高考物理复习第二章《相互作用》微专题3动态平衡问题与临界极值问题课时冲关新人教版.docx

微专题3 动态平衡问题与临界极值问题一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(2017安徽合肥一中二诊)如图所示，物体A、B用细绳连接后跨过滑轮A静止在倾角为45的斜面上，B悬挂着已知质量mA2mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45增大到60，但物体仍保持静止，下列说法中正确的是()A绳子的张力增大B物体A对斜面的压力将增大C物体A受到的静摩擦力增大D滑轮受到绳子的作用力保持不变解析：C如图所示，对A和B受力分析：在斜面倾角增大的过程中，物体B始终处于平衡状态，因此绳子拉力大小始终等于物体B重力的大小，故A错误；物体A对斜面的压力FNFNmAgcos ，随着的增大，cos 减小，因此物体A对斜面的压力将减小，故B错误；由题可知，开始时A所受重力沿斜面的分力大于绳子拉力，即mAgsin TmBg，因此摩擦力平行斜面向上，随着角度的增大，重力沿斜面的分力逐渐增大，而绳子的拉力不变，因此物体所受摩擦力逐渐增大，方向沿斜面向上，故C正确；绳子拉力大小不变，随着斜面倾角的增大，绳子之间的夹角在减小，因此其合力增大，所以滑轮受到绳子的作用力增大，故D错误2(2017湖北襄阳四校联考)将三个质量均为m的小球a、b、c用细线相连后(b、c间无细线相连)，再用细线悬挂于O点，如图所示用力F拉小球c，使三个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持为30，则F的最小值为()AmgB2mgC.mg D.mg解析：C静止时将三球视为一个整体，重力为3mg，当作用于c球上的力F垂直于Oa时，F最小，由正交分解法知，水平方向Fcos 30Tsin 30，竖直方向Fsin 30Tcos 303mg，解得Fmg，故选C.3(2017福建福州一中质检)如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一长方体物块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BQ受到墙壁的摩擦力逐渐变大CQ受到墙壁的弹力逐渐变大DQ将从墙壁和小球之间滑落解析：C对P分析，P受到重力、拉力和Q对P的弹力处于平衡设拉力与竖直方向的夹角为，根据共点力平衡知拉力F，Q对P的支持力Nmgtan .铅笔缓慢下移的过程中，增大，则拉力F增大，Q对P的支持力增大，故A错误对Q分析知，在水平方向上P对Q的压力增大，则墙壁对Q的弹力增大，在竖直方向上重力与摩擦力大小相等，所以A受到的摩擦力不变，Q不会从墙壁和小球之间滑落，故C正确，B、D错误4(2017宁夏银川一中一模)把一光滑圆环固定在竖直平面内，在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，如图所示质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住现拉动细线，使小球沿圆环缓慢下移在小球移动过程中手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力FN的大小变化情况是()AF不变，FN增大 BF不变，FN减小CF减小，FN不变 DF增大，FN不变解析：D小球沿圆环缓慢下移可看成是匀速运动，对小球进行受力分析，小球受重力G、F、FN三个力，满足受力平衡，受力分析如图，设圆环半径为R，由三角形相似知识可得，小球沿圆环缓慢下移时，圆环半径不变，AB长度增大，故F增大，FN不变，故D正确5(2017吉林松原油田高中三模)如图所示，粗糙的水平面上放有一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直挡板间放有一光滑圆球B，整个装置处于静止状态现将挡板水平向右缓慢平移，A始终保持静止则在B着地前的过程中()A挡板对B的弹力减小B地面对A的摩擦力增大CA对B的弹力减小D地面对A的弹力增大解析：B先对B受力分析，受重力、A对B的支持力和挡板对B的支持力，如图甲，根据共点力平衡条件有：N1，N2mgtan ；再对A、B整体受力分析，受重力、地面支持力、挡板对其向左的支持力和地面对其向右的静摩擦力，如图乙，根据共点力平衡条件有fN2，N(Mm)g，故fmgtan ；挡板保持竖直且缓慢向右移动的过程中，角不断变大，故f变大，N不变，N1变大，N2变大故选B.6(2017河北邯郸一中一诊)如图所示，挡板垂直于斜面固定在斜面上，一滑块m放在斜面上，其上表面呈弧形且左端最薄，一球M搁在挡板与弧形滑块上，一切摩擦均不计，用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑块，使球与滑块均静止，现将滑块平行于斜面向上拉过一段较小的距离，球仍搁在挡板上且处于静止状态，则与原来相比 ()A滑块对球的弹力增大B挡板对球的弹力减小C斜面对滑块的弹力增大D拉力F不变解析：B对球进行受力分析，如图甲所示，球只受三个力的作用，挡板对球的力F1方向不变，作出力的矢量图，滑块上移时，F2与竖直方向的夹角减小，最小时F2垂直于F1，可以知道挡板对球的弹力F1和滑块对球的弹力F2都减小，故B正确，A错误；再对滑块和球一起受力分析，如图乙，其中FNGcos 不变，F合FF1不变，F1减小，则拉力F增大，故C、D错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错或不答的得0分)7(2017吉林东北师大附中二模)如图，在楔形木块的斜面与竖直墙之间放置一个质量为m的光滑铁球，楔形木块置于水平粗糙地面上，斜面倾角为，球的半径为R.现对球再施加一个水平向左的压力F，F的作用线通过球心O.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止则在此过程中 ()A竖直墙对铁球的作用力始终大于水平外力FB斜面对铁球的作用力缓慢增大C斜面对地面的摩擦力保持不变D地面对楔形木块的支持力缓慢增大解析：AC以铁球为研究对象，分析受力，作出受力分析图如图所示，根据平衡条件得知，竖直墙对铁球的作用力N2FN1sin F，即竖直墙对铁球的作用力始终大于水平外力F，故A正确由图得到mgN1cos ，因为mg、均不变，则斜面对铁球的支持力N1保持不变，故B错误以楔形木块为研究对象，球对楔形木块的压力不变，楔形木块受力情况不变，则楔形木块对地面的摩擦力保持不变，地面对楔形木块的支持力也不变，故C正确，D错误8(2017闽粤大联考期末)如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角60.下列说法正确的是()A若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为GB若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60，则球对挡板的压力逐渐增大C若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60，则球对挡板的压力逐渐减小D若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零解析：AD球处于静止状态，受力平衡，对球进行受力分析，如图所示根据几何关系可知，FAFBG，A正确；若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60，据图可知，FB先减小后增大，根据牛顿第三定律可知，球对挡板的压力先减小后增大，故B、C错误；若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，当FA和重力G的合力正好提供加速度时，球对挡板的压力为零，故D正确9(68520048)竖直细杆上套有一个1 kg的小圆环，圆环左侧系有一劲度系数k500 N/m的轻弹簧，已知弹簧与竖直方向的夹角为37，圆环始终静止，则以下分析正确的是()A当弹簧的伸长量x2.5 cm时，圆环与细杆间的摩擦力为零B当弹簧的伸长量x0.5 cm时，圆环与细杆间的弹力F1.5 NC保持弹簧伸长量不变，适度减小，圆环与细杆间的弹力变小D保持弹簧伸长量不变，适度减小，圆环与细杆间的摩擦力变小解析：ABC当kxcos 37mg时，圆环与细杆间的摩擦力为零，此时x2.5 cm，A正确；弹簧伸长量x0.5 cm时，圆环与细杆间的弹力Fkxsin 371.5 N，B正确；保持弹簧伸长量不变，适度减小，Fkxsin 随之变小，C正确；保持弹簧伸长量不变，适度减小，弹簧弹力的竖直分量增大，但初始状态摩擦力的方向未知，故不能判定摩擦力大小的变化情况，D错误10(2017湖南郴州质量监测)如图所示，形状和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力为G，其中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上，现过a的轴心施加水平作用力F，可缓慢地将a拉离平面一直滑到b的顶端，对该过程分析，则应有()A拉力F先增大后减小，最大值是GB开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0Ca、b间的压力开始最大为2G，以后逐渐减小到GDa、b间的压力由0逐渐增大，最大为G解析：BC对于a球，受到重力G、拉力F和b的支持力N，由平衡条件得FNcos ，Nsin G，则F，N，根据数学知识可知，从30增大到90，F与N均逐渐减小；当30时，F有最大值为G，N有最大值为2G，故B、C正确三、非选择题(本题共2小题，共40分写出必要的文字说明和重要的演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(68520049)(18分)(2017吉林东北师范大学附中二模)如图所示，一粗糙斜面的倾角37，物体与斜面间的动摩擦因数0.5，一质量为m5 kg的物块在一水平力F的作用下静止在斜面上，g取10 m/s2，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)要使物体恰能静止在斜面上(即与斜面没有相对滑动的趋势)，F应为多大；(2)要使物体静止在斜面上，F应在什么范围内解析：(1)要使物体恰能静止在斜面上，则摩擦力为零，有Fmgtan 37.5 N.(2)当F较大时，摩擦力沿斜面向下，有Fmaxsin mgcos FN，Fmaxcos mgsin fm，fmFN，联立解得Fmax100 N，当F较小时，摩擦力沿斜面向上，有Fmincos (Fminsin mgcos )mgsin ，解得Fmin9.09 N.故F的范围为9.09 NF100 N.答案：(1)37.5 N(2)9.09 NF100 N12(68520050)(22分)(2017陕西咸阳兴平一模)如图所示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G的钢球A，球处于静止状态现对球施加一个方向水平向右的外力F，使球缓慢地偏移，在移动过程中的每一时刻，都可以认为球处于平衡状态，外力F方向始终水平向右，最大值为2G.(1)在直角坐标系中画出描述上述物理过程绳的张力T与偏角的的关系图象(2)由图示位置撤去外力F(轻绳与竖直方向夹角为)，无初速度地释放小球，求小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力不计空气阻力，轻绳长设为L.解析：(1