xiàn)T都減小ABO4.如圖所示，繩子的兩端分別固定在天花板上的A、B兩點，開始在繩的中點O掛一重物G，繩子OA、OB的拉力分別為F1、F2。若把重物右移到點懸掛（），繩和中的拉力分別為和，則力的大小關系正確的是：ABOA.，B.,C.，D.，5.重力為G的重物D處于靜止狀態(tài)。如圖所示，AC和BC兩段繩子與豎直方向的夾角分別為α和β。α＋β＜90°?，F(xiàn)保持α角不變，改變β角，使β角緩慢增大到90°，在β角增大過程中，AC的張力T1，BC的張力T2的變化情況為 ：A．T1逐漸增大，T2也逐漸增大B．T1逐漸增大，T2逐漸減小C．T1逐漸增大，T2先增大后減小D．T1逐漸增大，T2先減小后增大6.如圖所示，均勻小球放在光滑豎直墻和光滑斜木板之間，木板上端用水平細繩固定，下端可以繞O點轉動，在放長細繩使板轉至水平的過程中(包括水平)：A．小球對板的壓力逐漸增大且恒小于球的重力B．小球對板的壓力逐漸減小且恒大于球的重力C．小球對墻的壓力逐漸增大D．小球對墻的壓力逐漸減小7.如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直擋板之間放一光滑圓球B，整個裝置處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)對擋板加一向右的力F，使擋板緩慢向右移動，B緩慢上移而A仍保持靜止。設地面對A的摩擦力為F1，B對A的作用力為F2，地面對A的支持力為F3。在此過程中：A．F1緩慢減小，F(xiàn)3緩慢增大B．F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C．F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大D．F2緩慢減小，F(xiàn)3保持不變8.如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個截面為四分之一圓弧的柱狀物體A，A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個裝置處于靜止狀態(tài)，若把A向右移動少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止狀態(tài)，則()A．球B對墻的壓力增大B．物體A與球B之間的作用力減小C．地面對物體A的摩擦力減小D．物體A對地面的壓力減小9.如圖所示，一根自然長度為l0的輕彈簧和一根長度為a的輕繩連接，彈簧的上端固定在天花板的O點上，P