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文档简介
高一物理动态平衡分析试题1.如图所示,物体A静止在倾角为30°的斜面上,现将斜面倾角由30°增大到37°,物体仍保持静止,则下列说法中正确的是
A.A对斜面的压力不变B.A对斜面的压力减小C.A受到的摩擦力不变D.A受到的摩擦力增大【答案】BD
【解析】设斜面的倾角为α,物体A的重力为G.,根据A的受力图.由平衡条件得:N=Gcosα
f=Gsinα;当斜面倾角α由30°增大到37°时,cosα减小,sinα增大,则N减小,f增大,故A对斜面的压力减小,A对斜面的摩擦力增大.故选项BD正确。
【考点】物体的平衡问题。
2.如图所示,保持不变,以O为圆心将轻绳BO缓慢做顺时针旋转,则BO的拉力将(
)
A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小【答案】C
【解析】将轻绳BO缓慢做顺时针旋转时,O点受力平衡,O点受力分析如图:
随绳转动,绳OB拉力FB变化如图中虚线所示,故选项C正确。
【考点】物体的平衡条件平行四边形定则作图法
3.如图所示,绳与杆均不计重力,承受力的最大值一定.A端用绞链固定,滑轮O在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略),B端吊一重物P,现施加拉力FT将B缓慢上拉(均未断),在杆达到竖直前(
)
A.绳子越来越容易断B.绳子越来越不容易断C.杆越来越容易断D.杆越来越不容易断【答案】B
【解析】以B点为研究对象,它受三个力的作用而处于动态平衡状态,其中一个是轻杆的弹力T,一个是绳子斜向上的拉力F,一个是绳子竖直向下的弹力大小,大小等于物体的重力mg,根据相似三角形法,可得,由于OA和AB不变,OB逐渐减小,因此轻杆上的弹力大小不变,而绳子上的拉力越来越小,选项B正确,其余选项均错误。
【考点】考查了力的动态分析,关键是根据受力分析,判断力的变化
4.如图所示,用绳把球挂在光滑墙壁上的A点,使球静止。如果保持悬挂点A的位置不变,把绳OA的长度加长一些,球仍静止,则绳对球的拉力F1和墙对球的支持力F2的变化情况是(
)
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大C.F1和F2都减小D.F1和F2都增大【答案】C
【解析】对球进行受力分析得,球受重力、绳的拉力F1及墙对球的支持力F2,球在这三个力的作用下平衡;故拉力F1在竖直方向的分力与重力相平衡,即F1×cosα=G;拉力F1在水平方向的分力与支持力F2相平衡,即F1×sinα=F2;当将OA的长度增加时,绳与墙的夹角α会减小,故cosα会增大,则F1会减小,F2也会减小,C是正确的。
【考点】共点力作用下物体的平衡。
5.两物体A、B按如图所示连接且处于静止状态,已知两物体质量为mA>mB,且mA=2mB,A物体和地面的动摩擦因数为μ.现在B上加一个水平力F,使物体B缓慢移动,物体A始终静止,则此过程中
A.物体A对地面的压力逐渐变小
B.物体A受到的摩擦力不变
C.绳的拉力逐渐变大
D.地面对A的作用力不变
【答案】AC
【解析】先对B分析有:受到重力,水平拉力,绳子的拉力,三个力作用处于平衡状态,所以根据矢量三角形可得,重力大小方向不变,所以水平拉力和绳子的拉力都在增大,C正确,
对A分析有:受到重力,支持力,静摩擦力,绳子的拉力,处于平衡状态,由于绳子的拉力增大,所以绳子在竖直方向向上的分力增大,即A对地面的压力减小,A正确,绳子在水平方向上的分力增大,故静摩擦力增大,B错误,地面对A的作用力大小等于绳子的拉力,所以也是变大的,D错误
故选AC
【考点】考查了力的动态分析
点评:做此类型题目的关键是对物体进行受力分析,判断哪些量不变,哪些量变化,然后根据矢量三角形分析解题
6.如右图所示,质量为m的人,用绳子通过滑轮拉质量为M的物体。不计绳的质量和滑轮摩擦力,当人拉绳子向右走过一步,系统仍保持平衡,下面说法正确的是:(
)
A.人对地面的压力减少B.地面给人的摩擦力增加C.人对地面的正压力增加D.绳子的拉力变大【答案】BC
【解析】当人拉绳子向右走一步,系统仍保持平衡,绳子的拉力F等于物体的重力Mg,保持不变.以人为研究对象,分析受力情况,,设绳子与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件得,,θ增大时,减小,N增大.由牛顿第三定律得知,人对地面的正压力增加.故AD错误,C正确.由上得到,,θ增大,sinθ增大,即地面给人的摩擦力f增加.故B正确.
故选BC
【考点】本题是动态平衡问题,
点评:要分析受力,作出力图,这是基本功,也是解题的关键.
7.如图所示,一定质量的物块用两根轻绳悬在空中,其中绳OA固定不变,绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动,则在绳OB有水平转至竖直地过程中,绳OB的张力的大小将(
)
A.一直变大B.一直变小C.先变大后变小D.先变小后变大【答案】D
【解析】物体受到AO绳子的拉力,OB绳子的拉力,和OG的拉力,三力平衡,其中OG的拉力大小方向恒定,故可得OB绳子拉力先减小,后增大,当与OA绳子方向垂直时,最小,故选D,
【考点】考查了力的动态平衡
点评:做此类型问题需要先对物体进行受力分析,然后结合几何知识得出相关关系式,然后根据角度变化分析关系式的变化
8.如图所示,用绳索将重球挂在墙上,不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些,则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是:
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大C.F1和F2都减小D.F1和F2都增大【答案】C
【解析】重球整个过程受力平衡,对重球受力分析后正交分解,水平方向与竖直方向均受力平衡.
对重球受力分析如图:
设绳子与竖直墙面间的夹角θ,
重球竖直方向受力平衡:
①
重球水平方向受力平衡:
②
若果把绳的长度增加一些,则夹角θ减小,cosθ增大,由①得绳子拉力减小,
sinθ减小,也减小,由②得绳子墙的弹力减小,
故选:C
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
点评:注意此题绳子长度在增长过程中夹角减小,但是仍然处于受力平衡状态.
9.如图所示,重物的质量为m,轻细线AO和BO的A、B端是固定的,平衡时AO是水平的,BO与水平面的夹角为,AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是(
)
A.F1="mgcos"
B.F1="mgcot"
C.F2="mgsin"
D.F2=mgtan
【答案】B
【解析】以结点为研究对象,分析受力情况:三根细线的拉力.重物对O点的拉力等于mg,如图所示,因为物体处于平衡状态,所以O点三力合力为零,根据力的矢量三角形可得,,故选B,
【考点】考查受力平衡的分析
点评:做此类型的题目的关键是先确定研究对象,然后对物体受力分析,最后根据力的平衡条件分析解题
10.如图所示,质量为mB=14kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=10kg的货箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在货箱上,另一端拴在地面,绳绷紧时与水平面的夹角为θ=37°.已知货箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5,木板B与地面之间的动摩擦因数μ2=0.4.重力加速度g取10m/s2.现用水平力F将木板B从货箱A下面匀速抽出,(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
试求:(1)绳上张力T的大小;
(2)拉力F的大小.
【答案】(1)T="100N"(2)F=200N
【解析】(1)对A物体进行受力分析,有,根据A物体平衡可得
N1=mAg+Tsinθ
f1=Tcosθ
f1=μ1N1
联立各式可解得
T=100N
(2)对B进行受力分析,
地面对B的支持力N2=mBg+N1
地面对B的摩擦力f2=μN2
F=f1+f2
联立各式可解得F=200N
【考点】考查了力的平衡条件的应用
点评:本题关键是先后对木块A和木块B受力分析,然后根据共点力平衡条件并运用正交分解法列方程求解.
11.如图所示,将一球形物体夹在竖直墙AC与木板BC之间,已知各接触面均光滑,将球对墙的压力用N1表示,球对木板的压力用N2表示.现将木板以C端为轴缓慢地转至水平位置的过程中,下列说法中正确的是(
)
A.N1和N2都增大B.N1和N2都减小C.N1增大,N2减小D.N1减小,N2增大【答案】B
【解析】如图对小球进行受力分析,为墙壁对小球的支持力,为板对小球的支持力,由图可知薄板和墙之间的夹角α逐渐增大到90°的过程中,墙对小球的支持力在减小,板对球的支持力在减小,根据牛顿第三定律可知小球对墙的压力=减小,小球对板的压力=也减小。
故选B
【考点】共点力动态平衡
点评:中等难度。作图法分析共点力平衡,首先找到不变的力,然后画出多组合力和分力的关系图就可以得到变化规律,这种方法直观、简单。
12.如图所示,轻绳一端系在质量为m的物块A上,另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上.现用水平力F拉住绳子上一点O,使物块A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置,但圆环仍保持在原来位置不动。在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是
A.F1保持不变,F2逐渐增大B.F1保持不变,F2逐渐减小C.F1逐渐增大,F2保持不变D.F1逐渐减小,F2保持不变【答案】A
【解析】把物体A和圆环看成一个整体,水平方向F2=F,竖直方向F1=GA+G环,可见F1始终不变.
隔离结点O分析,受力如图所示,F=GAtanα,由F2=F得F2=GAtanα,即F2随绳与杆MN夹角的增大而增大,故A项正确
【考点】考查动态平衡问题的分析
点评:本题难度中等,处理连接体的问题要巧妙应用整体和隔离法,处理动态变化问题利用矢量三角形法或数学解析法判断较为方便
13.如图所示,斜面和档板之间放有一个光滑小球,在档板缓慢逆时针旋转90°的过程中,下列说法正确的是(
)
A.小球对斜面的压力不变B.小球对斜面的压力逐渐增大C.小球对档板的压力先减小后增大D.小球对档板的压力一直增大【答案】C
【解析】以小球为研究对象,处于平衡装态,根据受力平衡,可得矢量三角形可知,斜面给球的支持力F2逐渐减小,挡板给球的支持力F1先减小后增大,根据牛顿第三定律可知斜面受到的压力减小,挡板受到的压力先减小后增大,故ABD错误,C正确
【考点】考查动态平衡问题的分析
点评:本题难度中等,明确小球缓慢运动中受力一直平衡,确定本题考查的是动态平衡问题,受力分析后可根据矢量三角形法或数学的解析法判断
14.如图所示,结点O在三个力作用下平衡,保持θ不变,将B点向上移,则BO绳的拉力将()
A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小【答案】B
【解析】结点O在三个力作用下平衡,受力如图(甲)所示,根据平衡条件可知,这三个力必构成一个闭合的三角形,如图(乙)所示,由题意知,OC绳的拉力F3大小和方向都不变,OA绳的拉力F1方向不变,只有OB绳的拉力F2大小和方向都在变化,变化情况如图(丙)所示,AO长度逐渐增大,AO绳子的拉力逐渐增大,B对;
15.如图所示,在细绳的O处用水平力F缓慢拉起重物,在此过程中,绳的拉力F1和水平力F2的变化情况是(
)
A.F1、F2都变小B.F1、F2都变大C.F1变小,F2变大D.F1变大,F2变小【答案】B
【解析】对结点进行受力
缓慢拉起重物的过程中,角增大,cos减小,重力不变,所以F1变大;sin增大,所以F2变大;选B.
16.如图所示,用绳索将重球挂在墙上,不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些,则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是(
)
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大C.F1和F2都增大D.F1和F2都减小【答案】D
【解析】小球受到竖直向下的重力,水平向右的支持力N,斜向上的拉力T,三力平衡,所以由几何知识可得,当绳子变长时,绳子与墙之间的夹角变小,所以T,N都减小,选D.
17.如图所示,在细绳的O处用水平力F缓慢拉起重物,在此过程中,绳的拉力F1和水平力F2的变化情况是(
)
A.F1、F2都变小B.F1、F2都变大C.F1变小,F2变大D.F1变大,F2变小【答案】B
【解析】O点受到绳的拉力F1和水平力F2的作用以及悬挂重物的绳子竖直向下的拉力,三个力平衡,在缓慢拉起的过程中F1和竖直方向的夹角变大,,所以F1变小,F2变大,B正确。
18.如图,小球用两根细线悬挂,L1与竖直方向成θ角,L2水平。若保持L2水平,使θ角增大,下列说法中正确的是
A.L1、L2拉力都不变B.L1、L2拉力都增大C.L1的拉力不变、L2拉力增大D.L1的拉力增大、L2拉力不变【答案】B
【解析】略
19.如图所示,在一根水平的粗糙的直横梁上,套有两个质量均为m的铁环,两铁环系有等长的细绳,共同拴着质量为M的小球,两铁环与小球均保持静止,现使两铁环间距离增大少许,系统仍保持静止,则水平横梁对铁环的支持力FN和摩擦力f将
(
)
A.FN增大,f不变B.FN增大,f增大C.FN不变,f不变D.FN不变,f增大【答案】D
【解析】略
20.如图为一直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑。AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连,并在图示位置平衡。现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和摩擦力f的变化情况是(
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