訓(xùn)練三 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題　平衡中的臨界、極值問(wèn)題-備戰(zhàn)2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練原卷版

訓(xùn)練三動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題平衡中的臨界、極值問(wèn)題題型一動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題考向1“一力恒定，另一力方向不變”的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題例1(多選)如圖所示，在粗糙水平地面上放著一個(gè)截面為四分之一圓弧的柱狀物體A，A的左端緊靠豎直墻，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，已知A物體的半徑為球B的半徑的3倍，球B所受的重力為G，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．設(shè)墻壁對(duì)B的支持力為F1，A對(duì)B的支持力為F2，若把A向右移動(dòng)少許后，它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)，則F1、F2的變化狀況分別是()A．F1減小 B．F1增大C．F2增大 D．F2減小變式訓(xùn)練1(多選)如圖所示，在傾角為α的斜面上，放一質(zhì)量為m的小球，小球和斜面及擋板間均無(wú)摩擦，當(dāng)擋板繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)向水平位置的過(guò)程中()A．斜面對(duì)球的支持力漸漸增大B．斜面對(duì)球的支持力漸漸減小C．擋板對(duì)小球的彈力先減小后增大D．擋板對(duì)小球的彈力先增大后減小考向2“一力恒定，另兩力方向均變化”的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題例2(2023·寧夏銀川一中檢測(cè))如圖所示，質(zhì)量分布均勻的細(xì)棒中心為O點(diǎn)，O1為光滑鉸鏈，O2為光滑定滑輪，且O2在O1正上方，細(xì)繩跨過(guò)O2與O連接，水平外力F作用于細(xì)繩的一端．用FN表示鉸鏈對(duì)桿的作用力，現(xiàn)在水平外力F作用下，θ從eq\f(π,2)緩慢減小到0的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．F漸漸變小，F(xiàn)N大小不變B．F漸漸變小，F(xiàn)N漸漸變大C．F先變小再變大，F(xiàn)N漸漸變小D．F先變小再變大，F(xiàn)N漸漸變大例3(多選)如圖，松軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N.初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α(α＞eq\f(π,2))．現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變．在OM由豎直被拉到水平的過(guò)程中()A．MN上的張力漸漸增大B．MN上的張力先增大后減小C．OM上的張力漸漸增大D．OM上的張力先增大后減小考向3“活結(jié)”的動(dòng)態(tài)分析例4如圖所示，在豎直放置的穹形支架上，一根長(zhǎng)度不變且不行伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑滑輪懸掛一重物G.現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn)，另一端從B點(diǎn)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近(C點(diǎn)與A點(diǎn)等高)．則在此過(guò)程中繩中拉力()A．先變大后不變 B．先變大后變小C．先變小后不變 D．先變小后變大題型二平衡中的臨界、極值問(wèn)題例5如圖所示，物體的質(zhì)量為m＝5kg，兩根輕細(xì)繩AB和AC的一端固定于豎直墻上，另一端系于物體上(∠BAC＝θ＝60°)，在物體上另施加一個(gè)方向與水平線(xiàn)也成θ角的拉力F，若要使兩繩都能伸直，求拉力F的大小范圍．(g取10m/s2)變式訓(xùn)練2如圖所示，質(zhì)量m＝5.2kg的金屬塊放在水平地面上，在斜向右上的拉力F作用下，向右以v0＝2.0m/s的速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．已知金屬塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g＝10m/s2.求所需拉力F的最小值．強(qiáng)基固本練1.如圖所示，在水平放置的木棒上的M、N兩點(diǎn)，系著一根不行伸長(zhǎng)的松軟輕繩，繩上套有一光滑小金屬環(huán)．現(xiàn)將木棒繞其左端逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，則關(guān)于輕繩對(duì)M、N兩點(diǎn)的拉力F1、F2的變化狀況，下列推斷正確的是()A．F1和F2都變大 B．F1變大，F(xiàn)2變小C．F1和F2都變小 D．F1變小，F(xiàn)2變大2.(2023·山東煙臺(tái)市高三模擬)如圖所示，用一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的網(wǎng)兜把足球掛在光滑豎直墻壁上的A點(diǎn)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B.若只增大懸繩的長(zhǎng)度，足球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于懸繩對(duì)球的拉力F和墻壁對(duì)球的支持力FN，下列說(shuō)法正確的是()A．F和FN都增大 B．F增大，F(xiàn)N減小C．F減小，F(xiàn)N增大 D．F和FN的合力不變3.如圖所示，輕繩PQ能承受的最大張力為80N，現(xiàn)用它懸掛一質(zhì)量為4kg的物體，然后在輕繩的中點(diǎn)O施加一水平向左的力F，使中點(diǎn)O緩慢向左移動(dòng)，已知重力加速度g＝10m/s2，則當(dāng)輕繩斷裂瞬間，繩的PO段與豎直方向的夾角為()A．30° B．45°C．53° D．60°4.(2023·廣東汕尾市高三月考)新疆是我國(guó)最大的產(chǎn)棉區(qū)，在新疆超出70%棉田都是通過(guò)機(jī)械自動(dòng)化采收，自動(dòng)采棉機(jī)能夠在采摘棉花的同時(shí)將棉花打包成圓柱形棉包，通過(guò)采棉機(jī)后側(cè)可以旋轉(zhuǎn)的支架平穩(wěn)將其放下，放下棉包的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型，質(zhì)量為m的棉包放在“V”型擋板上，兩板間夾角為120°固定不變，“V”型擋板可繞P軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．初始時(shí)BP板水平，在使BP板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60°的過(guò)程中，忽視“V”型擋板對(duì)棉包的摩擦力，下列說(shuō)法正確的是()A．BP板水平常，棉包受到兩個(gè)力的作用B．當(dāng)BP板轉(zhuǎn)過(guò)60°，AP板水平常，棉包受到三個(gè)力的作用C．當(dāng)BP板轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)，棉包對(duì)AP板和BP板的作用力大小不相等D．在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中棉包對(duì)BP板的壓力不變5.(多選)(2023·湖南岳陽(yáng)市十四中高三檢測(cè))如圖所示，水平面和豎直面構(gòu)成的垂直墻角處有一個(gè)截面為半圓的光滑柱體，用細(xì)線(xiàn)拉住的小球靜止靠在半圓柱體的P點(diǎn)(P點(diǎn)靠近底端)．通過(guò)細(xì)線(xiàn)將小球從P點(diǎn)緩慢向上拉至半圓柱體的最高點(diǎn)，細(xì)線(xiàn)方向始終保持與半圓相切．此過(guò)程中()A．細(xì)線(xiàn)對(duì)小球的拉力漸漸減小B．圓柱體對(duì)小球的支持力漸漸減小C．水平地面對(duì)圓柱體的支持力漸漸減小D．圓柱體對(duì)豎直墻面的壓力先增大后減小6.(2023·寧夏六盤(pán)山高級(jí)中學(xué)模擬)如圖所示，某健身者右手拉著抓把沿圖示位置B水平緩慢移動(dòng)到位置A，不計(jì)繩子質(zhì)量，忽視繩子和重物與全部構(gòu)件間的摩擦，A、B、重物共面，則重物上升過(guò)程中()A．繩子的拉力漸漸增大B．該健身者所受合力漸漸減小C．該健身者對(duì)地面的壓力漸漸減小D．該健身者對(duì)地面的摩擦力漸漸增大7.(2023·云南昆明市檢測(cè))如圖所示，兩質(zhì)量均為m的小球a、b(均可看成質(zhì)點(diǎn))固定在輕桿兩端，用兩條與輕桿等長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)靜止時(shí)，細(xì)線(xiàn)和輕桿構(gòu)成正三角形，用力F緩慢拉動(dòng)小球b，保持兩細(xì)線(xiàn)繃緊，最終使連接a球的細(xì)線(xiàn)豎直，重力加速度大小為g，則連接a球的細(xì)線(xiàn)豎直時(shí)，力F的最小值是()A.eq\f(1,2)mg B.eq\f(\r(3),2)mgC．mg D.eq\r(3)mg8.如圖所示為一簡(jiǎn)易起重裝置，AC是上端帶有滑輪的固定支架，BC為質(zhì)量不計(jì)的輕桿，桿的一端C用鉸鏈固定在支架上，另一端B懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，并用鋼絲繩跨過(guò)滑輪A連接在卷?yè)P(yáng)機(jī)上．開(kāi)頭時(shí)，桿BC與AC的夾角∠BCA>90°，現(xiàn)使∠BCA緩慢變小，直到∠BCA＝30°(不計(jì)一切阻力)．在此過(guò)程中，桿BC所產(chǎn)生的彈力()A．大小不變 B．漸漸增大C．先增大后減小 D．先減小后增大9.(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，置于水平地面的木板上安裝有豎直桿，在桿上A、B兩點(diǎn)間安裝長(zhǎng)為2d的輕繩，兩豎直桿間距為d.A、B兩點(diǎn)間的高度差為eq\f(d,2)，現(xiàn)有帶光滑輕質(zhì)鉤子、質(zhì)量為m的物體鉤住輕繩且處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)頭平衡時(shí)輕繩的張力大小為mgB．開(kāi)頭平衡時(shí)輕繩的張力大小為eq\f(\r(3)mg,3)C．若將繩子的A端沿豎直桿上移，繩子拉力將變大D．若將木板繞水平軸CD緩慢向紙面外旋轉(zhuǎn)，輕繩的張力先增大后減小10.(2023·河北唐山市模擬)北方農(nóng)村秋冬季節(jié)常用金屬絲網(wǎng)圍成圓柱形糧倉(cāng)儲(chǔ)存玉米棒，某糧倉(cāng)由于玉米棒裝的不均勻而發(fā)生傾斜現(xiàn)象，為避開(kāi)傾倒，在左側(cè)用木棍支撐，如圖所示．若支撐點(diǎn)距水平地面的高度為eq\r(3)m，木棍與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，木棍重力不計(jì)，糧倉(cāng)對(duì)木棍的作用力沿木棍方向，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，為使木棍下端不發(fā)生側(cè)滑，則木棍的長(zhǎng)度最大為()A．1.5m B.eq\r(3)mC．2m D．2eq\r(3)m11.(多選)如圖所示，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛質(zhì)量為m的物塊A，另一端系一位于固定光滑斜面上且質(zhì)量為2m的物塊B，斜面傾角θ＝45°，外力F沿斜面對(duì)上拉物塊B，使物塊B由滑輪正下方位置緩慢運(yùn)動(dòng)到和滑輪等高的位置，則()A．細(xì)繩OO′的拉力先減小后增大B．細(xì)繩對(duì)物塊B的拉力大小不變C．斜面對(duì)物塊B的支持力先減小后增大D．外力F漸漸變大12．(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(guò)不行伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)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(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，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)13.(多選)如圖，傾角為30°的斜面體放置于粗糙水平地面上，物塊A通過(guò)跨過(guò)光滑定滑輪的松軟輕繩與