1、2019年高考物理雙基突破 專題11 動(dòng)態(tài)平衡與平衡中的極值和臨界問(wèn)題精練專題十一動(dòng)態(tài)平衡與平衡中的極值和臨界問(wèn)題（精練）1如圖所示，一物塊靜止在粗糙的斜面上現(xiàn)用一水平向右的推力F推物塊，物塊仍靜止不動(dòng)。則A斜面對(duì)物塊的支持力一定變小B斜面對(duì)物塊的支持力一定變大C斜面對(duì)物塊的靜摩擦力一定變小D斜面對(duì)物塊的靜摩擦力一定變大【答案】B2如圖為建筑工地一個(gè)小型起重機(jī)起吊重物的示意圖。一根輕繩跨過(guò)光滑的動(dòng)滑輪，輕繩的一端系在位置A處，動(dòng)滑輪的下端掛上重物，輕繩的另一端掛在起重機(jī)的吊鉤C處，起吊重物前，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)。起吊重物過(guò)程是這樣的：先讓吊鉤從位置C豎直向上緩慢地移動(dòng)到位置B，然后再讓吊鉤從位置

2、B水平向右緩慢地移動(dòng)到D，最后把重物卸在某一個(gè)位置。則關(guān)于輕繩上的拉力大小變化情況，下列說(shuō)法正確的是A吊鉤從C向B移動(dòng)過(guò)程中，輕繩上的拉力不變B吊鉤從B向D移動(dòng)過(guò)程中，輕繩上的拉力變小C吊鉤從C向B移動(dòng)過(guò)程中，輕繩上的拉力變大D吊鉤從B向D移動(dòng)過(guò)程中，輕繩上的拉力不變【答案】A【解析】由C到B時(shí)，兩繩夾角不變，故繩子拉力不變，由B到D時(shí)，兩繩夾角增大，2FTcosmg，繩子拉力增大。3如圖所示，質(zhì)量為M的木塊A套在粗糙水平桿上，并用輕繩將木塊A與質(zhì)量為m的小球B相連。現(xiàn)用水平力F將小球B緩慢拉起，在此過(guò)程中木塊A始終靜止不動(dòng)。假設(shè)桿對(duì)A的支持力為FN，桿對(duì)A的摩擦力為Ff，繩中張力為FT，則此

3、過(guò)程中AF增大BFf不變CFT減小DFN減小【答案】A4如圖所示，用OA、OB兩根輕繩將物體懸于兩豎直墻之間，開(kāi)始時(shí)OB繩水平。現(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變，改變OB繩長(zhǎng)使繩末端由B點(diǎn)緩慢上移至B點(diǎn)，此時(shí)OB與OA之間的夾角<90。設(shè)此過(guò)程中OA、OB的拉力分別為FOA、FOB，下列說(shuō)法正確的是AFOA逐漸增大BFOA逐漸減小CFOB逐漸增大DFOB逐漸減小【答案】B【解析】以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，受力如圖所示，根據(jù)平衡條件知，兩根繩子的拉力的合力與重力大小相等、方向相反，作出輕繩OB在兩個(gè)位置時(shí)力的合成圖如圖，由圖看出，F(xiàn)OA逐漸減小，F(xiàn)OB先減小后增大，當(dāng)90時(shí)，F(xiàn)OB最小，選項(xiàng)B正確。5在粗糙水

4、平地面上與墻平行放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻面間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)對(duì)B施加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過(guò)球心，設(shè)墻對(duì)B的作用力為F1，B對(duì)A的作用力為F2，地面對(duì)A的摩擦力為F3。若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止，截面如圖所示，在此過(guò)程中AF1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大BF1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變CF2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大DF2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變【答案】C6有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑。AO上面套有小環(huán)P，OB上面套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示。現(xiàn)

5、將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力FN和細(xì)繩上的拉力FT的變化情況是AFN不變，F(xiàn)T變大BFN不變，F(xiàn)T變小CFN變大，F(xiàn)T變大DFN變大，F(xiàn)T變小【答案】B7如圖，用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡(jiǎn)易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后AF1不變，F(xiàn)2變大BF1不變，F(xiàn)2變小CF1變大，F(xiàn)2變大DF1變小，F(xiàn)2變小【答案】A【解析】如果維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持兩輕繩等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不

6、變，根據(jù)物體的平衡條件可知，木板靜止時(shí)，木板受到的合外力始終為零，因此木板所受合力的大小F1始終不變，由力的平行四邊形定則可知，當(dāng)兩繩的合力大小不變，在剪短輕繩后，由于懸點(diǎn)不變，使兩繩之間的夾角變大，而合力不變，所以兩繩上的分力F2變大，由此可知該題答案為A，選項(xiàng)B、C、D皆不正確。8固定在水平面上的光滑半球半徑為R，球心O的正上方C處固定一個(gè)光滑定滑輪（大小可忽略），細(xì)線一端拴一小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）置于半球面上A點(diǎn)，另一端繞過(guò)定滑輪，如圖所示，現(xiàn)將小球緩慢地從A點(diǎn)拉向B點(diǎn)，則此過(guò)程中小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮N、細(xì)線的拉力大小FT的變化情況是AFN不變，F(xiàn)T不變BFN不變，F(xiàn)T變大CFN不變，F(xiàn)T

7、變小DFN變大，F(xiàn)T變小【答案】C9如圖所示，有一傾角30的斜面體B，質(zhì)量為M。質(zhì)量為m的物體A靜止在B上。現(xiàn)用水平力F推物體A，在F由零逐漸增加至mg再逐漸減為零的過(guò)程中，A和B始終保持靜止。對(duì)此過(guò)程下列說(shuō)法正確的是A地面對(duì)B的支持力大于（Mm）gBA對(duì)B的壓力的最小值為mg，最大值為mgCA所受摩擦力的最小值為0，最大值為DA所受摩擦力的最小值為mg，最大值為mg【答案】B【解析】因?yàn)锳、B始終保持靜止，對(duì)A、B整體受力分析可知，地面對(duì)B的支持力一直等于(Mm)g，A錯(cuò)誤。當(dāng)F0時(shí)，A對(duì)B的壓力最小，為mgcos30mg；當(dāng)Fmg時(shí)，A對(duì)B的壓力最大，為mgcos30Fsin30mg，B正

8、確。當(dāng)Fcos30mgsin30時(shí)，即Fmg時(shí)，A所受摩擦力為0，當(dāng)F0時(shí)，A所受摩擦力大小為mg，方向沿斜面向上，當(dāng)Fmg時(shí)，A所受摩擦力大小為mg，方向沿斜面向下，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。10如圖所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，則此過(guò)程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的變化情況是AF1先增大后減小，F(xiàn)2一直減小BF1先減小后增大，F(xiàn)2一直減小CF1和F2都一直減小DF1和F2都一直增大【答案】B11如圖所示，一光滑小球靜止放置在光滑半球面的底端，用豎直放置的光滑擋板水平向右緩慢地推動(dòng)小球，則在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中（該過(guò)程小球未脫

9、離球面），木板對(duì)小球的推力F1、半球面對(duì)小球的支持力F2的變化情況正確的是AF1增大，F(xiàn)2減小BF1增大，F(xiàn)2增大CF1減小，F(xiàn)2減小DF1減小，F(xiàn)2增大【答案】B【解析】作出球在某位置時(shí)的受力分析圖，如圖所示，在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，F(xiàn)1的方向不變，F(xiàn)2與豎直方向的夾角逐漸變大，畫力的動(dòng)態(tài)平行四邊形，由圖可知F1、F2均增大，選項(xiàng)B正確。12（多選）如圖，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO懸掛于O點(diǎn)；另一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則A繩OO的張力也在一定范圍內(nèi)變化

10、B物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化【答案】BD13（多選）如圖所示，半徑相同、質(zhì)量相同且分布均勻的兩個(gè)圓柱體a、b靠在一起，表面光滑，重力均為G，其中b的下一半剛好固定在水平面MN的下方，上邊露出另一半，a靜止在平面上，現(xiàn)過(guò)a的軸心施以水平作用力F，可緩慢地將a拉離水平面MN一直滑到b的頂端，對(duì)該過(guò)程進(jìn)行分析，應(yīng)有A拉力F先增大后減小，最大值是GB開(kāi)始時(shí)拉力F最大為G，以后逐漸減小為0Ca、b間壓力由0逐漸增大，最大為GDa、b間的壓力開(kāi)始最大為2G，而后逐漸減小到G【答案】BD【解析】根據(jù)幾何關(guān)系可知：s

11、in，30，對(duì)a受力分析，如圖所示，應(yīng)用平衡條件，F(xiàn)G，之后a緩慢移動(dòng)過(guò)程中，兩軸心連線與豎直方向的夾角越來(lái)越小，由圖可知：FN一直變小，F(xiàn)也一直變小，可得拉力從最大值FmG逐漸減小為0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；a、b間的壓力開(kāi)始時(shí)最大為FN2G，而后逐漸減小到G，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。14（多選）如圖所示，用一輕繩將光滑小球系于豎直墻壁上的O點(diǎn)，現(xiàn)用一細(xì)桿壓在輕繩上緊貼墻壁從O點(diǎn)緩慢下移，下列說(shuō)法正確的是A輕繩對(duì)小球的拉力逐漸減小B輕繩對(duì)小球的拉力逐漸增大C小球?qū)Ρ诘膲毫χ饾u減小D小球?qū)Ρ诘膲毫χ饾u增大【答案】BD15如圖所示，清洗樓房玻璃的工人常用一根繩索將自己懸在空中，工人及其裝備的總重量

12、為G，懸繩與豎直墻壁的夾角為，懸繩對(duì)工人的拉力大小為F1，墻壁對(duì)工人的彈力大小為F2，不考慮工人與墻壁間的摩擦力，則AF1GsinBF2GtanC若緩慢減小懸繩的長(zhǎng)度，F(xiàn)1與F2的合力變大D若緩慢減小懸繩的長(zhǎng)度，F(xiàn)1減小，F(xiàn)2增大【答案】B16（多選）一鐵架臺(tái)放在水平地面上，其上用輕質(zhì)細(xì)線懸掛一小球，開(kāi)始時(shí)細(xì)線豎直現(xiàn)將水平力F作用于小球上，使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動(dòng)到虛線位置，鐵架臺(tái)始終保持靜止。則在這一過(guò)程中A水平拉力F變大B細(xì)線的拉力不變C鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力變大D鐵架臺(tái)所受地面的摩擦力變大【答案】AD【解析】對(duì)小球受力分析，受拉力、重力、水平力F，根據(jù)平衡條件，有：Fmgtan，逐漸增大則F

13、逐漸增大，故A正確；由圖可知，細(xì)線的拉力FT，增大，F(xiàn)T增大，故B錯(cuò)誤；以整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件得FfF，則Ff逐漸增大FN（Mm）g，F(xiàn)N保持不變故D正確，C錯(cuò)誤。17如圖所示，重50N的物體A放在傾角為37的粗糙斜面上，有一根原長(zhǎng)為10cm、勁度系數(shù)為800N/m的彈簧，其一端固定在斜面頂端，另一端連接物體A后，彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?4cm，現(xiàn)用一測(cè)力計(jì)沿斜面向下拉物體，若物體A與斜面間的最大靜摩擦力為20N，當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度仍為14cm時(shí)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不可能為（sin370.6，cos370.8）A10NB20NC40ND0【答案】C18如圖所示，兩塊相互垂直的光滑擋板OP、OQ，OP豎直放置

14、，小球a、b固定在輕彈簧的兩端。水平力F作用于b時(shí)，a、b緊靠擋板處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)保證b球不動(dòng)，使擋板OP向右緩慢平移一小段距離，則A彈簧變長(zhǎng)B彈簧變短C力F變大Db對(duì)地面的壓力變大【答案】A【解析】選a球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖所示，由畫出的平行四邊形可知，擋板的彈力FN變小，彈力F逐漸減小，即彈簧的壓縮量變短，彈簧變長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；選a球、b球整體為研究對(duì)象，由平衡條件可知，F(xiàn)變小，b對(duì)地面的壓力不變，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)。19（多選）如圖所示，橫截面為直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的豎直墻面上，力F指向球心水平作用在光滑球B上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)力F增大時(shí)，系統(tǒng)還保持靜止，則下列說(shuō)法

15、正確的是AA所受合外力增大BA對(duì)豎直墻壁的壓力增大CB對(duì)地面的壓力一定增大D墻面對(duì)A的摩擦力可能變?yōu)榱恪敬鸢浮緽CD20如圖所示，吊環(huán)運(yùn)動(dòng)員將吊繩與豎直方向分開(kāi)相同的角度，重力大小為G的運(yùn)動(dòng)員靜止時(shí)，左邊繩子張力為T1，右邊繩子張力為T2。則下列說(shuō)法正確的是AT1和T2是一對(duì)作用力與反作用力B吊繩與豎直方向的夾角減小時(shí)，T1和T2都會(huì)變小CT2一定大于GDT1T2G【答案】B21（多選）如圖是簡(jiǎn)易測(cè)水平風(fēng)速的裝置，輕質(zhì)塑料球用細(xì)線懸于豎直桿頂端O，當(dāng)水平風(fēng)吹來(lái)時(shí)，球在水平風(fēng)力F的作用下飄起來(lái)。F與風(fēng)速v成正比，當(dāng)v3m/s時(shí)，測(cè)得球平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角45，則A當(dāng)風(fēng)速v3m/s時(shí)，F(xiàn)的大

16、小恰好等于球的重力B當(dāng)風(fēng)速v6m/s時(shí)，90C水平風(fēng)力F越大，球平衡時(shí)，細(xì)線所受拉力越小D換用半徑相等，但質(zhì)量較大的球，則當(dāng)45時(shí)，v大于3m/s【答案】AD【解析】對(duì)小球受力分析，小球受重力、風(fēng)力和拉力處于平衡，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角45時(shí)，根據(jù)平行四邊形定則知，風(fēng)力Fmg，故A正確。當(dāng)風(fēng)速為6m/s，則風(fēng)力為原來(lái)的2倍，即為2mg，根據(jù)平行四邊形定則知，tan2，90，故B錯(cuò)誤。拉力FT，水平風(fēng)力越大，平衡時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角越大，則細(xì)線的拉力越大，故C錯(cuò)誤。換用半徑相等，但質(zhì)量較大的球，知重力變大，當(dāng)45時(shí)，風(fēng)力Fmg，可知風(fēng)力增大，所以v大于3m/s，故D正確。22（多選）如圖所示

17、，質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，A球固定在O點(diǎn)正下方，當(dāng)小球B平衡時(shí)，繩子所受的拉力為T1，彈簧的彈力為F1；現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧，在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為T2，彈簧的彈力為F2，則下列關(guān)于T1與T2、F1與F2大小之間的關(guān)系，正確的是AT1>T2BT1T2CF1<F2DF1F2【答案】BC23一盞電燈重力為G，懸于天花板上A點(diǎn)，在電線O處系一細(xì)線OB，使電線OA與豎直方向的夾角為30，如圖所示，現(xiàn)保持角不變，緩慢調(diào)整OB方向至OB線拉力最小為

18、止，此時(shí)OB與水平方向的夾角等于多少？最小拉力是多少？【答案】30G/2【解析】對(duì)電燈受力分析如圖所示，據(jù)三力平衡特點(diǎn)可知：OA、OB對(duì)O點(diǎn)的作用力TA、TB的合力T與G等大反向，即TG在OTBT中，TOTB90又OTTBTOA，故OTBT180（90）90由正弦定理得聯(lián)立解得TB因不變，故當(dāng)30時(shí)，TB最小，且TBGsinG/2。24質(zhì)量為M的木楔傾角為，在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí)，它正好勻速下滑如果用與木楔斜面成角的力F拉著木塊勻速上升，如圖所示，已知木楔在整個(gè)過(guò)程中始終靜止。（1）當(dāng)時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值；（2）求在（1）的情況下木楔對(duì)水平面的摩擦力是多少？【答案】（1）mgsin2（2）mgsin4（2）因?yàn)槟緣K及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到地面的摩擦力等于F的水平分力，即FfFcos（）當(dāng)F取最小值mgsin2時(shí)，F(xiàn)fFmincos2mg