新高考物理一轮练习专题18共点力作用下的动态平衡

专题18共点力作用下的动态平衡1．[2021·安徽全国高中示范名校联考](多选)如图甲所示，一只小鸟沿着较粗的树枝从A缓慢移动到B，将该过程抽像为质点从圆弧上的A点移动到B点，如图乙所示．以下说法正确的是()A．树枝对小鸟的弹力减小B．树枝对小鸟的弹力增大C．树枝对小鸟的摩擦力减小D．树枝对小鸟的摩擦力增大2．[2021·湖南卷]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3．[2021·福建厦门湖滨中学月考]如图所示，半圆形金属框架竖直放在粗糙的水平地面上，套在框架上的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平地面的夹角为θ，现用力F拉动小球，使其缓慢上移到框架的最高点，在此过程中金属框架始终保持静止，下列说法中正确的是()A.框架对小球的支持力先减小后增大B．水平拉力F先增大后减小C．地面对框架的支持力先减小后增大D．地面对框架的摩擦力一直减小4.[2021·河南郑州一中期中](多选)如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，在圆环的最高点有一个光滑小孔，一根轻绳的下端系着小球，上端穿过小孔用力拉住，开始时绳与竖直方向夹角为θ，小球处于静止状态，现缓慢拉动轻绳，使小球沿光滑圆环上升一小段距离，则下列关系正确的是()A．绳与竖直方向的夹角为θ时，F＝2mgcosθB．小球沿光滑圆环上升过程中，轻绳拉力逐渐增大C．小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力逐渐增大D．小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力大小不变5．[2020·全国卷Ⅲ]如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处；绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连．甲、乙两物体质量相等．系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β，若α＝70°，则β等于()A．45°B．55°C．60°D．70°6．[2021·江西红色七校联考]如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平．现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，此时与原位置的情况相比()A．A对B的作用力减小B．B对A的支持力增大C．木板对B的支持力增大D．木板对B的摩擦力增大7．[2021·辽宁沈阳东北育才学校模拟]如图所示，用一细绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，P、Q均处于静止状态，现有一铅笔紧贴墙壁从O点开始缓慢下移，则在铅笔缓慢下移的过程中()A．细绳的拉力逐渐变小B．Q将从墙壁和小球之间滑落C．Q受到墙壁的摩擦力逐渐变大D．Q受到墙壁的弹力逐渐变大8．[2021·甘肃武威六中月考]如图所示，一根轻质细绳一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过轻质动滑轮P悬挂一重物B，其中绳子的PA段处于水平状态；另一根轻质细绳一端与轻质动滑轮相连，另一端在绕过轻质定滑轮Q，在细绳的端点O处施加一水平向左的拉力F，使整个系统处于平衡状态，不计一切摩擦，下列说法正确的是()A.保持绳子的端点O位置不变，将A点缓慢上移时拉力F增大B．保持绳子的端点O位置不变，将A点缓慢上移时拉力F不变C．保持A点的位置不变，拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F增大D．保持A点的位置不变，拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时拉力F不变9．如图甲所示，质量为m的半球体静止在倾角为θ的平板上，当θ从0缓慢增大到eq\f(π,2)的过程中，半球体所受摩擦力Ff与θ的关系如图乙所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),3)，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则()A．0～q段图像可能是直线B．q～eq\f(π,2)段图像可能是直线C．q＝eq\f(π,4)D．p＝eq\f(mg,2)10.[2021·昆明市摸底]如图所示，一重物用轻绳悬挂于天花板上，用始终与轻绳垂直的力F缓慢拉动重物，直至轻绳水平，用T表示轻绳的拉力，则在缓慢拉动重物的过程中()A．F逐渐变小，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小C．F逐渐变小，T先变大后变小D．F逐渐变大，T先变小后变大11．(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12．[2021·南宁三中测试]如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行．在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，下列说法错误的是()A．b对c的摩擦力可能始终增加B．滑轮对绳的作用力方向始终不变C．地面对c的支撑力始终变小D．c对地面的摩擦力方向始终向右13．[角度创新]如图所示，一质量为m的铁环套在粗糙的水平横杆上，通过细线连接一质量也为m的小球，小球还用一水平细线拉着．保持环和小球的位置不变，横杆按图示方向转到竖直位置，在这个过程中环与杆相对静止，重力加速度为g，则()A．连接环和小球的细线拉力增大B．杆对环的作用力先减小后增大C．杆对环的弹力一直减小，最小值为mgD．杆对环的摩擦力先减小后增大，最大值为2mg14．[情境创新]质量均为m的小球A、B用轻杆连接，小球B用不可伸长的细线悬挂在竖直墙壁上的O点，小球A在竖直向上的力F作用下从图示位置开始沿竖直光滑墙壁缓慢上移至水平虚线位置，细线始终处于张紧状态．则在小球A上移过程中()A．轻杆先受压力后受拉力B．细线的张力大小不变C．力F不断减小D．轻杆对小球A的作用力先增大后减小专题18共点力作用下的动态平衡1．BC设弹力与竖直方向的夹角为θ，由平衡条件得，小鸟所受的弹力N＝mgcosθ，从A到B的过程中，θ减小，弹力增大，A错误，B正确；小鸟所受的摩擦力f＝mgsinθ，从A到B的过程中，θ减小，摩擦力减小，C正确，D错误．2．C对小滑块受力分析，如图所示，由题意可知，推力F与凹槽对滑块的支持力FN始终垂直，即α＋β始终为90°，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，α减小，β增大，而F＝mgcosα、FN＝mgsinα，可知推力F一直增大，凹槽对滑块的支持力FN一直减小，A、B错误；对小滑块和凹槽整体根据平衡条件可得，墙面对凹槽的压力大小FN1＝Fsinα＝eq\f(1,2)mgsin2α，水平地面对凹槽的支持力FN2＝Mg＋mg－Fcosα，在小滑块由A点向B点缓慢移动的过程中，α由eq\f(π,2)逐渐减小到零，根据数学知识可知墙面对凹槽的压力先增大后减小，水平地面对凹槽的支持力一直减小，C正确，D错误．3.D以小球为研究对象，分析受力情况如图所示，根据动态三角形可知，框架对小球的支持力不断减小，故A错误；水平拉力F一直减小，故B错误；以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用．由图可知，水平拉力F一直减小，所以地面对框架的摩擦力一直减小，地面对框架的支持力保持不变，故D正确，C错误．4.AD对小球受力分析，小球受到重力mg、轻绳的拉力F和圆环的弹力FN，如图所示，根据平衡条件可知，mg和FN的合力F′与F大小相等、方向相反，根据几何知识得FN＝mg，且有F＝F′＝2mgcosθ，A正确；小球沿圆环缓慢上移，处于动态平衡状态，对小球进行受力分析，由图可知△OAB∽△GF′A，即eq\f(mg,R)＝eq\f(F′,AB)＝eq\f(FN,R)，解得F＝F′＝eq\f(AB,R)mg，FN＝mg，当小球上移时，半径R不变，AB减小，故F减小，FN不变，D正确，B、C错误．5．BO点受力如图因为甲、乙物体质量相等所以F1与F2大小相等，合成的平行四边形为菱形，α＝70°，则∠1＝∠2＝55°F1和F2的合力与F3等大反向，β＝∠2，故B正确．6．C以A为研究对象，A原来只受到重力和支持力而处于平衡状态，所以B对A的作用力与A的重力大小相等，方向相反；当将P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置时，B的上表面不再水平，A受力情况如图甲所示，A受到重力和B的支持力、摩擦力三个力的作用，其中B对A的支持力、摩擦力的合力仍然与A的重力大小相等，方向相反，则B对A的作用力保持不变；根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力也不变，故A错误．结合对A选项的分析可知，A受到B对A的作用力保持不变，由于支持力与摩擦力相互垂直，FN1＝GAcosβ，所以A受到的支持力一定减小，故B错误．以A、B整体为研究对象，分析受力情况如图乙所示，整体受到总重力GAB、板的支持力FN2和摩擦力f2，板对B的作用力是支持力FN2和摩擦力f2的合力．由平衡条件分析可知，板对B的作用力大小与A、B总重力大小相等，保持不变，FN2＝GABcosα，f2＝GABsinα，α减小，FN2增大，f2减小，故C正确，D错误．7.D对小球P受力分析如图所示，铅笔紧贴墙壁从O点开始缓慢下移的过程中，细绳与竖直方向的夹角变大，由图知，细绳的拉力逐渐变大，A错误；由图可知，Q对P的压力FN变大，由牛顿第三定律知，P对Q的压力变大，故墙对Q的最大静摩擦力变大，则Q不会从墙壁和小球之间滑落，B错误；由平衡条件知，Q受到墙壁的摩擦力大小始终等于Q的重力，C错误；由B项知，墙壁对Q的弹力大小等于P对Q的压力大小，也变大，D正确．8．C以B为研究对象，AP、BP段绳子上的拉力大小始终等于B的重力，两段绳子拉力的合力在∠APB的角平分线上，保持绳子的端点O位置不变，将A点缓慢上移时∠APB增大，两段绳子拉力的合力减小，所以拉力F减小，A、B错误；保持A点的位置不变，拉动绳子的端点O使其向左缓慢移动时∠APB减小，AP、BP两段绳子拉力的合力增大，所以拉力F增大，C正确、D错误．9．D半球体在平板上恰好开始滑动的临界条件是mgsinθ＝μmgcosθ，故μ＝tanθ，解得θ＝eq\f(π,6)，即q＝eq\f(π,6)，故C错误．θ在0～eq\f(π,6)之间时，Ff是静摩擦力，大小为mgsinθ；θ在eq\f(π,6)～eq\f(π,2)之间时，Ff是滑动摩擦力，大小为μmgcosθ，综合以上分析得Ff与θ的关系如图中实线所示，故A、B错误．当θ＝eq\f(π,6)时，Ff＝mgsineq\f(π,6)＝eq\f(mg,2)，即p＝eq\f(mg,2)，故D正确．10．B11.BD12.C13.D对球受力分析，受重力和两个拉力，如图所示，根据平衡条件有T1＝eq\r(2)mg，T2＝mg，杆转动过程中，球受到的三个力的方向均不变，重力的大小不变，故其他力的大小也不变，则连接环和小球的细线拉力不变，选项A错误；分析环，受重力、拉力、支持力和静摩擦力，其中重力和拉力均不变，则杆对环的作用力也不变，设重力和拉力的合力为F，随着杆的转动，F与杆的夹角一直增大(从初始值大于45°的锐角到直角最后是钝角)，设为θ，根据平衡条件，静摩擦力等于F沿杆的分力Fcosθ，故静摩擦力先减小后增大，支持力等于F垂直杆