專題03 動態(tài)平衡及平衡中的臨界問題（原卷版）-2025版高考物理真題精-選與研析

考情概覽：解讀近年命題思路和內(nèi)容要求，統(tǒng)計真題考查情況。2024年真題研析：分析命題特點，探尋?？家c，真題分類精講。近年真題精選：分類精選近年真題，把握命題趨勢。必備知識速記：歸納串聯(lián)解題必備知識，總結(jié)易錯易混點。名校模擬探源：精選適量名校模擬題，發(fā)掘高考命題之源。命題解讀考向考查統(tǒng)計本類試題主要考查各種動態(tài)平衡問題、臨界問題。要求能用共點力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的問題。要求體會等效替代思想，體會物理學(xué)知識的實際應(yīng)用價值?？枷蛞蝗ψ饔孟碌膭討B(tài)平衡問題2021·遼寧卷，112019·全國卷I，19考向二三力以上作用下的動態(tài)平衡問題2022·浙江1月，5考向三連接體動態(tài)平衡問題2023·海南卷，32021·湖南卷，5考向四平衡中的臨界問題2024·山東卷，22021·湖南卷，82020·山東卷，8命題分析2024年高考各卷區(qū)物理試題中動態(tài)平衡問題、臨界問題考查較少。預(yù)測2025年高考依然重點考查靜態(tài)平衡問題。試題精講平衡中的臨界問題1.（2024年山東卷第2題）如圖所示，國產(chǎn)人形機器人“天工”能平穩(wěn)通過斜坡。若它可以在傾角不大于30°的斜坡上穩(wěn)定地站立和行走，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則它的腳和斜面間的動摩擦因數(shù)不能小于（）A. B. C. D.考向一三力作用下的動態(tài)平衡問題1.（2021年遼寧卷第11題）某同學(xué)閱讀教材中的“科學(xué)漫步”欄目，對“流體的阻力（f）跟物體相對于流體的速度（v）有關(guān)”這一說法產(chǎn)生了興趣，通過查閱資料得知：對于球形物體，二者間存在定量關(guān)系f=kv，k為比例系數(shù)。該同學(xué)為探究這一關(guān)系利用如圖（a）所示裝置測量k。具體操作如下：在柱狀玻璃容器中注入某透明液體，將小球在液面處由靜止釋放，當(dāng)小球運動到0刻度線處開始計時，每下落10cm記錄一次時間，得到多組下落高度h與時間t的數(shù)據(jù)，作出h-t圖像如圖（b）中實線所示。

（1）由h-t圖像可知，從計時開始小球近似做___________運動。（2）已知液體密度ρ=8.0×102kg/m3，小球體積V=5.0×10-10m3、質(zhì)量m=4.0×10-6kg，結(jié)合h-t圖像可得k=___________kg/s（浮力不能忽略，取重力加速度g=9.8m/s2）。（3）若再用一個體積相同、密度較大的球，重復(fù)上述實驗，所得h-t圖像也是一條直線，則該直線可能是圖（b）中的___________虛線。2.(2019·全國卷Ⅰ，19)(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)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細繩與豎直方向成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考向二三力以上作用下的動態(tài)平衡問題3.（2022年浙江1月卷第5題）如圖所示，學(xué)校門口水平地面上有一質(zhì)量為m的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，工作人員用輕繩按圖示方式勻速移動石墩時，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為，則下列說法正確的是（）

A.輕繩的合拉力大小為B.輕繩的合拉力大小為C.減小夾角，輕繩的合拉力一定減小D.輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力也最小考向三連接體動態(tài)平衡問題4.（2023年海南卷第3題）如圖所示，工人利用滑輪組將重物緩慢提起，下列說法正確的是（）A.工人受到的重力和支持力是一對平衡力B.工人對繩的拉力和繩對工人的拉力是一對作用力與反作用力C.重物緩慢拉起過程，繩子拉力變小D.重物緩慢拉起過程，繩子拉力不變5.（2021年湖南卷第5題）質(zhì)量為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，為半圓的最低點，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)量為的小滑塊。用推力推動小滑塊由A點向點緩慢移動，力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考向三平衡中的臨界問題6.（2021年湖南卷第8題）如圖，V型對接的絕緣斜面M、N固定在水平面上，兩斜面與水平面夾角均為，其中斜面N光滑。兩個質(zhì)量相同的帶電小滑塊P、Q分別靜止在M、N上，P、Q連線垂直于斜面M，已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則P與M間的動摩擦因數(shù)至少為（）

A. B. C. D.7.(2020·山東卷·8)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行．A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為()A.eq\f(1,3)B.eq\f(1,4)C.eq\f(1,5)D.eq\f(1,6)一、動態(tài)平衡問題1．動態(tài)平衡是指物體的受力狀態(tài)緩慢發(fā)生變化，但在變化過程中，每一個狀態(tài)均可視為平衡狀態(tài)．2．做題流程eq\a(受力,分析)eq\o(――――――――→,\s\up7(化“動”為“靜”))eq\a\al(畫不同狀態(tài)下的平衡,圖構(gòu)造矢量三角形)eq\o(――――――――→,\s\up7(“靜”中求“動”))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(――――→,\s\up7(定性分析))根據(jù)矢量三角形邊長關(guān)系確定矢量的大小變化,\o(――――→,\s\up7(定量計算))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(三角函數(shù)關(guān)系,正弦定理,相似三角形))→找關(guān)系求極值))3．常用方法(1)圖解法此法常用于定性分析三力平衡問題中，已知一個力是恒力、另一個力方向不變的情況．(2)解析法對研究對象進行受力分析，畫出受力示意圖，根據(jù)物體的平衡條件列方程或根據(jù)相似三角形、正弦定理，得到因變量與自變量的函數(shù)表達式(通常為三角函數(shù)關(guān)系)，最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化．考向1“一力恒定，另一力方向不變”的動態(tài)平衡問題考向2“一力恒定，另兩力方向均變化”的動態(tài)平衡問題考向3“活結(jié)”的動態(tài)分析二、平衡中的臨界、極值問題1．臨界問題當(dāng)某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”“恰能”“恰好”等．臨界問題常見的種類：(1)由靜止到運動，摩擦力達到最大靜摩擦力．(2)繩子恰好繃緊，拉力F＝0.(3)剛好離開接觸面，支持力FN＝0.2．極值問題平衡中的極值問題，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題．3．解題方法(1)極限法：首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點和極值點；臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而要把某個物理量推向極端，即極大和極?。?2)數(shù)學(xué)分析法：通過對問題的分析，根據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫出函數(shù)圖像)，用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值)．(3)物理分析方法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過對物理過程的分析，利用平行四邊形定則進行動態(tài)分析，確定最大值與最小值．第5講“共點力的動態(tài)平衡”解題技能強化1．（2024·安徽安慶·三模）如圖所示，有一小球被輕繩拴住懸掛在天花板上并放置在斜面上，已知輕繩與豎直方向的夾角為45°，斜面傾角為37°，所有接觸面都是光滑的，在斜面上施加一水平外力，使整個裝置開始處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)水平向左緩慢移動斜面，直至輕繩到達豎直位置，該過程中小球一直在斜面上，小球視為質(zhì)點。下列說法正確的是（）A.斜面開始靜止時，輕繩對小球的拉力大小等于斜面對小球的支持力大小B.斜面緩慢移動過程中，斜面對小球的支持力先增大后減小C.斜面緩慢移動過程中，施加在斜面上的水平外力先向左后向右D.斜面緩慢移動過程中，斜面對水平面的壓力一直減小2．（2024·廣東多校聯(lián)考·三模）如圖所示，某大型吊燈半徑為R，質(zhì)量為M，且分布均勻，通過四根相同長度的細線懸掛在天花板上半徑為r的固定圓盤上，已知，重力加速度為g，四根細線均勻?qū)ΨQ分布，且長度可調(diào)節(jié)。則下列說法正確的是（）A.每根細線對吊燈的拉力大小均為B.將四根細線同時縮短相同長度，細線的張力大小不變C.將四根細線同時伸長相同長度，細線的張力減小D.去掉一根細線，假設(shè)吊燈位置保持不變，余下三根細線上的張力大小相等3．（2024·湖南省湘西州吉首市·三模）如圖所示是安裝工人移動空調(diào)室外機的情境。剛開始，兩工人分別在與窗戶邊緣等高的M、N兩點通過1、2兩根繩子使空調(diào)室外機靜止在P點，然后他們緩慢放繩，使空調(diào)室外機豎直向下緩慢運動。已知開始時P點到M點的距離小于P點到N點的距離。繩子的質(zhì)量忽略不計。在空調(diào)室外機到達指定位置前的一段時間內(nèi)關(guān)于1、2兩繩的拉力，下列說法正確的是（）A.1繩的拉力一直小于2繩的拉力B.1、2兩繩的拉力都在減小C.1、2兩繩拉力的合力小于空調(diào)室外機的重力D.1、2兩繩的拉力之比保持不變4．（2024·江西省九江市·二模）（多選）如圖所示，用與水平方向夾角為的力F拉物體，使該物體沿水平路面做勻速直線運動。如果增大（始終小于90°），要使該物體仍沿同一水平路面做勻速直線運動，則（）A.力F一定減小B.該物體對水平路面的壓力一定減小C.該物體對水平路面的摩擦力一定減小D.該物體對水平路面的作用力一定減小5．（2024·山東省聊城市·三模）如圖所示，輕桿AC和輕桿BC的一端用光滑鉸鏈連接在C點，另一端分別用光滑鉸鏈固定在豎直墻壁上，將一物塊通過細線連接在C點并保持靜止?fàn)顟B(tài)，若對C端施加一水平向左的作用力F，則下列說法正確的是（）A.輕桿AC中的彈力一定變大 B.輕桿AC中的彈力一定減小C.輕桿BC中的彈力一定變大 D.輕桿BC中的彈力可能減小6．（2024·重慶市·二模）如圖所示，兩根半圓柱體靜止于粗糙程度處處相同的水平地面上，緊靠但無相互作用力。現(xiàn)將一根圓柱體輕放在這兩根半圓柱體上，三者均靜止。已知圓柱體和兩半圓柱體的材料、長度、半徑、密度均相同，不考慮它們之間的摩擦，則半圓柱體與水平地面間的動摩擦因數(shù)至少為（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（）A. B. C. D.7．（2024·浙江省寧波“十校”3月聯(lián)考）如圖所示，某款可折疊手機支架，調(diào)節(jié)支撐桿MN，手機背部支撐平面PQ的傾角隨之改變，底部支撐平面ab與PQ始終垂直，忽略一切摩擦，當(dāng)逐漸減小時，下列說法正確的是（