2019版高考物理相互作用第5讲动态平衡问题和平衡中的临界极值问题检测.docx

第5讲动态平衡问题和平衡中的临界极值问题基础巩固1.如图将质量为m的小球a用细线相连悬挂于O点,用力F拉小球a,使整个装置处于静止状态,且悬线Oa与竖直方向的夹角=30,则F的最小值为() A.mgB.mgC.mgD.mg2.质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,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3.如图所示,轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙的水平直杆MN上。现用水平力F拉着绳子上的一点O,使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A始终保持在原位置不动。则在这一过程中,环对杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是()A. f不变, N不变B.f增大, N不变C.f增大,N减小 D.f不变,N减小4.如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体,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5.(2016北京四中期中,6)如图所示,a、b两个质量相同的球用细线连接,a球用细线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示正确的是()6.如图所示,质量m=1 kg的物块在与水平方向夹角为=37的推力F作用下静止于墙壁上,物块与墙之间的动摩擦因数=0.5,推力F应满足什么条件?(取最大静摩擦力等于滑动摩擦力)综合提能1.(2016北京海淀期中,1)城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,经常用三角形的结构悬挂。如图是这类结构的一种简化模型,硬杆左端可绕通过B点且垂直于纸面的轴无摩擦地转动,右端O点通过钢索挂于A点,钢索和硬杆所受的重力均可忽略。有一质量不变的重物悬挂于O点,现将钢索缓慢变短,并使钢索的悬挂点A缓慢向下移动,以保证硬杆始终处于水平。则在上述变化过程中,下列说法中正确的是()A.钢索对O点的拉力变大B.硬杆对O点的弹力变小C.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变大D.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变小2.如图所示,两个完全相同的球,重力大小均为G,两球与水平地面间的动摩擦因数都为,且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,一根轻绳两端固定在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为。问当F至少为多大时,两球将会发生滑动?3.如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为F的水平向右的恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)这一临界角0的大小。答案精解精析基础巩固1.答案B整个装置处于静止状态,小球受力平衡,设线的拉力为T,根据平衡条件得知:F与T的合力与小球的重力mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与线垂直时,F有最小值,如图所示。F的最小值为Fmin=mg sin =mg,选项B正确。2.A由题意知,系统处于动态平衡状态,分析O点的受力情况,其中T=G恒定不变,F方向不变,T大小方向均改变,在O点向左移动的过程中,角逐渐变大,由动态矢量三角形可知F、T均逐渐变大,故A项正确。3.B设OA绳与竖直方向的夹角为,由平衡条件得:F=mBg tan ,小球B缓慢上升过程中增大,则F增大;再以整体为研究对象,根据平衡条件及牛顿第三定律得:f=F,则f逐渐增大,N=(mA+mB)g,N保持不变,故选B。4.D用水平力F缓慢推动斜面体时,小球受重力、绳的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN,如图所示,在斜面体缓慢移动过程中FN方向不变,G的大小和方向均不变,而FT改变,对其受力进行动态分析可知,FT先减小后增大,FN逐渐增大。5.B细线施加的只能是拉力,对a球进行受力分析,由平衡条件可知,只有B正确。6.答案10 NF50 N解析当F较大时,物块会有向上滑动的趋势,摩擦力向下,当物块恰不上滑时,力F有最大值(受力如图1所示)所以:N=Fmax cos Fmax sin =f+mgf=Fmax sin -mg又f=N由以上各式代入数据可以得出:Fmax=50 N。当力F较小时,物块有向下滑动的趋势,摩擦力向上,所以当物块恰不下滑时,力F有最小值(受力如图2所示),由平衡条件可得出:N=Fmin cos Fmin sin +f-mg=0f=mg-Fmin sin 又f=N由以上各式代入数据可以得出:Fmin=10 N所以使物块静止于墙壁上推力F的取值范围为:10 NF50 N。综合提能1.A对O点受力分析如图所示,构建力三角形OBA,三角形中AB的变化可以反映FB的变化,OA的变化可以反映FA的变化,当悬挂点A缓慢向下移动时,系统始终处于平衡状态,三角形中角变小,但OB由于反映重物重力的大小,故长度不变,故构建如图中三角形OBA,可知FA、FB均增大,且FA、FB的合力不变,大小等于物体的重力,故A正确,B、C、D均错误。2.答案解析对O点受力分析如图(a)所示,由平衡条件得:F1=F2=对任一球(如右球)受力分析如图(b)所示,球发生滑动的临界条件是:F2 sin=FN又F2 cos+FN=G,F2=F2联立解得:F=。3.答案(1)(2)60解析(1)斜面倾角为30时,物体恰能匀速下滑满足mg sin 30=mg cos 30解得=(2)设斜面倾角为(=30