新高考物理一輪練習(xí)專題18共點力作用下的動態(tài)平衡

專題18共點力作用下的動態(tài)平衡1．[2021·安徽全國高中示范名校聯(lián)考](多選)如圖甲所示，一只小鳥沿著較粗的樹枝從A緩慢移動到B，將該過程抽像為質(zhì)點從圓弧上的A點移動到B點，如圖乙所示．以下說法正確的是()A．樹枝對小鳥的彈力減小B．樹枝對小鳥的彈力增大C．樹枝對小鳥的摩擦力減小D．樹枝對小鳥的摩擦力增大2．[2021·湖南卷]質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點，B為半圓水平直徑的端點．凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊．用推力F推動小滑塊由A點向B點緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是()A．推力F先增大后減小B．凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C．墻面對凹槽的壓力先增大后減小D．水平地面對凹槽的支持力先減小后增大3．[2021·福建廈門湖濱中學(xué)月考]如圖所示，半圓形金屬框架豎直放在粗糙的水平地面上，套在框架上的光滑小球P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，P與圓心O的連線與水平地面的夾角為θ，現(xiàn)用力F拉動小球，使其緩慢上移到框架的最高點，在此過程中金屬框架始終保持靜止，下列說法中正確的是()A.框架對小球的支持力先減小后增大B．水平拉力F先增大后減小C．地面對框架的支持力先減小后增大D．地面對框架的摩擦力一直減小4.[2021·河南鄭州一中期中](多選)如圖所示，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上，在圓環(huán)的最高點有一個光滑小孔，一根輕繩的下端系著小球，上端穿過小孔用力拉住，開始時繩與豎直方向夾角為θ，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)緩慢拉動輕繩，使小球沿光滑圓環(huán)上升一小段距離，則下列關(guān)系正確的是()A．繩與豎直方向的夾角為θ時，F(xiàn)＝2mgcosθB．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，輕繩拉力逐漸增大C．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，小球所受支持力逐漸增大D．小球沿光滑圓環(huán)上升過程中，小球所受支持力大小不變5．[2020·全國卷Ⅲ]如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩上O點處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連．甲、乙兩物體質(zhì)量相等．系統(tǒng)平衡時，O點兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β，若α＝70°，則β等于()A．45°B．55°C．60°D．70°6．[2021·江西紅色七校聯(lián)考]如圖所示，木板P下端通過光滑鉸鏈固定于水平地面上的O點，物體A、B疊放在木板上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時物體B的上表面水平．現(xiàn)使木板P繞O點緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置，物體A、B仍保持靜止，此時與原位置的情況相比()A．A對B的作用力減小B．B對A的支持力增大C．木板對B的支持力增大D．木板對B的摩擦力增大7．[2021·遼寧沈陽東北育才學(xué)校模擬]如圖所示，用一細(xì)繩將光滑小球P系于豎直墻壁上的O點，在墻壁和球P之間夾有一矩形物塊Q，P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一鉛筆緊貼墻壁從O點開始緩慢下移，則在鉛筆緩慢下移的過程中()A．細(xì)繩的拉力逐漸變小B．Q將從墻壁和小球之間滑落C．Q受到墻壁的摩擦力逐漸變大D．Q受到墻壁的彈力逐漸變大8．[2021·甘肅武威六中月考]如圖所示，一根輕質(zhì)細(xì)繩一端固定于豎直墻上的A點，另一端繞過輕質(zhì)動滑輪P懸掛一重物B，其中繩子的PA段處于水平狀態(tài)；另一根輕質(zhì)細(xì)繩一端與輕質(zhì)動滑輪相連，另一端在繞過輕質(zhì)定滑輪Q，在細(xì)繩的端點O處施加一水平向左的拉力F，使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，不計一切摩擦，下列說法正確的是()A.保持繩子的端點O位置不變，將A點緩慢上移時拉力F增大B．保持繩子的端點O位置不變，將A點緩慢上移時拉力F不變C．保持A點的位置不變，拉動繩子的端點O使其向左緩慢移動時拉力F增大D．保持A點的位置不變，拉動繩子的端點O使其向左緩慢移動時拉力F不變9．如圖甲所示，質(zhì)量為m的半球體靜止在傾角為θ的平板上，當(dāng)θ從0緩慢增大到eq\f(π,2)的過程中，半球體所受摩擦力Ff與θ的關(guān)系如圖乙所示，已知半球體始終沒有脫離平板，半球體與平板間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，重力加速度為g，則()A．0～q段圖像可能是直線B．q～eq\f(π,2)段圖像可能是直線C．q＝eq\f(π,4)D．p＝eq\f(mg,2)10.[2021·昆明市摸底]如圖所示，一重物用輕繩懸掛于天花板上，用始終與輕繩垂直的力F緩慢拉動重物，直至輕繩水平，用T表示輕繩的拉力，則在緩慢拉動重物的過程中()A．F逐漸變小，T逐漸變大B．F逐漸變大，T逐漸變小C．F逐漸變小，T先變大后變小D．F逐漸變大，T先變小后變大11．(多選)如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪．一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N，另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°.已知M始終保持靜止，則在此過程中()A．水平拉力的大小可能保持不變B．M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加12．[2021·南寧三中測試]如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行．在a中的沙子緩慢流出的過程中，a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法錯誤的是()A．b對c的摩擦力可能始終增加B．滑輪對繩的作用力方向始終不變C．地面對c的支撐力始終變小D．c對地面的摩擦力方向始終向右13．[角度創(chuàng)新]如圖所示，一質(zhì)量為m的鐵環(huán)套在粗糙的水平橫桿上，通過細(xì)線連接一質(zhì)量也為m的小球，小球還用一水平細(xì)線拉著．保持環(huán)和小球的位置不變，橫桿按圖示方向轉(zhuǎn)到豎直位置，在這個過程中環(huán)與桿相對靜止，重力加速度為g，則()A．連接環(huán)和小球的細(xì)線拉力增大B．桿對環(huán)的作用力先減小后增大C．桿對環(huán)的彈力一直減小，最小值為mgD．桿對環(huán)的摩擦力先減小后增大，最大值為2mg14．[情境創(chuàng)新]質(zhì)量均為m的小球A、B用輕桿連接，小球B用不可伸長的細(xì)線懸掛在豎直墻壁上的O點，小球A在豎直向上的力F作用下從圖示位置開始沿豎直光滑墻壁緩慢上移至水平虛線位置，細(xì)線始終處于張緊狀態(tài)．則在小球A上移過程中()A．輕桿先受壓力后受拉力B．細(xì)線的張力大小不變C．力F不斷減小D．輕桿對小球A的作用力先增大后減小專題18共點力作用下的動態(tài)平衡1．BC設(shè)彈力與豎直方向的夾角為θ，由平衡條件得，小鳥所受的彈力N＝mgcosθ，從A到B的過程中，θ減小，彈力增大，A錯誤，B正確；小鳥所受的摩擦力f＝mgsinθ，從A到B的過程中，θ減小，摩擦力減小，C正確，D錯誤．2．C對小滑塊受力分析，如圖所示，由題意可知，推力F與凹槽對滑塊的支持力FN始終垂直，即α＋β始終為90°，在小滑塊由A點向B點緩慢移動的過程中，α減小，β增大，而F＝mgcosα、FN＝mgsinα，可知推力F一直增大，凹槽對滑塊的支持力FN一直減小，A、B錯誤；對小滑塊和凹槽整體根據(jù)平衡條件可得，墻面對凹槽的壓力大小FN1＝Fsinα＝eq\f(1,2)mgsin2α，水平地面對凹槽的支持力FN2＝Mg＋mg－Fcosα，在小滑塊由A點向B點緩慢移動的過程中，α由eq\f(π,2)逐漸減小到零，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知墻面對凹槽的壓力先增大后減小，水平地面對凹槽的支持力一直減小，C正確，D錯誤．3.D以小球為研究對象，分析受力情況如圖所示，根據(jù)動態(tài)三角形可知，框架對小球的支持力不斷減小，故A錯誤；水平拉力F一直減小，故B錯誤；以框架與小球組成的整體為研究對象，整體受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用．由圖可知，水平拉力F一直減小，所以地面對框架的摩擦力一直減小，地面對框架的支持力保持不變，故D正確，C錯誤．4.AD對小球受力分析，小球受到重力mg、輕繩的拉力F和圓環(huán)的彈力FN，如圖所示，根據(jù)平衡條件可知，mg和FN的合力F′與F大小相等、方向相反，根據(jù)幾何知識得FN＝mg，且有F＝F′＝2mgcosθ，A正確；小球沿圓環(huán)緩慢上移，處于動態(tài)平衡狀態(tài)，對小球進行受力分析，由圖可知△OAB∽△GF′A，即eq\f(mg,R)＝eq\f(F′,AB)＝eq\f(FN,R)，解得F＝F′＝eq\f(AB,R)mg，F(xiàn)N＝mg，當(dāng)小球上移時，半徑R不變，AB減小，故F減小，F(xiàn)N不變，D正確，B、C錯誤．5．BO點受力如圖因為甲、乙物體質(zhì)量相等所以F1與F2大小相等，合成的平行四邊形為菱形，α＝70°，則∠1＝∠2＝55°F1和F2的合力與F3等大反向，β＝∠2，故B正確．6．C以A為研究對象，A原來只受到重力和支持力而處于平衡狀態(tài)，所以B對A的作用力與A的重力大小相等，方向相反；當(dāng)將P繞O點緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置時，B的上表面不再水平，A受力情況如圖甲所示，A受到重力和B的支持力、摩擦力三個力的作用，其中B對A的支持力、摩擦力的合力仍然與A的重力大小相等，方向相反，則B對A的作用力保持不變；根據(jù)牛頓第三定律可知，A對B的作用力也不變，故A錯誤．結(jié)合對A選項的分析可知，A受到B對A的作用力保持不變，由于支持力與摩擦力相互垂直，F(xiàn)N1＝GAcosβ，所以A受到的支持力一定減小，故B錯誤．以A、B整體為研究對象，分析受力情況如圖乙所示，整體受到總重力GAB、板的支持力FN2和摩擦力f2，板對B的作用力是支持力FN2和摩擦力f2的合力．由平衡條件分析可知，板對B的作用力大小與A、B總重力大小相等，保持不變，F(xiàn)N2＝GABcosα，f2＝GABsinα，α減小，F(xiàn)N2增大，f2減小，故C正確，D錯誤．7.D對小球P受力分析如圖所示，鉛筆緊貼墻壁從O點開始緩慢下移的過程中，細(xì)繩與豎直方向的夾角變大，由圖知，細(xì)繩的拉力逐漸變大，A錯誤；由圖可知，Q對P的壓力FN變大，由牛頓第三定律知，P對Q的壓力變大，故墻對Q的最大靜摩擦力變大，則Q不會從墻壁和小球之間滑落，B錯誤；由平衡條件知，Q受到墻壁的摩擦力大小始終等于Q的重力，C錯誤；由B項知，墻壁對Q的彈力大小等于P對Q的壓力大小，也變大，D正確．8．C以B為研究對象，AP、BP段繩子上的拉力大小始終等于B的重力，兩段繩子拉力的合力在∠APB的角平分線上，保持繩子的端點O位置不變，將A點緩慢上移時∠APB增大，兩段繩子拉力的合力減小，所以拉力F減小，A、B錯誤；保持A點的位置不變，拉動繩子的端點O使其向左緩慢移動時∠APB減小，AP、BP兩段繩子拉力的合力增大，所以拉力F增大，C正確、D錯誤．9．D半球體在平板上恰好開始滑動的臨界條件是mgsinθ＝μmgcosθ，故μ＝tanθ，解得θ＝eq\f(π,6)，即q＝eq\f(π,6)，故C錯誤．θ在0～eq\f(π,6)之間時，F(xiàn)f是靜摩擦力，大小為mgsinθ；θ在eq\f(π,6)～eq\f(π,2)之間時，F(xiàn)f是滑動摩擦力，大小為μmgcosθ，綜合以上分析得Ff與θ的關(guān)系如圖中實線所示，故A、B錯誤．當(dāng)θ＝eq\f(π,6)時，F(xiàn)f＝mgsineq\f(π,6)＝eq\f(mg,2)，即p＝eq\f(mg,2)，故D正確．10．B11.BD12.C13.D對球受力分析，受重力和兩個拉力，如圖所示，根據(jù)平衡條件有T1＝eq\r(2)mg，T2＝mg，桿轉(zhuǎn)動過程中，球受到的三個力的方向均不變，重力的大小不變，故其他力的大小也不變，則連接環(huán)和小球的細(xì)線拉力不變，選項A錯誤；分析環(huán)，受重力、拉力、支持力和靜摩擦力，其中重力和拉力均不變，則桿對環(huán)的作用力也不變，設(shè)重力和拉力的合力為F，隨著桿的轉(zhuǎn)動，F(xiàn)與桿的夾角一直增大(從初始值大于45°的銳角到直角最后是鈍角)，設(shè)為θ，根據(jù)平衡條件，靜摩擦力等于F沿桿的分力Fcosθ，故靜摩擦力先減小后增大，支持力等于F垂直桿