高中物理动态平衡问题.docx

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高中物理动态平衡问题

高中物理动态平衡问题

动态平衡专题

1、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N1,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.

始终减小,

始终增大

B.

始终减小,

始终减小

C.

先增大后减小,

始终减小

D.

先增大后减小,

先减小后增大

2、如图所示,把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间,AC与AB之间夹角为30°,现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90°,则(  )

A.球对AB板的压力先减小后增大

B.球对AB板的压力逐渐减小

C.球对AC板的压力逐渐增大

D.球对AC板的压力先减小后增大

 

3、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

 

4、某欧式建筑物屋顶为半球形,一警卫人员为执行特殊任务,必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图),他在向上爬过程中()

A.屋顶对他的支持力变大B.屋顶对他的支持力变小

C.屋顶对他的摩擦力变大D.屋顶对他的摩擦力不变

 

5、在上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色.如图所示,在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G.现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高).则绳中拉力大小变化的情况是()

A.先变小后变大B.先变小后不变

C.先变大后不变D.先变大后变小

6、如图所示,用细线悬挂一个均质小球靠在光滑竖直墙上.如把线的长度缩短,则球对线的拉力T、对墙的压力N的变化情况正确的是()

A.T、N都不变B.T减小,N增大

C.T增大,N减小D.T、N都增大

7、如图,在静止的电梯里放一桶水,将一个用弹簧固连在桶底的软木塞浸没在水中,当电梯以加速度a(a

A.弹簧的伸长量将比静止时减小B.弹簧的伸长量将比静止时增大

C.弹簧的伸长量与静止时相等D.弹簧的伸长量为零

8、如图2所示,物体A和B一起沿斜面匀速下滑,则物体A受到的力有(  )

图2

A.重力、B对A的支持力

B.重力、B对A的支持力、下滑力

C.重力、B对A的支持力、摩擦力

D.重力、B对A的支持力、摩擦力、下滑力

 

9、如图所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A自由转动。

用绳在O点悬挂一个重为G的物体,另一根绳一端系在O点,另一端系在以O点为圆心的圆弧形墙壁上的C点。

当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变),OC绳所受拉力的大小变化情况是(  )

A.逐渐减小B.逐渐增大

C.先减小后增大D.先增大后减小

10、如图所示,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面),木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是(  )

A.F1增大,F2减小

B.F1减小,F2减小

C.F1增大,F2增大

D.F1减小,F2增大

11、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

12、半径为R的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B的距离为h,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是(   )

A.N不变,T变小

B.N不变,T先变大后变小

C.N变小,T先变小后变大

D.N变大,T变小

13、(多选)如图所示,用与竖直方向成θ角的倾斜轻绳子a和水平轻绳子b共同固定一个小球,这时绳b的拉力为F1.现在保持小球在原位置不动,使绳子b在原竖直平面内,逆时针转过θ角固定,绳b拉力变为F2;再转过θ角固定,绳b拉力变为F3,则()

A.F1<F2<F3

B.F1=F3>F2

C.F1=F3<F2

D.绳a拉力一直减小

14、如图5所示,小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间,当墙与薄板之间的夹角θ缓慢地增大到90°的过程中(  )

图5

A.小球对薄板的压力增大

B.小球对墙的压力减小

C.小球对墙的压力先减小后增大

D.小球对薄板的压力不可能小于球的重力

15、(多选)如下图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙壁之间放一光滑球B,整个装置处于静止状态.若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则(  )

A.B对墙的压力减小

B.A与B之间的作用力增大

C.地面对A的摩擦力减小

D.A对地面的压力不变

16、用细绳AO、BO悬挂一重物,BO水平,O为半圆形支架的圆心,悬点A和B在支架上.悬点A固定不动,将悬点B从图8所示位置逐渐移到C点的过程中,试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况.

图8

参考答案

1、【答案】B

【解析】对小球进行受力分析如图所示,

设:

板与竖直方向夹角为

,则:

,随着板顺时针方向转动,

越来越大,因此

越来越小,同样

也越来越小,B正确。

2、【答案】A

【解析】以小球为研究对象,分析受力情况,作出小球三个不同位置的受力图如图,可见,使AB板顺时针缓慢转动90°的过程中,

AB板对球的支持力N1先减小后增大,AC板对球的支持力N2一直减小,由牛顿第三定律得知,球对AB板的压力先减小后增大,球对AC板的压力一直减小.故A正确,BCD均错误.

3、【答案】C

【解析】设绳子与竖直墙面间的夹角θ,重球竖直方向受力平衡:

Tcosθ=G①

重球水平方向受力平衡:

Tsinθ=F②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T减小,sinθ减小,T也减小,由②得绳子墙的弹力F减小,故选C

4、【答案】A

【解析】以人为研究对象分析受力可知,人受到重力、摩擦力、屋顶的支持力,其中屋顶支持力和摩擦力的方向都在变化,所以可以采用相似三角形的方法把物理问题转化为数学问题求解,如下图所示:

如上图可以看出,下方的红色几何三角形与上方力的矢量三角形相似,即满足

,故可知屋顶对人的支持力在变大,摩擦力在变小,所以只有选项A正确;

5、【答案】C

【解析】当轻绳的右端从B点移到直杆最上端时,设两绳的夹角为2θ.以滑轮为研究对象,分析受力情况,作出力图如图1所示.根据平衡条件得

2Fcosθ=mg得到绳子的拉力F=

所以在轻绳的右端从B点移到直杆最上端时的过程中,θ增大,cosθ减小,则F变大.

当轻绳的右端从直杆最上端移到C点时,设两绳的夹角为2α.

设绳子总长为L,两直杆间的距离为S,由数学知识得到

sinα=

,L、S不变,则α保持不变.

再根据平衡条件可知,两绳的拉力F保持不变.

所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变.C正确。

6、【答案】D

7、【答案】A

【解析】电梯静止时,软木塞受到弹簧的支持力N1,自身的重力G以及浮力F,且G-N1-F=0,得N1=G-F;当电梯加速向下运动时,软木塞受到的弹簧支持力N2,且G-N2-F=ma,得N2=G-F-ma,所以N2

选A

8、【答案】A

9、【答案】C

【解析】据题意,当细绳OC的C段向B点移动过程中,系统处于平衡状态,对点O受力分析,受到悬挂物的拉力,该拉力为:

,受到杆的支持力N和细绳OC的拉力TC,由力的三角形定则,即如上图所示,从图可以看出代表细绳OC的拉力TC的对应边的长度先减小后增加,则该拉力的大小也是先减小后增加,故选项C正确。

10、【答案】C

【解析】据题意,当小球在竖直挡板作用下缓慢向右移动,受力情况如上图所示,移动过程中球面对小球作用力逆时针旋转,与竖直方向夹角增大,即

角增大,则挡板对小球作用力有:

,夹角增大,该力也增加;球面对小球作用力为:

,当夹角增大时该力也增大,故选项C正确。

11、【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。

12、【答案】A

【解析】以小球为研究对象,分析小球受力情况:

重力G,细线的拉力T和半球面的支持力N,作出N、T

的合力F,由平衡条件得知F=G.由△NFA∽△AO1O得

得:

由题缓慢地将小球从A点拉到B点过程中,O1O,AO不变,O1A变小,得T变小;N不变,A正确

13、【答案】BD

【解析】据题意,b绳第一次转过θ角后F2与a绳拉力Fa垂直,再转过θ角后,F3和F1关于F2对称,则有

,且F2最小,则有:

F1=F3>F2,故B选项正确;从力的三角形可以看出Fa的对应边长度一直在减小,故a绳拉力一直在减小,D选项正确。

14、【答案】BD

【解析】 根据小球重力的作用效果,可以将重力G分解为使球压板的力F1和使球压墙的力F2,作出平行四边形如图所示,当θ增大时,F1、F2均变小,而且在θ=90°时,F1有最小值,等于G,所以B、D项正确.

15、【答案】ACD

【解析】设物体A对球B的支持力为F1,竖直墙对球B的弹力为F2,F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小.对球B受力分析如图所示,由平衡条件得:

F1cosθ=mBg,F1sinθ=F2,解得F1=

,F2=mBgtanθ,θ减小,F1减小,F2减小,选项A对,B错;对A、B整体受力分析可知,竖直方向,地面对整体的支持力FN=(mA+mB)g,与θ无关,即A对地面的压力不变,选项D对;水平方向,地面对A的摩擦力Ff=F2,因F2减小,故Ff减小,选项C对.

16、【答案】 OA绳中拉力逐渐减小,OB绳中拉力先减小后增大

【解析】 如图所示,在支架上选取三个点B1、B2、B3,当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时,AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3和FTB1、FTB2、FTB3,从图中可以直观地看出,FTA逐渐变小,且方向不变;而FTB先变小后变大,且方向不断改变;当FTB与FTA垂直时,FTB最小,然后FTB又逐渐增大.

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