高考物理-专题2.9 动态平衡问题(基础篇)(解析版)

2021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专题2.9．动态平衡问题（基础篇）一．选择题1. （2020年4月浙江稽阳联考）如图所示，在水平桌面上用盒子做成一个斜面，把一个手机放在斜面上保持静止，为了避免手机从纸质斜面下滑，下列说法中正确的是A．斜面对手机的静摩擦力必须大于手机重力沿斜面向下的分力B．斜面对手机的静摩擦力大于手机对斜面的静摩擦力C．增大斜面倾角，手机所受支持力不断减小D．增大斜面倾角，手机所受摩擦力不断减小【参考答案】C。

【命题意图】本题考查斜面上物体的受力分析、牛顿第三定律、动态平衡及其相关知识点。

【解题思路】设斜面倾角为θ，将手机的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件可得，F f=mg sinθ，F N= mg cosθ，斜面对手机的静摩擦力等于手机重力沿斜面向下的分力，选项A错误；由牛顿第三定律可知，斜面对手机的静摩擦力等于手机对斜面的静摩擦力，选项B错误；由F f=mg sinθ，F N= mg cosθ，可知，增大斜面倾角，手机与斜面始终静止，则手机所受的支持力F N不断减小，手机所受的摩擦力不断增大，选项C 正确D错误。

2. (2020·金华质检)如图所示，A、B两物体静止在粗糙水平面上，其间用一根轻弹簧相连，弹簧的长度大于原长．若再用一个从零开始缓慢增大的水平力F向右拉物体B，直到A即将移动，此过程中，地面对B 的摩擦力F1和对A的摩擦力F2的变化情况是()A．F1先变小后变大再不变B．F1先不变后变大再变小C．F2先变大后不变D．F2一直在变大【参考答案】A【名师解析】.因在施加拉力F前，弹簧处于伸长状态，此时地面对A的摩擦力水平向左，地面对B的摩擦力水平向右，对B施加水平向右的拉力后，随着F的增大，物体B受的摩擦力先水平向右逐渐减小，再水平向左逐渐增大，当B相对地面向右运动后，物体B受地面的摩擦力不再变化，而在物体B运动之前，物体A受地面的摩擦力水平向左，大小不变，当B向右运动后，随弹簧弹力的增大，物体A受到的摩擦力逐渐增大，综上所述，选项A正确，B、C、D错误．3. （2020高考模拟示范卷1）如图所示，倾角为α的斜劈放置在粗糙水平面上，斜面粗糙，物体α放在斜面上．一根轻质细线一端固定在物体a上，细线绕过两个光滑小滑轮，滑轮1固定在斜劈上、滑轮2下吊一物体b，细线另一端固定在c上，c穿在水平横杆上，物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止．物体a受到斜劈的摩擦力大小为f1、c受到横杆的摩擦力大小为f2，若将c向右移动少许，a始终静止，系统仍静止，则（）A. f1由沿斜面向下改为沿斜面向上，f2始终沿横杆向右B. 细线对a和c的拉力都将变大C. f1和f2都将变大D. 斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大【参考答案】BD【名师解析】以滑轮2为研究的对象，受力如图1，若将c向右移动少许，两个绳子之间的夹角β增大。

由于b对滑轮的拉力不变，两个绳子之间的夹角变大，所以看到绳子的拉力F一定变大。

斜面的倾角为α，设物体a的质量为m，以a为研究的对象。

①若物体a原来受到的静摩擦力沿斜面向下时，则有F=mg sinα+f1，得f1=F-mg sinα。

当F逐渐增大时，f1也逐渐增大；②若物体a原来受到的静摩擦力沿斜面向上时，则有F+f1=mg sinα，得f1=mg sinα-F当F逐渐增大时，f1逐渐减小；③若物体原来mg sinα=F，则物体所受斜面摩擦力为0，当F逐渐增大时，f1也逐渐增大；所以将c向右移动少许，细线对a的拉力将变大，但是f1可能逐渐增大，也可能逐渐减小。

以c为研究的对象，受力如图2，则：沿水平方向：F sinα-f2=0由于将c向右移动少许，细线对c的拉力将变大，α增大，所以f2=F sinα一定增大。

以物体a与斜劈组成的整体为研究的对象，整体受到重力、地面的支持力、绳子对a的拉力、两根绳子对滑轮1的向下的压力以及地面的摩擦力的作用，其中是水平方向上系统受到的摩擦力与a受到的绳子在水平方向的分力是相等的，即：f′=F cosα。

由于将c向右移动少许，细线对a的拉力F变大，所以地面对斜劈的摩擦力增大。

. f1由沿斜面向下改为沿斜面向上，f2始终沿横杆向右，与结论不相符，选项A错误；. 细线对a和c的拉力都将变大，与结论相符，选项B正确；. f1和f2都将变大，与结论不相符，选项C错误；. 斜劈受到地面的摩擦力和横杆受到物体c的摩擦力都将变大，与结论不相符，选项D正确.4. （2020年4月贵州模拟）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中() A．F逐渐变大，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小C．F逐渐变小，T逐渐变大D．F逐渐变小，T逐渐变小【参考答案】A【命题意图】考查力的正交分解、物体的动态平衡问题【解题分析】以O点为研究对象，设绳OA与竖直方向的夹角为θ，物体的重力为G，根据力的平衡可知，F＝G tanθ，T＝Gcos θ，随着O点向左移，θ变大，则F逐渐变大，T逐渐变大，A项正确．5.(2020·舟山高二期中)如图所示，在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态．现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点．关于此过程，下列说法正确的是()A．物体A受到斜面的支持力先增大后减小B．物体A受到斜面的支持力一直增大C．地面对斜面C的摩擦力先增大后减小D．地面对斜面C的摩擦力先减小后增大【参考答案】A【名师解析】.以斜面C和A为研究对象，受到重力(M＋m)g、小球B对A的库仑力F、地面对C的支持力F N和地面对C的摩擦力F f作用，如图甲所示，根据平衡条件可得：F f＝F·cos θ，F N＝(M＋m)g＋F sin θ，当θ由0°增大到90°时，F f减小，F N增大，所以C、D错误；以A为研究对象，受到重力mg、小球B 对A的库仑力F、物体A受到斜面的支持力F N A和物体A受到斜面的摩擦力F f A，如图乙所示，根据平衡条件得：F N A＝mg cos α＋F·sin(α＋θ)，当θ由0°增大到90°时，F N A先增大后减小，所以A正确，B错误．6.(2019甘肃兰州模拟)一质量为m的物体用一根足够长的细绳悬吊于天花板上的O点,现用一光滑的金属钩子勾住细绳,水平向右缓慢拉动细绳(钩子与细绳的接触点A 始终在一条水平线上),下列法正确的是()A.钩子对细绳的作用力始终水平向右B.OA段细绳上的力逐渐增大C.钩子对细绳的作用力先减小后增大D.钩子对细绳的作用力不可能等于mg【参考答案】D【名师解析】细绳用光滑的钩子勾住,则在细绳上各点的力的大小处处相等,即OA段细绳上的拉力大小始终等于物体的重力mg,B错误;钩子对细绳的拉力大小等于两段细绳拉力的合力,方向在两段细绳角平分线所在的直线上,显然钩子对细绳的作用力方向不是始终水平向右,A错误;水平向右缓慢拉动细绳的过程中,OA段与竖直段细绳的夹角逐渐减小,因此两段细绳拉力的合力逐渐增大,即钩子对细绳的作用力逐渐增大,C错误;当两段细绳的夹角为90°时,两段细绳拉力的合力大小为mg,由于拉动的过程中,两段细绳的夹角不可能等于90°,因此钩子对细绳的作用力不可能等于mg,D正确。

7.（2019新疆乌鲁木齐二诊）如图所示，一小球通过细线悬挂于O点，不计空气阻力，用拉力F缓慢拉动小球，拉力F始终与绳保持垂直，则小球在由A点运动到B点的过程中，拉力F和OA绳上的拉力T的变化情况是（）A. F增大，T减小B. F减小，T减小C. F减小，T增大D. F增大，T增大【参考答案】.D【名师解析】对物体受力分析并合成如图：因为物体始终处于平衡状态，故G′始终等于G，大小和方向均不发生变化。

在物体缓慢偏离竖直位置的过程中细线与竖直方向的夹角逐渐变大，画出平行四边形如图所示，可以看出：力F逐渐变大，绳子的拉力也逐渐变大。

故D正确ABC错误。

8.（2019广东七校联合体冲刺模拟）如图所示，轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动，P端挂一重物，另用一轻绳通过滑轮A系在P端。

在拉力F作用下当OP和竖直方向间的夹角α缓慢减小时，则（）A.A．拉力F的大小逐渐增大B. OP杆的弹力N的大小保持不变C. OP杆的弹力N做正功D. 拉力F做的功大于重力G做的功【参考答案】B【名师解析】以节点P为对象进行受力分析，竖直向下的拉力G，沿绳方向的力F，沿杆方向的支持力N，这三个力处于平衡状态，构建一个矢量三角形如图所示，由几何关系，△AP0和△PBC相似，有：，因为OA、OP、G不变，所以OP杆的弹力N 的大小保持不变；α减小时，AP逐渐减小，对应的拉力F的大小逐渐减小，故B正确，A错误。

轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动，所以OP杆的弹力N的方向始终沿杆的方向，且和P点速度垂直，所以N做不做功，故C错误；夹角α缓慢减小，物体可以看成是速度大小不变，根据动能定理：W F+W G=O，即W F=-W G，所以拉力F做的功等于克服重力G做的功，故D错误。

9.（6分）（2019湖北黄冈三模）《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。

如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。

另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。

身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。

绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。

关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是（）A．工人对绳的拉力一直变大B．绳OD的拉力一直变小C．OD、CD两绳拉力的合力大小等于mgD．当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为mg【参考答案】CD【名师解析】对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示，绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。

根据几何知识知：θ+2α＝90°，由正弦定理可得，α增大，θ减小，则F1增大，F2减小，故AB错误；两绳拉力的合力大小等于mg，故C正确；α＝30°时，θ＝30°，则2F2cos30°＝mg，可得F2＝mg，故D正确。

10.如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平。