人教版高一物理必修一-第二章--微专题16-动态平衡问题

[方法点拨](1)三力动态平衡常用图解法、相似三角形法等．(2)多力动态平衡问题常用解析法．(3)涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换．1.如图1所示，一定质量的物体通过轻绳悬挂，结点为O.人沿水平方向拉着OB绳，物体和人均处于静止状态．若OB绳中的拉力方向不变，人缓慢向左移动一小段距离，则下列说法正确的是()图1A．OA绳中的拉力先减小后增大B．OB绳中的拉力不变C．人对地面的压力逐渐减小D．地面对人的摩擦力逐渐增大2.如图2所示，不计重力的轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，另用一根轻绳通过光滑定滑轮系住P端．在力F的作用下，当杆OP和竖直方向的夹角α(0＜α＜π)缓慢增大时，力F的大小应()图2A．逐渐增大B．恒定不变C．逐渐减小D．先增大后减小3.(2018·四川成都第七中学月考)如图3所示，一竖直放置的大圆环，在其水平直径上的A、B两端系着一根不可伸长的柔软轻绳，绳上套有一光滑小铁环．现将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度，则关于轻绳对A、B两点拉力FA、FB的变化情况，下列说法正确的是()图3A．FA变小，FB变小B．FA变大，FB变大C．FA变大，FB变小D．FA变小，FB变大4.(2017·广东深圳第一次调研)如图4所示，一个轻型衣柜放在水平地面上，一条光滑轻绳两端分别固定在两侧顶端A、B上，再挂上带有衣服的衣架．若保持绳长和左端位置点不变，将右端依次改在C点或D点后固定，衣柜一直不动，下列说法正确的是()图4A．若改在C点，绳的张力大小不变B．若改在D点，衣架两侧绳的张力不相等C．若改在D点，衣架两侧绳的张力相等且不变D．若改在C点，衣柜对地面的压力将会增大5．一铁球通过3段轻绳OA、OB、OC悬挂在天花板上的A点，轻绳OC拴接在轻质弹簧测力计上．第一次，保持结点O位置不变，某人拉着轻质弹簧测力计从水平位置缓慢转动到竖直位置，如图5甲所示，弹簧测力计的示数记为F1.第二次，保持轻绳OC垂直于OA，缓慢移动轻绳，使轻绳OA从竖直位置缓慢转动到如图乙所示位置，弹簧测力计的示数记为F2.则()图5A．F1先增大后减小，F2逐渐减小B．F1先增大后减小，F2逐渐增大C．F1先减小后增大，F2逐渐减小D．F1先减小后增大，F2逐渐增大6.(2017·河南开封第一次模拟)在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放另一截面也为半圆的光滑柱状物体B，整个装置处于静止状态，截面如图6所示．设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.在B上加一物体C，整个装置仍保持静止，则()图6A．F1保持不变，F3增大B．F1增大，F3保持不变C．F2增大，F3增大D．F2增大，F3保持不变7．(2017·山西省重点中学协作体一模)如图7所示，粗糙程度相同的水平地面上的长方体物块将一重为G的光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上，现用水平向右的拉力F缓慢拉动长方体物块，在圆球与地面接触之前，下面的相关判断正确的是()图7A．球对墙壁的压力逐渐减小B．地面对长方体物块的支持力逐渐增大C．地面对长方体物块的摩擦力逐渐增大D．水平拉力F逐渐减小8.(2017·安徽马鞍山第一次模拟)如图8所示，两根相同的直木棍AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动，一表面各处情况相同的圆筒恰能沿直木棍匀速下滑，若保持两木棍倾角不变，将两者间的距离稍微增大后固定不动，仍使该圆筒以一定的初速度从两木棍上端滑下，则()图8A．圆筒将沿木棍减速下滑B．圆筒将沿木棍加速下滑C．木棍对圆筒的摩擦力不变D．木棍和圆筒间的动摩擦因数μ＝tanα9.(2017·江西省重点中学盟校第一次联考)如图9所示，倾角为α的粗糙斜劈放在粗糙水平面上，物体a放在斜面上，轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过光滑的滑轮固定在c点，滑轮2下悬挂物体b，系统处于静止状态．若将固定点c向右移动少许，而a与斜劈始终静止，下列说法错误的是()图9A．斜劈对物体a的摩擦力一定减小B．斜劈对地面的压力一定不变C．细线对物体a的拉力一定增大D．地面对斜劈的摩擦力一定增大10.(2017·湖南怀化二模)如图10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()图10A．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11.(多选)(2017·安徽省十校联考)如图11所示，水平地面上有一斜面体，将物块放在斜面上．现对物块施加一沿斜面向上的力F，力F沿逆时针方向缓慢转动至竖直向上，且力F的大小保持不变，整个过程物块和斜面体都与水平地面始终保持静止，则在力F转动过程中，下列说法正确的是()图11A．斜面体对物块的作用力一直增大B．斜面体对物块的作用力一直减小C．地面对斜面体的作用力一直增大D．地面对斜面体的作用力一直减小12．(多选)(2017·河北衡水金卷)如图12所示，在倾角为θ的粗糙斜面上放置与轻弹簧相连的物体A，弹簧另一端通过轻绳连接到轻质定滑轮Q上，三个物体B、C、D通过绕过定滑轮Q的轻绳相连而处于静止状态．现将物体D从C的下端取下挂在B上，松手后物体A仍处于静止状态，若不计轮轴与滑轮、绳与滑轮间的摩擦，则下列有关描述正确的是()图12A．物体D挂在物体B下面比物体D挂在物体C下面时，物体A所受的摩擦力减小了B．物体D挂在物体B下面比物体D挂在物体C下面时，弹簧的形变量减小了C．物体D挂在物体B下面比物体D挂在物体C下面时，地面对斜面体的支持力减小了D．物体D挂在物体B下面比物体D挂在物体C下面时，地面对斜面体有向左的摩擦力13.(2017·河南郑州、平顶山、濮阳二模)如图13所示简易装置可以测定水平风速．在水平地面上竖直固定一直杆，半径为R、质量为m的空心塑料球用细线悬于杆顶端O.当风沿水平方向吹来时，球在风力的作用下飘了起来．已知风力大小与“风速”和“球正对风的截面积”均成正比，当风速v0＝3m/s时，测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ＝30°，则()图13A．风速v＝4.5m/s时，细线与竖直方向的夹角θ＝45°B．若风速增大到某一值时，细线与竖直方向的夹角θ可能等于90°C．若风速不变，换用半径更大、质量不变的球，则夹角θ增大D．若风速不变，换用半径相等、质量更大的球，则夹角θ增大答案精析1．D[对结点O受力分析，如图所示，结点O受到方向始终竖直向下的拉力(大小等于物体的重力mg)，OA绳中的拉力FA(大小、方向均变化)，OB绳中的拉力FB(大小变化、方向不变)处于静止状态．若OB绳中的拉力方向不变，人缓慢向左移动一小段距离，由于FA与FB的合力不变(大小等于重力mg，方向竖直向上)，由矢量图可以看出，拉力FA会增大，拉力FB也增大，选项A、B错误；由于人的拉力方向沿水平方向，所以拉力增大不影响人对地面的压力，选项C错误；对人受力分析，在水平方向，由平衡条件可知，地面对人的摩擦力逐渐增大，选项D正确．]2．A[对P点受力分析，如图所示，设定滑轮处为C点，由相似三角形可得GOC＝FPC，则F＝PCOCG，由于绳子长度PC一直增大，OC、G不变，所以F一直增大．]3．A[柔软轻绳上套有光滑小铁环，两侧轻绳中拉力相等．将大圆环在竖直平面内绕O点顺时针缓慢转过一个微小角度，A、B两点之间的水平距离减小，光滑小铁环两侧轻绳间夹角2α减小，由2Fcosα＝mg可知，轻绳中拉力F减小，轻绳对A、B两点的拉力FA和FB都变小，选项A正确．]4．C5．D[对图中的O点受力分析，两根绳的合力等于铁球的重力，其大小和方向不变，如图所示．a图中F1先减小，后增大；b图中F2逐渐增大．选项D正确．]6．C[先对B、C整体受力分析，受重力、墙壁支持力和A的支持力，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示：在B上加一C物体，相当于整体的重力增加了，故墙对B的作用力F1增加，A对B的支持力也增加，根据牛顿第三定律，B对A的作用力F2增加；再对A、B、C整体分析，受重力、地面的支持力、地面的静摩擦力、墙壁的支持力，根据平衡条件，地面的支持力等于整体的重力，故加上C物体后，地面的支持力F3变大，故A、B、D错误，C正确．]7．D8.A9.A10．C[对物体m受力分析，受重力和绳子的拉力，由二力平衡知FT＝mg，绳子拉力一定不变，选项A错误；对M、m和斜面的整体受力分析可知，地面对整体的支持力等于M、m和斜面体的重力之和，故斜面对地面的正压力不变，选项B错误；对物体M受力分析，受重力、支持力、绳子的拉力和静摩擦力．①如果静摩擦力沿斜面向上，如图所示根据平衡条件得Ff＋FT－Mgsinθ＝0，FN－Mgcosθ＝0解得：Ff＝Mgsinθ－FT＝Mgsinθ－mg，FN＝Mgcosθ当θ变大时，Ff变大，FN变小．②如果静摩擦力沿斜面向下，同理可得：Ff＝FT－Mgsinθ＝mg－Mgsinθ，FN＝Mgcosθ；当θ变大时，Ff变小，FN变小．物体M受到的斜面的作用力为FN和Ff的合力，F＝FN2＋Ff2＝M2g2＋m2g2－2Mmg2sinθ当θ变大时，F变小，故选项C正确，D错误．]11．BD[对物块受力分析，受重力、力F和斜面对物块的作用力(支持力和摩擦力的合力)，由于力F和重力的合力减小，故根据平衡条件，斜面体对物块的作用力减小，故A错误，B正确；对物块和斜面体整体受力分析，受重力、力F和地面对斜面体的作用力(静摩擦力和支持力的合力)，由于重力和力F的合力减小，故根据平衡条件，地面对斜面体的作用力减小，故C错误，D正确．]12．BC13.C