高中物理动态平衡问题

第1页共9页动态平衡专题1、如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木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．始终减小，始终增大B．始终减小，始终减小C．先增大后减小，始终减小D．先增大后减小，先减小后增大2、如图所示，把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间，AC与AB之间夹角为30°，现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90°，则()A．球对AB板的压力先减小后增大B．球对AB板的压力逐渐减小C．球对AC板的压力逐渐增大D．球对AC板的压力先减小后增大3、如图所示，用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是（）A．F1增大，F2减小B．F1减小，F2增大C．F1和F2都减小D．F1和F2都增大4、某欧式建筑物屋顶为半球形，一警卫人员为执行特殊任务，必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行（如图），他在向上爬过程中（）A．屋顶对他的支持力变大B．屋顶对他的支持力变小C．屋顶对他的摩擦力变大D．屋顶对他的摩擦力不变5、在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色．如图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G第2页共9页．现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近（C点与A点等高）．则绳中拉力大小变化的情况是()A．先变小后变大B．先变小后不变C．先变大后不变D．先变大后变小6、如图所示，用细线悬挂一个均质小球靠在光滑竖直墙上．如把线的长度缩短，则球对线的拉力T、对墙的压力N的变化情况正确的是（）A．T、N都不变B．T减小，N增大C．T增大，N减小D．T、N都增大7、如图，在静止的电梯里放一桶水，将一个用弹簧固连在桶底的软木塞浸没在水中，当电梯以加速度a(ag)加速下降时（）A．弹簧的伸长量将比静止时减小B．弹簧的伸长量将比静止时增大C．弹簧的伸长量与静止时相等D．弹簧的伸长量为零8、如图2所示，物体A和B一起沿斜面匀速下滑，则物体A受到的力有()图2A．重力、B对A的支持力B．重力、B对A的支持力、下滑力C．重力、B对A的支持力、摩擦力D．重力、B对A的支持力、摩擦力、下滑力9、如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动。用绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，另一端系在以O点为圆心的圆弧形墙壁上的C点。当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中（保持OA与地面夹角θ不变），OC绳所受拉力的大小变化情况是()第3页共9页A．逐渐减小B．逐渐增大C．先减小后增大D．先增大后减小10、如图所示，一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端，用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球，则在小球运动的过程中（该过程小球未脱离球面)，木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()A．F1增大，F2减小B．F1减小，F2减小C．F1增大，F2增大D．F1减小，F2增大11、如图所示，保持不变，以O为圆心将轻绳BO缓慢做顺时针旋转，则BO的拉力将（）A．逐渐减小B．逐渐增大C．先减小后增大D．先增大后减小12、半径为R的球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，滑轮到球面B的距离为h，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是（）A．N不变，T变小B．N不变，T先变大后变小C．N变小，T先变小后变大D．N变大，T变小13、（多选）如图所示，用与竖直方向成θ角的倾斜轻绳子a和水平轻绳子b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1.现在保持小球在原位置不动，使绳子b在原竖直平面内，逆时针转过θ角固定，绳b拉力变为F2；再转过θ角固定，绳b拉力变为F3，则（）第4页共9页A．F1＜F2＜F3B．F1=F3＞F2C．F1=F3＜F2D．绳a拉力一直减小14、如图5所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中()图5A．小球对薄板的压力增大B．小球对墙的压力减小C．小球对墙的压力先减小后增大D．小球对薄板的压力不可能小于球的重力15、（多选）如下图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙壁之间放一光滑球B，整个装置处于静止状态．若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则()A．B对墙的压力减小B．A与B之间的作用力增大C．地面对A的摩擦力减小D．A对地面的压力不变16、用细绳AO、BO悬挂一重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上．悬点A固定不动，将悬点B从图8所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况．图8第5页共9页参考答案1、【答案】B【解析】对小球进行受力分析如图所示，设：板与竖直方向夹角为，则：，，随着板顺时针方向转动，越来越大，因此越来越小，同样也越来越小，B正确。2、【答案】A【解析】以小球为研究对象，分析受力情况，作出小球三个不同位置的受力图如图，可见，使AB板顺时针缓慢转动90°的过程中，AB板对球的支持力N1先减小后增大，AC板对球的支持力N2一直减小，由牛顿第三定律得知，球对AB板的压力先减小后增大，球对AC板的压力一直减小．故A正确，BCD均错误．3、【答案】C【解析】设绳子与竖直墙面间的夹角θ，重球竖直方向受力平衡：Tcosθ=G①重球水平方向受力平衡：Tsinθ=F②若果把绳的长度增加一些，则夹角θ减小，cosθ增大，由①得绳子拉力T减小，sinθ减小，T也减小，由②得绳子墙的弹力F减小，故选C第6页共9页4、【答案】A【解析】以人为研究对象分析受力可知，人受到重力、摩擦力、屋顶的支持力，其中屋顶支持力和摩擦力的方向都在变化，所以可以采用相似三角形的方法把物理问题转化为数学问题求解，如下图所示：如上图可以看出，下方的红色几何三角形与上方力的矢量三角形相似，即满足，故可知屋顶对人的支持力在变大，摩擦力在变小，所以只有选项A正确；5、【答案】C【解析】当轻绳的右端从B点移到直杆最上端时，设两绳的夹角为2θ．以滑轮为研究对象，分析受力情况，作出力图如图1所示．根据平衡条件得2Fcosθ=mg得到绳子的拉力F=所以在轻绳的右端从B点移到直杆最上端时的过程中，θ增大，cosθ减小，则F变大．当轻绳的右端从直杆最上端移到C点时，设两绳的夹角为2α．第7页共9页设绳子总长为L，两直杆间的距离为S，由数学知识得到sinα=，L、S不变，则α保持不变．再根据平衡条件可知，两绳的拉力F保持不变．所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变．C正确。6、【答案】D7、【答案】A【解析】电梯静止时，软木塞受到弹簧的支持力N1，自身的重力G以及浮力F，且G-N1-F=0，得N1=G-F；当电梯加速向下运动时，软木塞受到的弹簧支持力N2，且G-N2-F=ma，得N2=G-F-ma，所以N2N1，弹簧的形变量变小。选A8、【答案】A9、【答案】C【解析】据题意，当细绳OC的C段向B点移动过程中，系统处于平衡状态，对点O受力分析，受到悬挂物的拉力，该拉力为：，受到杆的支持力N和细绳OC的拉力TC，由力的三角形定则，即如上图所示，从图可以看出代表细绳OC的拉力TC的对应边的长度先减小后增加，则该拉力的大小也是先减小后增加，故选项C正确。10、【答案】C【解析】据题意，当小球在竖直挡板作用下缓慢向右移动，受力情况如上图所示，移动过程中球面对小球作用力逆时针旋转，与竖直方向夹角增大，即角增大，则挡板对小球作用力有：，夹角增大，该力也增加；球面对小球作用力为：，当夹角增大时该力也增大，故选项C正确。11、【答案】C【解析】将轻绳BO缓慢做顺时针旋转时，O点受力平衡，O点受力分析如图：随绳转动，绳OB拉力FB变化如图中虚线所示，故选项C正确。第8页共9页12、【答案】A【解析】以小球为研究对象，分析小球受力情况：重力G，细线的拉力T和半球面的支持力N，作出N、T的合力F，由平衡条件得知F=G．由△NFA∽△AO1O得得：由题缓慢地将小球从A点拉到B点过程中，O1O，AO不变，O1A变小，得T变小；N不变，A正确13、【答案】BD【解析】据题意，b绳第一次转过θ角后F2与a绳拉力Fa垂直，再转过θ角后，F3和F1关于F2对称，则有，且F2最小，则有：F1=F3＞F2，故B选项正确；从力的三角形可以看出Fa的对应边长度一直在减小，故a绳拉力一直在减小，D选项正确。第9页共9页14、【答案】BD【解析】根据小球重力的作用效果，可以将重力G分解为使球压板的力F1和使球压墙的力F2，作出平行四边形如图所示，当θ增大时，F1、F2均变小，而且在θ＝90°时，F1有最小值，等于G，所以B、D项正确．15、【答案】ACD【解析】设物体A对球B的支持力为F1，竖直墙对球B的弹力为F2，F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小．对球B受力分析如图所示，由平衡条件得：F1cosθ＝mBg，F1sinθ＝F2，解得F1＝，F2＝mBgtanθ，θ减小，F1减小，F2减小，选项A对，B错；对A、B整体受力分析可知，竖直方向，地面对整体的支持力FN＝(mA＋mB)g，与θ无关，即A对地面的压力不变，选项D对；水平方向，地面对A的摩擦力Ff＝F2，因F2减小，故Ff减小，选项C对．16、【答案】OA绳中拉力逐渐减小，OB绳中拉力先减小后增大【解析】如图所示，在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3和FTB1、FTB2、FTB3，从图中可以直观地看出，FTA逐渐变小，且方向不变；而FTB先变小后变大，且方向不断改变；当FTB与FTA垂直时，FTB最小，然后FTB又逐渐增大．