专题2.5 动态平衡问题（能力篇）（解析版）

1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第二部分 相互作用五动态平衡问题（能力篇）一选择题1.（6分）（2019石家庄二模）如图，轻绳l1一端固定在O点，另一端与质量为m的物体相连。轻绳l2跨过固定在B点的定滑轮，一端连接物体，另一端由力F控制。在力F的作用下，物体从处于O点正下方的A点缓慢地运动到B点的过程中l1一直处于伸直状态。O、B两点在同一水平线上，不计一切阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A物体从A点到B点过程中，拉力F一直变小B物体从A点到B点过程中，轻绳l1的拉力一直变大C物体从A点到B点过程中，轻绳l2对物体拉力可能大于mgD当轻绳l1与竖直方向的夹角为30时，拉力F大小为mg【参考答案】D【名师解析】对物体受力分析如图所示，绳l1的拉力为F1，与竖直方向的夹角为，绳l2的拉力为F2，与竖直方向的夹角为。根据几何知识知：+290，由正弦定理可得，减小，增大，则F1减小，F2增大，故AB错误；当物体拉到B时轻绳l2对物体拉力最大，此时90，0，轻绳l2对物体拉力F2mg，不可能大于mg，故C错误；30时，30，则2F2cos30mg，可得F2mg，故D正

2、确。2.（2019湖北名校联盟信息卷2）如图所示，一条细线的一端与水平地面上的物体B相连，另一端绕过一轻质定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线固定在天花板上的O点，细线与竖直方向所成的夹角为，则以下说法错误的是（）A无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，角将不变B增大小球A的质量，若B仍保持不动，角不变C若OB绳与地面夹角为30，则30D将B向右移动少许，若B仍保持不动，则B与地面的摩擦力变大【参考答案】A【名师解析】对小球A受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件，有：Tmg；如果将物体B在水平地面上向右移动稍许，AB仍保持静止，绳子的拉力不变，则AOB增加；对滑轮分析，受三个拉力，如图所示，根据平衡条件可知，AOB2，故一定增加，故A错误；增大小球A的质量，若B仍保持不动，系统平衡，则不变，故B正确；若OB绳与地面夹角为300，则AOB260，300，故C正确；将B向右移动少许，若B仍保持不动，OB绳与水平方向的夹角减小，绳子拉力大小不变，拉力的水平分力等于地面的摩擦力，则B与地面的摩擦力变大，故D正确。3.（2019安徽蚌埠二模）如图所示，物体甲放置在水平地面上，通过跨过

3、定滑轮的轻绳与小球乙相连，整个系统处于静止状态。现对小球乙施加一个水平力F，使小球乙缓慢上升一小段距离，整个过程中物体甲保持静止，甲受到地面的摩擦力为f，则该过程中（）Af变小，F变大Bf变小，F变小Cf变大，F变小Df变大，F变大【思路分析】以物体乙受力分析，由共点力的平衡条件可求得拉力变化；再对甲受力分析可求得地面对斜面体的支持力以及摩擦力的变化。【名师解析】取物体乙为研究对象，分析其受力情况，设细绳与竖直方向夹角为，则水平力：Fmgtan；细绳与竖直方向夹角逐渐增大，则水平拉力增大；甲受到重力、绳子的拉力、地面得支持力以及地面得摩擦力，其中：绳子的拉力：T；细绳与竖直方向夹角逐渐增大，绳子的拉力T逐渐增大，T在水平方向的分力逐渐增大，所以水平地面对甲的摩擦力增大；故选项ABC错误，D正确；【点评】本题要注意正确选择研究对象，正确进行受力分析，再根据共点力平衡中的动态平衡分析各力的变化情况。4（2019辽宁葫芦岛协作校月考）如图，半圆柱体半径为4R，固定在水平面上。竖直挡板紧靠柱体低端，使半径为R的光滑小球停在柱体与挡板之间，球与柱体接触点为M。现将挡板保持竖直，缓慢的向右移动距离

4、R后保持静止，球与柱体接触点为N（未画出）。以下判断正确的是（）A挡板移动过程中，柱体对小球的弹力变大B挡板移动过程中，挡板对小球的弹力变小C小球在M、N两点所受柱体的作用力大小之比为3:4D小球在M、N两点所受挡板的作用力大小之比为3:4【参考答案】AC【名师解析】以小球为研究对象，受力分析可知，在移动挡板前后，挡板给小球的弹力方向不变，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角变大，但和的合力始终保持和重力等值、反向，不变，如下图所示，移动挡板后和两个力均变大了，选项A正确，B错误；由几何关系可知，移动挡板之前，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角为37，故此时，；移动挡板之后，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角为53，此时，。所以，前后两次M、N两点所受柱体的作用力大小之比为3:4，所受挡板的作用力大小之比为9:16，故C正确，D错误。故本题选AC。5（2019长沙一模）如图所示，某健身爱好者利用如下装置锻炼自己的臂力和腿部力量，在O点悬挂重物C，手拉着轻绳且始终保持绳索平行于粗糙的水平地面当他缓慢地向右移动时，下列说法正确的有（）A绳OA拉力大小不变B绳OB拉力变大C健

5、身者与地面间的摩擦力变小D绳OA、OB拉力的合力变大【参考答案】B。【名师解析】设OA、OB绳的拉力分别为FA和FB，重物的质量为m。对O点有FAcos-mg=0，FAsin-FB=0，解得FA=，FB=mgtan。当健身者缓慢向右移动时，变大，则两拉力均变大，选项A错误，B正确；健身者所受的摩擦力与FB相等，选项C错误；健身者缓慢移动时，两绳拉力的合力大小等于重物C的重力，大小不变，选项D错误。6（2019广东七校联考）如图所示，质量为m的小球a、b之间用轻绳相连，小球a通过轻杆固定在左侧竖直墙壁上，轻杆与竖直墙壁夹角为30现改变作用在小球b上的外力的大小和方向，轻绳与竖直方向的夹角保持60不变，则（）A轻绳上的拉力一定小于mg B外力F的最小值为C轻杆对小球a作用力的方向不变 D轻杆对小球a的作用力最小值为mg【参考答案】BD【名师解析】对b进行受力分析如图，当F的方向发生变化时，由图可知，轻绳上的拉力可能小于mg，有可能大于mg。故A错误；由b的受力图可知，当拉力F的方向与ab绳子垂直时，拉力F最小。最小为：Fminmgsin60mg故B正确；以a为研究对象，可知a受到重力、绳子

6、ab对a的作用力以及杆对a的作用力处于平衡状态，由三个力平衡的特点可知，杆对a的作用力与a的重力、ab对a的拉力的合力大小相等，方向相反。a受到的重力都下雨方向都不变，ab对a的拉力方向不变，大小是变化的，所以a受到的重力与ab对a的拉力的大小、方向都是变化的，所以杆对a的作用力大小、方向都是变化 的。故C错误；由b的受力分析可知，当拉力F对b的拉力方向竖直向上时，拉力F与b的重力大小相等，方向相反，绳子ab此时的拉力等于0，所以a只受到重力和杆对a的作用力，此时杆对a的作用力最小，恰好等于a的重力。故D正确。7（6分）（2019山东烟台二模）如图所示，一根轻绳的一端固定在天花板上的O点，另一端悬挂一个质量为m的小球，小球半径忽略不计。开始时轻绳保持竖直，现用一光滑细杆的右端P点与轻绳接触，保持细杆水平向右缓慢推动轻绳，使P点移动了一小段距离，则在此过程中（）A轻绳OP段的拉力越来越大 B轻绳OP段的拉力先变大后变小C轻绳对杆的作用力保持不变 D轻绳对杆的作用力越来大【参考答案】D【名师解析】以小球为研究对象，绳子拉力始终等于小球的重力，轻绳OP段的拉力保持不变，故AB错误；两段绳子的

7、拉力大小不变，夹角逐渐减小，根据平行四边形法则可知，两个分力不变，夹角减小时合力增大，可知轻绳对杆的作用力越来大，故C错误、D正确。8.如图，半圆柱体半径为4R，固定在水平面上。竖直挡板紧靠柱体低端，使半径为R的光滑小球停在柱体与挡板之间，球与柱体接触点为M。现将挡板保持竖直，缓慢的向右移动距离R后保持静止，球与柱体接触点为N（未画出）。以下判断正确的是（）A 挡板移动过程中，柱体对小球的弹力变大B 挡板移动过程中，挡板对小球的弹力变小C 小球在M、N两点所受柱体的作用力大小之比为3:4D 小球在M、N两点所受挡板的作用力大小之比为3:4【参考答案】AC【名师解析】（1）以小球为研究对象，受力分析可知，在移动挡板前后，挡板给小球的弹力方向不变，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角变大，但和的合力始终保持和重力等值、反向，不变，如下图所示，移动挡板后和两个力均变大了，A正确，B错误；（2）由几何关系可知，移动挡板之前，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角为37，故此时，；移动挡板之后，圆柱体给小球的弹力的方向与竖直方向的夹角为53，此时，。所以，前后两次M、N两点所受柱体的作用力

8、大小之比为3:4，所受挡板的作用力大小之比为9:16，故C正确，D错误。【点睛】在移动挡板前后，均对小球做受力分析，利用作图法可以看出挡板给小球的弹力和圆柱体给小球弹力的变化情况；根据几何关系，可以知道两次力学三角形中的边角关系，进而计算相关力的比值关系。9（湖北省黄冈中学2018届高三5月第三次模拟考试理综物理试题）哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌 肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为的物体的足够长细绳一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”的端固定一滑轮，端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，和类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。设与竖直墙壁夹角为，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（ ）A. 若保持不变，增大长度，细绳部分拉力变大B. 若保持，增大长度，细绳对滑轮的力始终沿方向C. 若保持等于，增大长度，细绳对滑轮的力始终沿方向D. 若从逐渐变为零，长度不变，且保持，则细绳对滑轮的力先减小后增大【参考答案】 C【名师解析】点睛：此题关键是要注意：ad绳和db绳的拉力总是相等且不变的，大小等于重力；细绳对滑轮的作用力与ad绳

9、和bd绳拉力的合力是等大反向的关系.10（多选，辽宁省沈阳市和平区东北育才学校2018年高考物理一模试卷）如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两个相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则（）A. FN变小 B. FN变大 C. Ff不变 D. Ff变小【参考答案】 BC【名师解析】设两个杆夹角为，则有；再将杆对滑块m的推力F1按照效果分解，如图根据几何关系，有故，若挡板间的距离稍许增大后，角变大，Fx变大，故滑块m对墙壁的压力变大，即FN变大，故AD错误，BC正确；故选：BC11（多选）（天津和平区2017-2018学年第二学期高三第一次质量检测）甲、乙两建筑工人用简单机械装置将工件从地面提升并运送到楼顶。如图所示，设当重物提升到一定高度后，两工人保持位置不动，甲通过缓慢释放手中的绳子，使乙能够用一始终水平的轻绳将工件缓慢向左拉动，最后工件运送至乙所在位置，完成工件的运送，设两绳端始终在同一水平面上，蝇的重力及滑轮的摩擦不计，滑轮大小忽略不计，则在工件向左移动过程中（ ）A. 甲手中绳子上的拉力不断破小 B.

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