高考物理最新模拟题精练专题210 动态平衡问题提高篇解析版Word文档下载推荐.docx
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OA拉力变大,则绳子拉力水平方向分力变大,根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大;
人对地面的压力始终等于人的重力,保持不变;
【关键点拨】。
将重力进行分解,判断OB拉力的变化,根据平衡条件判断摩擦力的变化.
本题考查了动态平衡问题,用图解法比较直观,还可以用函数法.
2.(2020高考模拟示范卷5)如图所示,将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙的O点,小球静止在M点,N为O点正下方一点,ON间的距离等于橡皮筋原长,在N点固定一铁钉,铁钉位于橡皮筋右侧。
现对小球施加拉力F,使小球沿以MN为直径的圆弧缓慢向N运动,P为圆弧上的点,角PNM为60°
。
橡皮筋始终在弹性限度内,不计一切摩擦,重力加速度为g,则
A.在P点橡皮筋弹力大小为
B.在P点时拉力F大小为
C.小球在M向N运动的过程中拉力F的方向始终跟橡皮筋垂直
D.小球在M向N运动的过程中拉力F先变大后变小
【参考答案】AC
【名师解析】设圆的半径为R,则,ON为橡皮筋的原长,设劲度系数为k,开始时小球二力平衡有;
当小球到达P点时,由几何知识可得,则橡皮筋的弹力为,联立解得,故A正确。
B、小球缓慢移动,即运动到任意位置均平衡,小球所受三个力平衡满足相似三角形,即,,因,可得,故B错误。
C、同理在缓慢运动过程中由相似三角形原理可知,则拉力F始终垂直于橡皮筋的弹力,C正确。
D、在两相似三角形中,代表F大小的边MP的长度一直增大,故F一直增大,故D错误。
则选AC。
3.(2019湖南雅礼中学月考)如图所示,在竖直平面内,一根不可伸长的轻质软绳两端打结系于“V”形杆上的A、B两点,已知OM边竖直,且AO=OB,细绳绕过光滑的滑轮,重物悬挂于滑轮下处于静止状态。
若在纸面内绕端点0按顺时针方向缓慢转动“V”形杆,直到ON边竖直,绳子的张力为FT、A点处绳子与杆之间摩擦力大小为F,则
A.张力FT一直增大
B.张力FT先增大后减小
C.摩擦力F一直增大
D.摩擦力F先增大后减小
【参考答案】B
【名师解析】设滑轮两侧轻质软绳与竖直方向的夹角为α,受力如图甲所示。
在纸面内绕端点O按顺时针方向缓慢转动“V”型杆,直到ON边竖直,AB的长度不变,AB在水平方向的投影先变长后变短,绳子与竖直方向的夹角α先变大后变小,所以张力FT=mg/2cosα先增大后减小,选项A错误B正确;
以A点为研究对象,受力分析如图乙所示,A点处绳子与杆之间摩擦力大小为F,根据平衡条件可知,
在纸面内绕端点O按顺时针方向缓慢转动“V”型杆,绳子与竖直方向的夹角α先变大后变小,OA杆与竖直方向的夹角β一直增大,当绳子与竖直方向的夹角α变大时,摩擦力减小;
当绳子与竖直方向的夹角α变小时,但(α+β)还是在增大,所以摩擦力还是在减小,选项CD错误。
4.(2018江西南昌三模)如图所示,倾斜的木板上有一静止的物块,水平向右的恒力F作用在该物块上,在保证物块不相对于木板滑动的情况下,现以过木板下端点O的水平轴为转轴,使木板在竖直面内顺时针缓慢旋转一个小角度。
在此过程中下面说法正确的是
A.物块所受支持力一定变大
B.物块所受支持力和摩擦力的合力一定不变
C.物块所受摩擦力可能变小
D.物块所受摩擦力一定变大
【参考答案】..BC
【命题意图】本题考查受力分析、平衡条件及其相关的知识点。
【解题思路】在木板在竖直面内顺时针缓慢旋转一个小角度,分析物块受力,物块所受支持力变小,选项A错误;
分析物块受力,物块受到竖直向下的重力、水平向右的恒力F、木板对物块的作用力(支持力和摩擦力的合力),由于物块重力不变,水平向右的恒力F不变,所以物块所受支持力和摩擦力的合力一定不变,选项B正确;
物块所受摩擦力可能变小,选项C正确D错误。
5.(2018全国联考)如图所示,在竖直的墙面上用铰链固定一可绕O点自由转动的轻杆,一定长度的轻绳系在轻杆的A、C两点,动滑轮跨过轻绳悬吊一定质量的物块。
开始时轻杆位于水平方向,轻绳对A、C两点的拉力大小分别用、表示。
则下列说法正确的是
A.当轻杆处于水平方向时
B.若将轻杆沿顺时针方向转过一个小角度,则增大、增大
C.若将轻杆沿逆时针方向转过一个小角度,则增大、增大
D.无论将轻杆怎样转动,则、均减小
【参考答案】.D
【名师解析】以滑轮B为研究对象,其受到竖直向下的拉力(大小等于悬吊物块的重力),AB、和BC的拉力,由于ABC为一根轻绳,则绳中拉力大小处处相等,A错误;
由力的平衡条件可知、的合力大小等于悬吊物块的重力,若将轻杆沿顺时针方向转过一个小角度,则减小,轻绳的拉力、均减小,B错误;
若将轻杆沿逆时针方向转过一个小角度,则减小,轻绳的拉力、均减小,C错误、D正确。
6.(2019西安名校联考)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有一固定放置的竖直挡板MN。
在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止,这个装置的截面图如图所示。
现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移,在Q滑落到地面之前,发现P始终保持静止。
则在此过程中(
)
A.MN对Q的弹力逐渐减小
B.P对Q的弹力逐渐增大
C.地面对P的摩擦力逐渐增大
D.Q所受的合力逐渐增大
【参考答案】:
BC
【名师解析】、对圆柱体Q受力分析,受到重力、杆MN的支持力和半球P对Q的支持力,如图
重力的大小和方向都不变,杆MN的支持力方向不变、大小变,半球P对Q的支持力方向和大小都变,然后根据平衡条件,
得到N1=mgtanθ,,
由于θ不断增大,故N1不断增大,N2也不断增大;
故A错误,B正确;
对PQ整体受力分析,受到总重力、MN杆的支持力N1,地面的支持力N3,地面的静摩擦力f,如图
根据共点力平衡条件,有f=N1=mgtanθ由于θ不断增大,故f不断增大,故C正确;
物体Q一直保持静止,故D错误;
【关键点拨】考察学生利用力的合成,力的平行四边形法则解决动态平衡问题,这类题目关键在于找到哪些力是不变的.
7.(2016·
山西太原高三期中)如图所示,置于固定斜面上的物体A受到平行于斜面向下的力作用保持静止。
若力F大小不变,将力F在竖直平面内由沿斜面向下缓慢的转到沿斜面向上(转动范围如图中虚线所示)。
在F转动过程中,物体始终保持静止。
在此过程中物体与斜面间的( )
A.弹力可能先增大后减小
B.弹力一定先减小后增大
C.摩擦力可能先减小后增大
D.摩擦力一定一直减小
【参考答案】BC
【名师解析】
物体受重力、支持力、摩擦力及拉力的作用而处于静止状态,故合力为零;
将重力和拉力都分解到沿斜面和垂直于斜面的方向;
在垂直于斜面方向,重力的分力、支持力及拉力的分力平衡,因拉力的分力先增大后减小,故弹力可能先减小后增大,A项错误,B项正确;
在沿斜面方向上,重力向下的分力、拉力的分力及摩擦力的合力为零。
因拉力的分力先向下减小,后向上增大,故摩擦力可能先减小,后向下增大,也可能一直减小,C项正确,D项错误。
8.(2018全国联考)如图所示,轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动,P端挂一重物,另用一轻绳通过滑轮A系在P端。
在拉力F作用下当OP和竖直方向间的夹角α缓慢减小时,则
A.拉力F的大小逐渐增大
B.OP杆的弹力N的大小保持不变
C.OP杆的弹力N做正功
D.拉力F做的功大于重力G做的功
【参考答案】.B
【名师解析】以P点为研究对象,受到重物的拉力G、轻绳的拉力F和OP杆的弹力N三个力作用,由于平衡,三力构成如图所示的力三角形。
上述力的三角形与几何三角形△AOP相似,则,当α缓慢减小时,AO、OP保持不变,AP逐渐减小,可知绳中拉力F逐渐减小,OP杆的弹力N大小保持不变,选项A错误、选项B正确;
运动过程中弹力N与速度方向垂直,所以弹力N不做功,选项C错误;
由动能定理知拉力F做的功等于重力G做的功,选项D错误。
9.(2018·
洛阳联考)如图所示,桌面上固定一个光滑竖直挡板,现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起,用水平外力F缓缓向左推动B,使A缓慢升高,设各接触面均光滑,则该过程中( )
A.A和B均受三个力作用而平衡
B.B对桌面的压力保持不变
C.A对B的压力越来越小
D.外力F的大小恒定不变
【参考答案】.BD
【名师解析】:
A受到重力、挡板的弹力和B的支持力三个力,B受到重力、A的压力、地面的支持力和外力F四个力。
故A错误;
当B向左移动时,B对A的支持力和挡板对A的支持力方向均不变,根据平衡条件得,这两个力大小保持不变,则A对B的压力也保持不变。
对整体分析受力如图所示,由平衡条件得,F=N1,挡板对A的支持力N1不变,则外力F不变。
桌面对整体的支持力N=G总,保持不变。
则B对桌面的压力不变,故选项C错误,B、D均正确。
10.如图所示.在倾角为θ的光滑斜面和档板之间放一个光滑均匀球体,档板与斜面夹角为α.初始时α+θ<90°
.在档板绕顶端逆时针缓慢旋转至水平位置的过程,下列说法正确的是( )
A.斜面对球的支持力变大
B.档板对球的弹力变大
C.斜面对球的支持力变小
D.档板对球的弹力先变小后变大
【参考答案】CD
小球受到自身重力,斜面支持力和挡板弹力三力平衡,其中重力大小方向不变,斜面弹力垂直斜面向上方向不变,二者的合力与挡板弹力等大反向,挡板弹力垂直挡板,方向从斜向下逐渐变为水平向右最后变为斜向上,如下图所示.
挡板弹力变化时,重力和斜面支持力从斜向上逐渐变为斜向下,观察上面的示意图可见,斜面对球的支持力逐渐变小,挡板对球的弹力先减小后增大,选项CD正确,AB错误;
故选CD.
【点睛】
本题是较为复杂的动态变化分析问题,采用的是图解法直观反映出力的变化情况.也可以采用函数法,列出函数关系讨论.
11.如图所示,相隔一定距离的两个相同的圆柱体A、B固定在等高的水平线上,一细绳套在两圆柱体上,细绳下端悬挂一重物。
绳和圆柱体之间无摩擦,当重物一定时,绳越长( )
A.绳对圆柱体A的作用力越小,作用力与竖直方向的夹角越小
B.绳对圆柱体A的作用力越小,作用力与竖直方向的夹角越大
C.绳对圆柱体A的作用力越大,作用力与竖直方向的夹角越小
D.绳对圆柱体A的作用力越大,作用力与竖直方向的夹角越大
【参考答案】A
题中装置关于AB连线的中垂线对称,因此,三段绳中的张力相等。
对物体,两段绳的张力的合力等于物体的重力,若绳越长,则两段绳间的夹角越小,则张力越小。
对A圆柱体,两段绳的张力的合力即对圆柱体的作用力,绳越长,两绳间的夹角越大,则合力越小,合力方向与竖直方向的夹角越小,选项A正确。
12.如图所示,将球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向缓慢向上偏移的过程中,细绳上的拉力将( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
作出球的受力图如图所示。
由图可知,当细绳由水
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