高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題3 動(dòng)態(tài)平衡問題與臨界極值問題練習(xí) 新人教版

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1、 微專題三 動(dòng)態(tài)平衡問題與臨界極值問題 [A級(jí)—基礎(chǔ)練] 1．(08786175)(2018安徽合肥一中二診)如圖所示，物體A、B用細(xì)繩連接后跨過滑輪．A靜止在傾角為45的斜面上，B懸掛著．已知質(zhì)量mA＝2mB，不計(jì)滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45增大到60，但物體仍保持靜止，下列說法中正確的是(　　) A．繩子的張力增大 B．物體A對(duì)斜面的壓力將增大 C．物體A受到的靜摩擦力增大 D．滑輪受到繩子的作用力保持不變 解析：C　[如圖所示，對(duì)A和B受力分析：在斜面傾角增大的過程中，物體B始終處于平衡狀態(tài)，因此繩子拉力大小始終等于物體B重力的大小，故A錯(cuò)誤；物體A對(duì)斜面的壓

2、力FN′＝FN＝mAgcos θ，隨著θ的增大，cos θ減小，因此物體A對(duì)斜面的壓力將減小，故B錯(cuò)誤；由題可知，開始時(shí)A所受重力沿斜面的分力大于繩子拉力，即mAgsin θ>T＝mBg，因此摩擦力平行斜面向上，隨著角度的增大，重力沿斜面的分力逐漸增大，而繩子的拉力不變，因此物體所受摩擦力逐漸增大，方向沿斜面向上，故C正確；繩子拉力大小不變，隨著斜面傾角的增大，繩子之間的夾角在減小，因此其合力增大，所以滑輪受到繩子的作用力增大，故D錯(cuò)誤．] 2．(2018湖北襄陽四校聯(lián)考)將三個(gè)質(zhì)量均為m的小球a、b、c用細(xì)線相連后(b、c間無細(xì)線相連)，再用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，如圖所示．用力F拉小球c，

3、使三個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，且細(xì)線Oa與豎直方向的夾角保持為θ＝30，則F的最小值為(　　) A．mg　　　　　　　　 B．2mg C.mg D.mg 解析：C　[靜止時(shí)將三球視為一個(gè)整體，重力為3mg，當(dāng)作用于c球上的力F垂直于Oa時(shí)，F(xiàn)最小，由正交分解法知，水平方向Fcos 30＝Tsin 30，豎直方向Fsin 30＋Tcos 30＝3mg，解得F＝mg，故選C.] 3．(08786176)(2018福建福州一中質(zhì)檢)如圖所示，用一輕繩將光滑小球P系于豎直墻壁上的O點(diǎn)，在墻壁和球P之間夾有一長方體物塊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(diǎn)開始緩慢下移，則在鉛筆緩

4、慢下移的過程中(　　) A．細(xì)繩的拉力逐漸變小 B．Q受到墻壁的摩擦力逐漸變大 C．Q受到墻壁的彈力逐漸變大 D．Q將從墻壁和小球之間滑落 解析：C　[對(duì)P分析，P受到重力、拉力和Q對(duì)P的彈力處于平衡．設(shè)拉力與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)共點(diǎn)力平衡知拉力F＝，Q對(duì)P的支持力N＝mgtan θ.鉛筆緩慢下移的過程中，θ增大，則拉力F增大，Q對(duì)P的支持力增大，故A錯(cuò)誤．對(duì)Q分析知，在水平方向上P對(duì)Q的壓力增大，則墻壁對(duì)Q的彈力增大，在豎直方向上重力與摩擦力大小相等，所以A受到的摩擦力不變，Q不會(huì)從墻壁和小球之間滑落，故C正確，B、D錯(cuò)誤．] 4．(2018寧夏銀川一中一模)把一光滑圓

5、環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，在光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔，如圖所示．質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上，一根細(xì)線的下端系著小球，上端穿過小孔用手拉?。F(xiàn)拉動(dòng)細(xì)線，使小球沿圓環(huán)緩慢下移．在小球移動(dòng)過程中手對(duì)細(xì)線的拉力F和圓環(huán)對(duì)小球的彈力FN的大小變化情況是(　　) A．F不變，F(xiàn)N增大 B．F不變，F(xiàn)N減小 C．F減小，F(xiàn)N不變 D．F增大，F(xiàn)N不變 解析：D　[小球沿圓環(huán)緩慢下移可看成是勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受重力G、F、FN三個(gè)力，滿足受力平衡，受力分析如圖，設(shè)圓環(huán)半徑為R，由三角形相似知識(shí)可得＝＝，小球沿圓環(huán)緩慢下移時(shí)，圓環(huán)半徑不變，AB長度增大，故F增大，F(xiàn)N不變，故D正

6、確．] 5．(08786177)(2018吉林松原油田高中三模)如圖所示，粗糙的水平面上放有一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直擋板間放有一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將擋板水平向右緩慢平移，A始終保持靜止．則在B著地前的過程中(　　) A．擋板對(duì)B的彈力減小 B．地面對(duì)A的摩擦力增大 C．A對(duì)B的彈力減小 D．地面對(duì)A的彈力增大 解析：B　[先對(duì)B受力分析，受重力、A對(duì)B的支持力和擋板對(duì)B的支持力，如圖甲，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有：N1＝，N2＝mgtan θ；再對(duì)A、B整體受力分析，受重力、地面支持力、擋板對(duì)其向左的支持力和地面對(duì)其向右的靜摩擦力，如圖乙，根據(jù)共點(diǎn)

7、力平衡條件有f＝N2，N＝(M＋m)g，故f＝mgtan θ；擋板保持豎直且緩慢向右移動(dòng)的過程中，角θ不斷變大，故f變大，N不變，N1變大，N2變大．故選B.] 6.(2018安徽屯溪第一中學(xué)期中)如圖所示，a、b、c三根輕細(xì)繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B保持靜止，細(xì)繩a是水平的，現(xiàn)對(duì)B球施加一個(gè)水平向右的力F，將B緩緩拉到圖中虛線位置，A球保持不動(dòng)，這時(shí)三根細(xì)繩的張力Fa、Fb、Fc的變化情況是(　　) A．都變大 B．都不變 C．Fb不變，F(xiàn)a、Fc變大 D．Fa、Fb不變，F(xiàn)c變大 解析：C　[以B為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，將重力分解，由分解法作圖如圖，由圖可以看出當(dāng)

8、將B緩緩拉到圖中虛線位置的過程中，繩子與豎直方向夾角變大，繩子的拉力大小對(duì)應(yīng)圖中1、2、3三個(gè)位置大小，即Fc逐漸變大，F(xiàn)逐漸變大；再以A、B整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，設(shè)b繩與水平方向夾角為α，則豎直方向有Fbsin α＝2mg，得Fb＝，不變，水平方向：Fa＝Fbcos α＋F，F(xiàn)bcos α不變，而F逐漸變大，故Fa逐漸變大．故選C.] [B級(jí)—能力練] 7．(08786178)(多選)(2018吉林東北師大附中二模)如圖，在楔形木塊的斜面與豎直墻之間放置一個(gè)質(zhì)量為m的光滑鐵球，楔形木塊置于水平粗糙地面上，斜面傾角為θ，球的半徑為R.現(xiàn)對(duì)球再施加一個(gè)水平向左的壓力F，F(xiàn)的作用線

9、通過球心O.若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止．則在此過程中 (　　) A．豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力F B．斜面對(duì)鐵球的作用力緩慢增大 C．斜面對(duì)地面的摩擦力保持不變 D．地面對(duì)楔形木塊的支持力緩慢增大 解析：AC　[以鐵球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力，作出受力分析圖如圖所示，根據(jù)平衡條件得知，豎直墻對(duì)鐵球的作用力N2＝F＋N1sin θ>F，即豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力F，故A正確．由圖得到mg＝N1cos θ，因?yàn)閙g、θ均不變，則斜面對(duì)鐵球的支持力N1保持不變，故B錯(cuò)誤．以楔形木塊為研究對(duì)象，球?qū)πㄐ文緣K的壓力不變，楔形木塊受力情況不變，則楔形木塊對(duì)

10、地面的摩擦力保持不變，地面對(duì)楔形木塊的支持力也不變，故C正確，D錯(cuò)誤．] 8．(08786179)(多選)(2018閩粵大聯(lián)考期末)如圖所示，一輛小車靜止在水平地面上，車內(nèi)固定著一個(gè)傾角為60的光滑斜面OA，光滑擋板OB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)將一重力為G的圓球放在斜面與擋板之間，擋板與水平面的夾角θ＝60.下列說法正確的是(　　) A．若保持擋板不動(dòng)，則球?qū)π泵娴膲毫Υ笮镚 B．若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u增大 C．若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小 D．若保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則球

11、對(duì)擋板的壓力可能為零 解析：AD　[球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對(duì)球進(jìn)行受力分析，如圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系可知，F(xiàn)A＝FB＝G，A正確；若擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60，據(jù)圖可知，F(xiàn)B先減小后增大，根據(jù)牛頓第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο葴p小后增大，故B、C錯(cuò)誤；若保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FA和重力G的合力正好提供加速度時(shí)，球?qū)醢宓膲毫榱?，故D正確．] 9．(08786180)(多選)豎直細(xì)桿上套有一個(gè)1 kg的小圓環(huán)，圓環(huán)左側(cè)系有一勁度系數(shù)k＝500 N/m的輕彈簧，已知彈簧與豎直方向的夾角為θ＝37，圓環(huán)始終靜止，則以下分析正確的是(　　) A

12、．當(dāng)彈簧的伸長量x＝2.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力為零 B．當(dāng)彈簧的伸長量x＝0.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力F＝1.5 N C．保持彈簧伸長量不變，適度減小θ，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力變小 D．保持彈簧伸長量不變，適度減小θ，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力變小 解析：ABC　[當(dāng)kxcos 37＝mg時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的摩擦力為零，此時(shí)x＝2.5 cm，A正確；彈簧伸長量x＝0.5 cm時(shí)，圓環(huán)與細(xì)桿間的彈力F＝kxsin 37＝1.5 N，B正確；保持彈簧伸長量不變，適度減小θ，F(xiàn)＝kxsin θ隨之變小，C正確；保持彈簧伸長量不變，適度減小θ，彈簧彈力的豎直分量增大，但初始狀態(tài)摩擦力的方向

13、未知，故不能判定摩擦力大小的變化情況，D錯(cuò)誤．] 10．(08786181)(多選)(2017新課標(biāo)Ⅰ)如圖，柔軟輕繩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.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程中(　　) A．MN上的張力逐漸增大 B．MN上的張力先增大后減小 C．OM上的張力逐漸增大 D．OM上的張力先增大后減小 解析：AD　[重物受到重力mg、OM繩的拉力FOM、MN繩的拉力FMN共三個(gè)力的作用．緩慢拉起過程中任一時(shí)刻可認(rèn)為是平衡狀態(tài)，三力的合力恒為0

14、.如圖所示，由三角形定則得一首尾相接的閉合三角形，由于α＞且不變，則三角形中FMN與FOM的交點(diǎn)在一個(gè)優(yōu)弧上移動(dòng)，由圖可以看出，在OM被拉到水平的過程中，繩MN中拉力一直增大且恰好達(dá)到最大值，繩OM中拉力先增大后減小，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．] 11．(08786182)(2018吉林東北師范大學(xué)附中二模)如圖所示，一粗糙斜面的傾角θ＝37，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，一質(zhì)量為m＝5 kg的物塊在一水平力F的作用下靜止在斜面上，g取10 m/s2，最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，求： (1)要使物體恰能靜止在斜面上(即與斜面沒有相

15、對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì))，F(xiàn)應(yīng)為多大； (2)要使物體靜止在斜面上，F(xiàn)應(yīng)在什么范圍內(nèi)． 解析：(1)要使物體恰能靜止在斜面上，則摩擦力為零，有F＝mgtan θ＝37.5 N. (2)當(dāng)F較大時(shí)，摩擦力沿斜面向下，有 Fmaxsin θ＋mgcos θ＝FN，F(xiàn)maxcos θ＝mgsin θ＋fm， fm＝μFN，聯(lián)立解得Fmax＝100 N， 當(dāng)F較小時(shí)，摩擦力沿斜面向上， 有Fmincos θ＋μ(Fminsin θ＋mgcos θ)＝mgsin θ，解得Fmin＝9.09 N. 故F的范圍為9.09 N≤F≤100 N. 答案：(1)37.5 N　(2)9.09 N≤F≤100

16、 N 12．(2018陜西咸陽興平一模)如圖所示，一根輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)重為G的鋼球A，球處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)球施加一個(gè)方向水平向右的外力F，使球緩慢地偏移，在移動(dòng)過程中的每一時(shí)刻，都可以認(rèn)為球處于平衡狀態(tài)，外力F方向始終水平向右，最大值為2G. (1)在直角坐標(biāo)系中畫出描述上述物理過程繩的張力T與偏角θ的的關(guān)系圖象． (2)由圖示位置撤去外力F(輕繩與豎直方向夾角為θ)，無初速度地釋放小球，求小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小及輕繩對(duì)小球的拉力．不計(jì)空氣阻力，輕繩長設(shè)為L. 解析：(1)當(dāng)水平拉力F＝0，輕繩處于豎直位置時(shí)，繩子張力最小，T1＝G. 當(dāng)水平拉力F＝2G時(shí)，繩

17、子張力最大，T2＝＝G， 因此輕繩的張力范圍是G≤T≤G. 設(shè)小球在某位置處于平衡狀態(tài)，受力情況如圖甲所示， 由平衡條件得Tcos θ＝G， 所以T＝，得圖象如圖乙所示． (2)小球從釋放至到達(dá)最低點(diǎn)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得mv2＝mgL(1－cos θ)， 解得v＝. 在最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得T－mg＝m， 解得T＝mg＋2(1－cos θ)mg＝(3－2cos θ)mg. 答案：(1)圖象見解析 (2)　(3－2cos θ)mg 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375