2023年高考物理知识点复习与真题 动态平衡

动态平衡

-、真题精选（高考必备）

1.（2021•湖南）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为

半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触,内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由A点向B

点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向,在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）

A.推力F先增大后减小

B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C.墙面对凹槽的压力先增大后减小

D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

2.（2016∙新课标∏）质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天、7花板上。用水平向左的力F缓慢

拉动绳的中点0,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

孕点。现用水平力F缓慢推动斜

3.（2013∙天津）如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O

面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程

中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是（）

A.FN保持不变，FT不断增大

B.FN不断增大，FT不断减小

C.FN保持不变，FT先增大后减小

D.FN不断增大，FT先减小后增大

4.（2012•新课标）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的

压力大小为Ni,球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始

缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（）

A.Nl始终减小，N2始终增大

B.NI始终减小，N2始终减小

C.Nl先增大后减小，N2始终减小

D.Nl先增大后减小，N2先减小后增大

5.（2008∙天津）在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,

整个装置处于平衡状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为Fι,B对A

的作用力为F2,地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中（）

A.FI保持不变，F3缓慢增大

B.Fl缓慢增大,F3保持不变

C.F2缓慢增大，F3缓慢增大

D.F2缓慢增大，F3保持不变

6.（2019•新课标I）（多选）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。

一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。

现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中

)

A.水平拉力的大小可能保持不变

B.M所受细绳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减小后增加

7.（2017•天津）（多选）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣

服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时，下列说法正确的是（）

A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些，绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小，绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移

8.（2016•新课标I）（多选）如图，一光滑的轻滑轮用细绳00'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物

块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,

大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则（）

A.绳00'的张力也在一定范围内变化∖∖∖∖∖∖∖∖∖

B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

9.（2012•山东）（多选）如图所示，两相同轻质硬杆001、C）O2可绕其两端垂直纸面的水平轴0、01、Ch转动,

在0点悬挂一重物M,将两个相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩

擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且Oi、02始终等高，

贝IJ（）

"1

A.FN变小B.FN变大C.Ff不变D.Ff变小

10∙（2017∙新课标I）（多选）如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端

N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角ɑ现将重物向右上方缓慢拉起，并保持

夹角a不变，在OM由竖直被拉到水平的过程中（）

A.MN上的张力逐渐增大

B.MN上的张力先增大后减小

C.C）M上的张力逐渐增大

D.OM上的张力先增大后减小

二、强基训练（高手成长基地）

1.（2021•辽宁♦大连市第一中学高三期中）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为0,半径为R,

PQ为水平直径，MN为倾斜直径,尸。与MN间的夹角为。，

为L,两端分别固定在圆环的N两点，轻质滑轮连接

放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图

缓慢转过2。角，下列说法正确的是（）

A.图示位置时，轻绳的张力大小为一%

2sin6/

mgL

B.直径MN水平时,轻绳的张力大小为

7Z,2-4∕?2

C.轻绳与竖直方向间的夹角逐渐减小

D.圆环从图示位置顺时针缓慢转过26的过程中，轻绳的张力先增大再减小

2.（2022・山东•临沐第一中学高三期末）如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重

叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点0,结点处还有两段细绳，一段连接重物A,另一段用

外力尸拉住。现让外力尸将物块A缓慢向上运动，拉至。。，水平，拉动过程中始终保证夹角。=120。，且绳子。0,

始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（）

A.绳子。。，的拉力始终增大

B.B对C的摩擦力可能在减小

C.斜面对B的摩擦力可能先增大后减小

D.地面对斜面体的摩擦力可能先减小后增大

3.（2020•江苏省高淳高级中学高三阶段练习）水平传感器可以测量器械摆放所处的水平角度，属于角度传感器的一

种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器。如图为一个简易模型，截面为内壁光滑的竖直放置的正三角

形，内部有一个小球，其半径略小于内接圆半径，三角形各边有压力传感器，分别感受小球对三边压力的大小，根

据压力的大小，信息处理单元能将各边与水平面间的夹角通过显示屏显示出来。如果图中此时BC边恰好处于水平

状态，将其以C为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动，直到AC边水平，则在转动过程中（）

A.当BC边与AC边所受压力大小相等时，AB处于水平状态

B.球对AC边的压力一直增大/ʌ

C.球对BC边的压力一直减小

D.BC边所受压力不可能大于球的重力

4.（2021•河北•衡水市第十四中学高三阶段练习）（多选）如图/ky∖所示，半径相同、质量分

布均匀的圆柱体E和半圆柱体M靠在一起，E、M之间无摩擦力，E的重力为G,M下

表面粗糙，E、M均静止在水平地面上，现过E一的轴心施以水平作用力F,

可缓慢地将E拉离平面一直滑到M的顶端，整（r\个过程中，M始终处于静止

A.地面所受M的压力不变77777T7T7πm77m7mT7777777777777m77TΓ

B.地面对M的摩擦力逐渐增大

C.开始时拉力F最大，且为6G,以后逐渐减小为0

D.E、M间的压力开始时最大，且为2G,以后逐渐减小到G

5.（2021•四川・成都七中高三开学考试）（多选）如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一

光滑圆柱C,三者半径均为上C的质量为加，A、B的质量都为05”，与地面的动摩擦因数均为小现用水平向右

的力拉A,使A一直缓慢向右移动，直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦

力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A.未拉A时，C受到B作用力的大小F

B.动摩擦因数的最小值〃向n=#

C.整个过程中，C的位移大小为（G-I）R

D.A移动过程中，受到的摩擦力大小为人=〃，"g

三、参考答案及解析

(-)真题部分

1.【答案】C

【解析】AB、如图所示，设F与竖直方向夹角为a,根据受力平衡知：mgcosa=F,mgsina=N,从A到B过

Tl

程中，α从5逐渐减小到0,可知F逐渐增大，N逐渐减小，故AB错;

1

C、将两物体看成整体，整体受水平向左的作用力为F'=FSina=mgcosasina=aτngsin2a,因为0W2aWπ,根

据函数单调性可知sin2a先增大后减小，则F'先增大后减

知墙面对凹槽的压力先增大后减小，故C正确;

D、对凹槽进行受力分析可知，水平地面对凹槽的支持力

F

牛顿第三定律N'=N,则地面对凹槽的作用力为Ni=

知，a逐渐减小，N逐渐减小，可知水平地面对凹槽的支持

故选：C。

2.【答案】A

【解析】以结点O为研究对象受力分析如下图所示:

由题意知点O缓慢移动，即在移动过程中始终处于平衡状

β=θ时，FTIFN,细绳的拉力FT最小，由图可知，随β的减小，斜面的支持力FN不断增大，FT先减小后增大。

故D正确。ABC错误。故选：D。

4.【答案】B

【解析】以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、墙面的支持力Ni'和木

板的支持力N2'.根据牛顿第三定律得知，N1=N1',N2=N2'。

,,

根据平衡条件得：Ni=Gcotθ,N2=岛

Slilu

将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，θ增大，cotθ减小,sinθ增大,

则Ni'和N2’都始终减小，故Nl和N2都始终减小。故选：Bo

5.【答案】C

【解析】对B分析，可知墙对B的作用力及A对球的作用力的合力与F及重力的合力大小相等，方向相反，故

当F增大时，B对A的压力增大；即F2增大；同理可知，墙对B的作用力Fl增大；

对整体分析，整体受重力、支持力、摩擦力、墙对球B的压力及压力F而处于平衡，故当F

增大时，地面对A的支持力增大，同时摩擦力也将增大；故F3增大；故选：Co

6.【答案】BD

【解析】AB、根据M、N均保持静止，进行受力分析可知，N受到竖直向下的重力及水平

方向的拉力F,变化的绳子拉力T,如下图所示:

在向左拉动的时候，绳子拉力T和水平拉力F都不断增大，故°

____尸A错误，B正确；

CD>对于M的受力，开始时可能是T=mgsinθ-f,当T不断//T增大的时候，f减少；

/∕f擦力f可能先减小后增

当T>mgsinθ时，随着T的增大，f将增大，所以沿斜面的摩

大；也可能是T=mgsinθ+f,当T不断增大的时候，摩擦力f'GV增大；故C错误，D

正确。故选：BDo

7.【答案】AB

【解析】因衣架钩是光滑的（活节），所以两段绳的拉力T相等，两段绳的合力竖直向上，大小等于衣服的重力,

如图所示，两段绳与竖直方向夹角θ相等。

设绳子的长度为X,杆M、N的间距为L,则有XSine=L,绳子一端在上下移动的时候，绳子的长度不变，两

杆之间的距离不变，则θ角度不变。

AC、两个绳子的合力向上，大小等于衣服的重力，由于夹角。不变，所以绳子的拉力不变，A正确，C错误；

B、当杆向右移动后，根据XsinO=L,即L变大，绳长不变，所以夹角6变大，两段绳的拉力的夹角变大，而

其合力不变，则拉力T变大，故B正确；

D、绳长和两杆距离不变的情况下，θ不变，所以挂的衣服质量变化，不会影响悬挂点的移动，D错误。故选:

AB0

8.【答案】BD

【解析】AC、由于整个系统处于静止状态，所以滑轮两侧连接a和b的绳子的夹角不变；物块a只受重力以及

绳子的拉力，由于物体a平衡，则连接a和b的绳子张力T保持不变：由于绳子的张力及夹角均不变，所以00'

中的张力保持不变，故AC均错误；

BD、b处于静止即平衡状态，对b受力分析有：斗

力T与力F与X轴所成夹角均保持不变，由平衡条件可得：

N+Fsinα+Tsinθ-mg=0τIv

Fcosα+f-Tcosθ=0ʌv××

⅛ΠL7X

由此可得：N=mg-Fsina-Tsinθ

由于T的大小不变，可见当F大小发生变化时，支持力的大小也在一定范围内变化，故B正确

f=Tcosθ-Fcosa

由于T的大小不变，当F大小发生变化时，b静止可得摩擦力的大小也在一定范围内发生变化，故D正确。故

选：BDo

9.【答案】BC

【解析】先对三个物体以及支架整体受力分析，受重力(2m+M)g,2个静摩擦力，两侧墙壁对整体有一对支持

力，根据平衡条件，有：2Ff=(M+2m)g,解得Ff=/(M+2m)g,故静摩擦力不变，将细线对O的拉力按照

效果正交分解，如图

再将杆对滑块m的推力Fl按照效果分解，如图

Q

根据几何关系，有Fx=Fpsin-

2

故FX=%∙sin;=——，若挡板间的距离稍许增大后，角θ变大，FX变大，故滑块m对墙壁的压力变大,

2cos∣22

即FN变大，故AD错误，BC正确；故选：BC。

10.【答案】AD

【解析】以重物为研究对象，受重力mg,OM绳上拉力TOM,MN上拉力TMN,由题

意知，三个力合力始终为零，矢量三角形如图所示，在TMN转至水平的过程中，MN上的

张力TMN逐渐增大，C)M上的张力TOM先增大后减小，所以A、UD正确；B、C错误。故

选:AD.',、/泄/

(二)强基部分4*J

1.【答案】D

【解析】A.设轻绳与竖直方向夹角为a,MB、NB间夹角为2a,如图

则根据几何关系可得2Acos。=MA

MBsina+NBsina=MA

B

L=MB+NB

2Rcosθ

联立可得Sina

L

根据平衡条件可得2/COSa=mg

mgmg_________mgL

可得夕=故A错误;

2cosa2∖∣1-sin2a2√Z2-47?2cos2θ

B.直径MN水平时，轻绳的张力大小为尸=一故B错误;

2√Z,2-4*

27?cosθ

C.由sina=

L

可知，圆环从图示位置绕圆心。顺时针缓慢转过2。角的过程中，轻绳与竖直方向的夹角先增大后减小，故C错误;

D.由尸=/.

2√Z,2-47?2cos2θ

可知，圆环从图示位置绕圆心。顺时针缓慢转过2。角的过程中，轻绳的张力先增大再减小，故D正确。故选D。

2.【答案】C

【解析】A∙结点。转动过程中,动态分析如图,则/=福=舟

由于。不变，结点。转动至水平的过程中，夕角一直减小至直角，7从60。一直增大到150。，可得，尸一直增大,

绳子的拉力B先增大后减小，故A错误;

B,斜面的倾角没变，A物体的重力沿斜面向下的分力不变，8对C的摩擦力等于A物体的重

力沿斜面向下的分力不变，故B错误；

C.对反C整体受力分析可知，绳子的拉力先增大后减下，但是不清楚开始状态绳子的拉力

与物体8、C重力沿斜面向下方向分力大小关系，所以根据平衡条件可知,斜面对B的摩擦力可

能先增大后减小，故C正确；

D.对8、C整体受力分析可知，绳子对整体水平方向的拉力先增大后减下，则地面对斜面体的摩擦力先增大后减

小，故D错误。故选C。

3.【答案】C

【解析】对正三角形内部的小球受力分析，如图所示

由几何关系可知，随着角度，从0°到120。增大过程中，角α与角。之和保持不变,

且α+9=12（Γ,所以角夕也保持不变，4=60。，由平衡条件和正弦定理得

GNNRC

sin/?-Sine-Sin（120°-O）

所以球对AC边的压力

NiC=NAC=-^-Sine=—^―sin6=迪GSine

ACacSin夕sin6003

rc,2/3

球对BC边的压力NZC=NK=:/Sin（120。-9）=∙√∣asin（120。一。）=—FGSin（120。-，）

A.当BC边与4C边所受压力大小相等时，即NL=N1，则6=60。，此时AB处于水平状态，故A正确；

BC.角度，从。。到120。增大过程中，sin。和Sin（120。-。）都是先增大后减小，所以球对AC边的压力和球对BC边

的压力都是先增大后减小，BC错误；

D.当0<e<60。时，N'BC>G,即5C边所受压力有可能大于球的重力，故D错误。故选A。

4.【答案】ACD

【解析】A.取整体为研究对象，地面所受M的压力不变，等于二者的总重力，A正确；

CD.圆柱体E受重力G、拉力F、半圆柱体的支持力N作用处于平衡状态，这三个力构成封闭三角形，如图所示。

开始时N与竖直方向成60。角，对应图中的最大三角形。此时拉力F和半圆柱体的支持力N都最大，其大小分别为

丸=Gtan60"=KG,N,n=—⅞-=2G

cos6()

随着E向上移动，三角形逐渐减小，拉力F、半圆柱体的支持力N都逐渐减小，当E移动动M顶端时，f减小到零，

N减小到G。根据牛顿第三定律，半圆柱体的支持力N等于E对M的压力，

CD正确。