高三物理动态平衡分析试题答案及解析-

高三物理动态平衡分析试题答案及解析1.如图所示，桌面上固定一个光滑竖直挡板，现将一个重球A与截面为三角形垫块B叠放在一起，用水平外力F可以缓缓向左推动B，使球慢慢升高，设各接触面均光滑，则该过程中

A．A和B均受三个力作用而平衡B．B对桌面的压力越来越大C．A对B的压力越来越小D．推力F的大小恒定不变【答案】D

【解析】

先以小球A为研究对象，分析受力情况：重力、墙的弹力和斜面的支持力三个力．B受到重力、A的压力、地面的支持力和推力F四个力，故A错误；当柱状物体向左移动时，斜面B对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变，根据平衡条件得知，这两个力大小保持不变．则A对B的压力也保持不变．对整体分析受力如图所示，由平衡条件得知，，墙对A的支持力不变，则推力F不变．地面对整体的支持力，保持不变．则B对地面的压力不变，故B、C错误，D正确。

【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．

2.轻绳一端系在质量为m的物体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，使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是

A．Ff保持不变，FN逐渐增大B．Ff逐渐增大，FN保持不变C．Ff逐渐减小，FN保持不变D．Ff保持不变，FN逐渐减小【答案】D

【解析】对系统整体进行受力分析：物体A和套在粗糙竖直杆MN的圆环上受竖直向下的重力，杆对圆环提供水平向左的弹力，竖直向上的静摩擦力，水平向左的外力，由物体的平衡知，摩擦力由两物体的重力平衡，不随物体A位置的变化而改变，既Ff保持不变；物体A受竖直向下的重力，沿绳方向的拉力，水平向左的外力，设绳与竖直方向的夹角为α，由于，随夹角为α的减小，cosα增大，则T减小，,随夹角为α的减小，sinα减小，T减小，则FN逐渐减小，只有D选项正确。

【考点】物体的动态平衡整体法和隔离法

3.如图所示，在一根水平直杆上套着两个轻环，在环下用两根等长的轻绳拴着一个重物。把两环分开放置，静止时杆对a环的摩擦力大小为Ff，支持力为FN。若把两环距离稍微约缩短一些，系统仍处于静止状态，则(

)

A．FN变小B．FN变大C．Ff变小D．Ff变大【答案】C

【解析】设重物的质量为M．以两个轻环和小球组成的系统为研究对象，竖直方向受到重力和水平横梁对铁环的支持力，力图如图1所示．根据平衡条件得：，得到，可见，水平横梁对铁环的支持力不变，AB错误；

以左侧环为研究对象，力图如图2所示．

竖直方向：

；水平方向：

联立得：，增大时，变小．C正确D错误；

【考点】动态平衡，力的合成与分解

4.如图所示，滑轮固定在天花板上，细绳跨过滑轮连接物体A和B，物体B静止于水平地面上，用Ff和FN分别表示地面对物体B的摩擦力和支持力，现将物体B向左移动一小段距离，仍静止，下列说法正确的是

（）．

A．Ff和FN都增大B．Ff和FN都减小C．Ff增大，FN减小D．Ff减小，FN增大【答案】B

【解析】据题意，物体B向左移动过程中，图中夹角α增大，由于研究对象A处于静止状态，则绳上拉力T=mAg，保持不变，再分析物体B，由于B物体处于动态平衡状态，则在水平方向有：，即夹角α增大则摩擦力减小，在竖直方向有：，整理得可见夹角α增大则支持力也减小，故B选项正确。

【考点】本题考查物体动态平衡。

5.如图所示，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，θ角逐渐缓慢增大且货物相对车厢静止的过程中，下列说法不正确的是

A．货物受到的摩擦力增大B．货物受到的支持力变小C．货物受到的支持力对货物做正功D．货物受到的摩擦力对货物做负功【答案】D

【解析】θ角逐渐缓慢增大且货物相对车厢静止的过程中，货物受到的静摩擦力：

增大，货物受到的支持力：

减小。货物受到的支持力方向与货物运动方向相同，所以做正功；货物受到的摩擦力方向与货物的运动方向垂直，因此货物受到的摩擦力对货物不做功。

【考点】动态平衡

6.如图所示，用一轻细绳拴一较大的球，置于倾角为α的光滑斜面上，开始时，绳与水平方向的夹角β>α。现用—水平力缓慢向左移动斜面(移动时绳不碰到斜面)，则绳的拉力(

)

A．减小B．增大C．先减小后增大D．先增大后减小【答案】C

【解析】球受到三个力的作用，而处于动态平衡状态，其中重力的大小和方向不变，斜面对它的弹力的方向不变，绳子对它的弹力方向时刻沿着绳子方向，根据三角形法则，可知绳子上的弹力线减小后增大，选项C正确。

【考点】本题考查动态平衡问题。

7.如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑．小球被轻质细线系住放在斜面上。细线另一端跨过定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢移动一段距离，斜面体始终静止．移动过程中

A．细线对小球的拉力变大B．斜面对小球的支持力变大C．斜面对地面的压力变大D．地面对斜面的摩擦力变大【答案】A

【解析】如图，根据矢量三角形可知：当小球沿斜面缓慢向上移动一段距离时，减小，绳子拉力增大，斜面对小球支持力减小；根据牛顿第三定律，小球对斜面体压力减小，将该力沿水平方向和竖直方向分解可知：两个方向的力都减小，所以地面对斜面的支持力和摩擦力都减小。综上所述，A正确。

【考点】动态平衡。

8.如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平面上，小物块从靠近半圆柱体顶点O的A点，在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点，此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态．下列说法中正确的是

A．半圆柱体对小物块的支持力变大B．外力F先变小后变大C．地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小D．地面对半圆柱体的支持力变大【答案】C

【解析】小物块处于动态平衡状态，受三个力而平衡，任何时刻重力的大小和方向不变，弹力与拉力F垂直，三力构成一封闭的三角形，随着物块向下移动，弹力越来越小，而拉力F越来越大，选项A、B均错误。再用整体法分析，整体受重力，地面的支持力，斜向上的拉力F，水平向左的静摩擦力，把拉力正交分解，可知其竖直分量逐渐增大，而水平分量先增大后减小，根据力平衡条件，可得地面的支持力越来越小，而摩擦力先增大后减小，选项C正确、D错误。

【考点】本题考查力的动态平衡问题，涉及整体法和隔离法。

9.如图所示，A是一质量为的盒子，B的质量为

，A、B用一根跨过光滑定滑轮的轻质细绳相连，A置于倾角的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态。现向A中缓慢加入砂子，整个系统始终保持静止。则在加入砂子的过程中

A．绳子拉力逐渐减小

B．A所受的合力逐渐增大

C．斜面对A的摩擦力逐渐减小

D．斜面对A的支持力逐渐增大

【答案】D

【解析】绳子的拉力总等于重物B的重力，所以向A中缓慢加入砂子时，绳子拉力不变；由于整个系统始终保持静止，所以A所受的合力始终为零；对A来说，开始时沿斜面方向满足，所以f=0，很明显斜面对A的摩擦力与物体A的质量无关，所以当向A中缓慢加入砂子时，斜面对A的摩擦力不变；斜面对A的支持力为，所以当向A中缓慢加入砂子时，斜面对A的支持力逐渐增大。选项D正确。

【考点】力的平衡问题。

10.使用自卸式货车可以提高工作效率，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，有关货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff，下列说法中正确的是()A．支持力FN逐渐减小B．支持力FN先减小后不变C．摩擦力Ff逐渐增大D．摩擦力Ff先增大后不变【答案】A

【解析】车厢在逐渐抬起的过程中，分析支持力FN和摩擦力Ff的大小变化，用假设法，假设车厢被抬起到竖直状态，此时支持力FN和摩擦力Ff都为零，所以可以知道支持力FN和摩擦力Ff都减小，再分析选项，只有A选项正确。

【考点】本题考查力的动态平衡问题。

11.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的轴心施以水平作用力F，可缓慢的将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0C．a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到GD．a、b间的压力由0逐渐增大，最大为G【答案】BC

【解析】据力的三角形定则可知，小球a处于初状态时，小球a受到的支持力N=G/sin30o=2G,拉力F=Ncos30o=G；当小球a缓慢滑动时，θ增大，拉力F=Gcotθ，所以F减小；当小球a滑到小球b的顶端时小球a还是平衡状态，此时它受到的拉力必定为0,所以A选项错误B选项正确；小球a受到的支持力由N=G/sinθ可知，θ增大而支持力减小，滑到b球的顶端时由于小球处于平衡状态，支持力N=G。

【考点】本题考查力的动态平衡问题。

12.如图所示，重物的质量为m，轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的。平衡时AO是水平的，BO与水平方向的夹角为。AO的拉力F1，BO的拉力F2。将作用点A沿竖直墙壁向上缓慢移动，在O点位置不动条件下，点A移动过程中（

）

A．F1一直变大B．F1先变小后变大C．F2一直变大D．F2一直变小【答案】BD

【解析】对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，合力为零；其中重力大小和方向都恒定，第二个力方向不变、大小变，第三个力大小和方向都可以变，运用合成法，通过作图分析．

对小球受力分析，受到重力和两个拉力，三力平衡，如图

通过几何关系可知，BD正确。

故选BD．

【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：本题是三力平衡的动态分析问题，关键是运用合成法作图，结合几何关系得到各个力的关系．

13.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】因为轻杆，力的作用点在杆的一端，故杆中的作用力沿杆的方向。对B点受力分析，如图，当θ角减小时，绳中拉力减小。杆受到的压力沿杆的方向，故杆无所谓易断不易断。故B项正确。

【考点】考查了力的动态分析

点评：关键是根据受力分析，判断力的变化，

14.如图所示，一根不可伸长的细绳两端分别连接在固定框架上的A、B两点，细绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，处于静止状态．若缓慢移动细绳的端点，则绳中拉力大小的变化情况是（

）

A.只将绳的左端移向A′点，拉力变小

B.只将绳的左端移向A′点，拉力不变

C.只将绳的右端移向B′点，拉力变小

D.只将绳的右端移向B′点，拉力不变

【答案】B

【解析】当只将绳的左端移向A′点，延长绳子一部分于过另一结点的竖直线相交，可证明绳子夹角不变。绳的夹角不变，则拉力不变，B正确；若只将绳的右端移向B′点，则绳的夹角变大，则拉力变大，CD错误。

【考点】考查了力的动态分析

点评：做本题的关键是把握好三点：（1）由于滑轮光滑，细绳上两边的拉力必定相等（2）绳子与竖直方向的张角必定相等（3）建立平衡方程然后用绳子长度悬点间水平距离来表达张力

15.如图所示，带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2，可采用以下哪些方法

A．将小球B的质量增加到原来的8倍B．将小球A、B的质量都增加到原来的2倍C．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍【答案】AD

【解析】

如图所示，B受重力、绳子的拉力及库仑力；将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等方向相反；由几何关系可知，，而库伦力，故

，；，要使d变为，则，可以使质量增大到原来的8倍而保证上式成立；故A正确；或将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时小球B的质量增加到原来的2倍，也可保证等式成立；故D正确；

【考点】考查了共点力平衡条件已经应用

点评：本题中B球处于动态平衡状态，注意本题采用了相似三角形法；对学生数学能力要求较高，应注意相应知识的积累应用．

16.一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图6所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是

()

A．FN先减小，后增大B．FN始终不变C．F先减小，后增大D．F逐渐不变【答案】B

【解析】根据受力分析，力三角形与几何三角形相似，，AB变短，拉力F变小，CD错。OB不变，OB杆对B点的支持力不变，杆BO所受压力FN也不变，A错B对。

17.图中重物的质量为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θ。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是

A．F1=mgcosθ

B．F1=mgcotθ

C．F2=mgsinθ

D．F2=mg/sinθ

【答案】BD

【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．

作出力图如图．根据平衡条件得F1=mgcotθ，F2=

故选BD

18.用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，如图所示。P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是

A．P物体受4个力B．若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大C．Q受到3个力D．若绳子变长，绳子的拉力将变小【答案】AD

【解析】隔离Q受力分析，P对Q一定有竖直向上的摩擦力，且摩擦力大小等于Q的重力，Q受到4个力；隔离P受力分析，可知P物体受4个力作用，选项A正确C错误；若绳子变短，Q受到的静摩擦力不变，选项B错误；若绳子变长，绳子的拉力将变小，选项D正确。

19.一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是

()A．FN先减小，后增大B．FN始终不变C．F先减小，后增大D．F逐渐减小

【答案】BD

【解析】

取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力(大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形(如图中画斜线部分)，此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解．

如图所示，力三角形与几何三角形OBA相似，设AO高为H，BO长为

L，绳长AB为l，则由对应边成比例可得：

式中G、H、L均不变，l逐渐变小，所以可知FN不变，F逐渐变小．

20.如图所示，由物体A和B组成的系统处于静止状态．A、B的质量分别为mA和mB，且mA>mB．滑轮的质量和一切摩擦可不计。使悬绳的悬点由P点向右移动一小段距离到Q点，系统再次达到静止状态。当移动悬点后系统再次平衡时，B物体的位置(

)

A．升高

B．降低

C．不变

D．不能确定

【答案】B

【解析】原来整个系统处于静止状态，绳的拉力等于B物体的重力，A物体对滑轮的拉力等于A物体的重力．将绳一端由P点缓慢地向左移到Q点，整个系统重新平衡后，绳的拉力F仍等于B物体的重力，A物体对滑轮的拉力仍等于A物体的重力，都没有变化，即滑轮所受的三个拉力都不变，则根据平衡条件可知，两绳之间的夹角也没有变化，则B物体的位置降低

故选B．

21.如图所示，物体用轻绳通过轻小且不计摩擦的滑轮悬挂起来，物体静止。

现将B点稍向左移一点，物体仍静止，则此时与原来相比（

）

A．绳子拉力变大B．绳子拉力变小C．两侧绳子对滑轮的合力变大D．两侧绳子对滑轮的合力变小【答案】B

【解析】【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．

专题：共点力作用下物体平衡专题．

分析：物体在三力作用下保证静止，对滑轮受力分析，由共点力的平衡条件可得出拉力间的关系；再根据B点移动后夹角的变化可得出拉力的变化．

解答：解：因物体受力平衡，滑轮受三拉力而处于平衡，即任意两力之和与第三力大小相等方向相反；故轻绳两端的合力与向下的拉力等大反向；

当B点左移时，两轻绳间的夹角减小，而两绳的合力不变，故由力的合成可知，绳子的拉力变小；

故选B．

点评：解答本题应掌握：两力的合力不变时，则两分力的夹角越小，需要的分力越小．

22.如图所示，一半球状物体在粗糙的水平面上，一只甲虫（可视为质点）从半球面的最高点开始缓慢往下爬行，在爬行过程中(

)

A．球面对甲虫的支持力变大B．球面对甲虫的摩擦力变大C．球面对甲虫的作用力不变D．地面对半球体的摩擦力变大【答案】BC

【解析】略

23.在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6(取g＝10m/s2).求:

(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，拐弯时不产生横向滑动，其弯道的最小半径是多少？

(2)如果高速路上设计了圆弧形拱桥做立交桥，要使汽车能够不离开地面安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径应满足什么条件？

【答案】（1）Rmin=150m（2）R≥90m

【解析】（1）转弯时，摩擦力提供向心力：0.6mg=m

,

代入数值解得：Rmin="150m"

（6分）

(2)要安全过圆拱桥，肯定是刚好过最高点，

那么就是重力提供向心力:mg=m，

代入数值解得：Rmin=90m

（6分）

所以，R≥90m

【考点】牛顿第二定律；向心力．

点评：解决本题的关键知道汽车在水平路面上拐弯靠静摩擦力提供向心力，在拱桥的顶端，靠重力和支持力的合力提供向心力，当支持力为零时，仅靠重力提供向心力．

24.顶端装有滑轮的粗糙斜面固定在地面上，A、B两物体通过细绳如图连接，并处于静止状态（不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦）。现用水平力F作用于悬挂的物体B上，使其缓慢拉动一小角度，发现A物体仍然静止。则此过程中正确的选项是

（

）

A．物体A所受斜面给的摩擦力变大

B．水平力F变大

C．物体A所受斜面给的作用力不变

D．细绳对物体A的拉力不变

【答案】B

【解析】略

25.一轻绳一端系在竖直墙M上，另一端系一质量为m的物体A，用一轻质光滑圆环O穿过轻绳，并用力F拉住轻环上一点，如图所示．现使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置。则在这一过程中，力F1、绳中张力Fr和力F与水平方向夹角的变化情况是