高三物理一轮复习之 动态平衡问题

高三物理一轮复习之动态平衡问题

[命题者说] 共点力的动态平衡问题是高考的热点，主要考查平衡条件的应用；复习本课时时，要注意理解并掌握分析动态平衡问题的几种常用方法。

解决此类问题的基本思路是化“动”为“静”，“静”中求“动”，具体有以下三种方法：解析法、图解法和相似三角形法。

[方法一：解析法]

对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变量与自变量的一般函数表达式，最后根据自变量的变化确定因变量的变化。 [典例] 如图所示，与水平方向成θ角的推力F作用在物块上，随着θ逐渐减小直到水平的过程中，物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物块受到的外力，下列判断正确的是( )

A．推力F先增大后减小 B．推力F一直减小

C．物块受到的摩擦力先减小后增大 D．物块受到的摩擦力一直不变

[集训冲关]

1.如图所示，A、B为同一水平线上的两个绕绳装置，转动A、B改变绳的长度，使光滑挂钩下的重物C缓慢竖直下降。关于此过程中绳上拉力大小的变化，下列说法中正确的是( )

A．不变 C．逐渐增大

B．逐渐减小

D．可能不变，也可能增大

的：先让吊钩从位置C竖直向上缓慢地移动到位置B，然后再让吊钩从位置B水平向右缓慢地移动到D，最后把重物卸在某一个位置。则关于轻绳上的拉力大小变化情况，下列说法正确的是( )

A．吊钩从C向B移动过程中，轻绳上的拉力不变 B．吊钩从B向D移动过程中，轻绳上的拉力变小 C．吊钩从C向B移动过程中，轻绳上的拉力变大 D．吊钩从B向D移动过程中，轻绳上的拉力不变

3.(2017·宝鸡质检)如图所示，质量为M的木块A套在粗糙水平杆上，并用轻绳将木块A与质量为m的小球B相连。现用水平力F将小球B缓慢拉起，在此过程中木块A始终静止不动。假设杆对A的支持力为FN，杆对A的摩擦力为Ff，绳中张力为FT，则此过程中( )

A．F增大 B．Ff不变 C．FT减小 D．FN减小

[方法二：图解法]

此法常用于求解三力平衡且有一个力是恒力、另有一个力方向不变的问题。一般按照以下流程解题。 受力化“动”为“静”画不同状态“静”中求“动”确定力―――――――→――――――――→ 分析下的平衡图的变化[典例] 如图所示，小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将( )

A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大

2.(2017·新乡模拟)如图所示为建筑工地一个小型起重机起吊重物的示意图。一根轻绳跨过光滑的动滑轮，轻绳的一端系在位置A处，动滑轮的下端挂上重物，轻绳的另一端挂在起重机的吊钩C处，起吊重物前，重物处于静止状态。起吊重物过程是这样

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[集训冲关]

1.如图所示，用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平。现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳末端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ<90°。设此过程中OA、OB的拉力分别为FOA、FOB，下列说法正确的是( )

A．FOA逐渐增大 C．FOB逐渐增大

B．FOA逐渐减小 D．FOB逐渐减小

[方法三：相似三角形法]

在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何关系，多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例进行计算。 [典例] (2017·商丘模拟)如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。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，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是( )

A．F不变，FN增大 C．F减小，FN不变

[集训冲关]

1.(多选)(2017·开封模拟)如图所示，质量均为m的小球A、B用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，当小球B平衡时，绳子所受的拉力为T1，弹簧的弹力为F1；现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为

B．F不变，FN减小 D．F增大，FN减小

2．(2017·益阳模拟)在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，

A与竖直墙面间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B施加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的摩擦力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中( )

A．F1保持不变，F3缓慢增大 B．F1缓慢增大，F3保持不变 C．F2缓慢增大，F3缓慢增大 D．F2缓慢增大，F3保持不变

3.(多选)(2017·濮阳模拟)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，现将一质量为m的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°，下列说法正确的是( )

A．若挡板从图示位置顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大

B．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 C．若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为mg

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

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k2(k2>k1)的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况下仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为T2，弹簧的弹力为F2，则下列关于T1与T2、

F1与F2大小之间的关系，正确的是( )

A．T1>T2 C．F1B．T1＝T2 D．F1＝F2

2.(2017·南昌模拟)如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定，杆的A端用铰链固定，光滑轻小滑轮在A点正上方，B端吊一重物G，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F作用在绳的另一端将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化，判断正确的是( )

A．F变大 C．FN变大

B．F变小 D．FN变小

4.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN。在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图所示是这个装置的截面图。现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止。则在此过程中，下列说法中正确的是( )

A．MN对Q的弹力逐渐减小 B．地面对P的摩擦力逐渐增大 C．P、Q间的弹力先减小后增大 D．Q所受的合力逐渐增大

5.(2016·宁波模拟)固定在水平面上的光滑半球半径为R，球心O的正上方C处固定一个光滑定滑轮(大小可忽略)，细线一端拴一小球(可视为质点)置于半球面上A点，另一端绕过定滑轮，如图所示，现将小球缓慢地从A点拉向B点，则此过程中小球对半球的压力大小FN、细线的拉力大小FT的变化情况是( )

A．FN不变，FT不变 C．FN不变，FT变小 二、多项选择题

6.(2016·全国卷Ⅰ)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；

另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则( )

A．绳OO′的张力也在一定范围内变化 B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

B．FN不变，FT变大 D．FN变大，FT变小

[课时达标检测] 一、单项选择题

1.如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设球对墙面的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。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．FN1始终减小，FN2始终增大 B．FN1始终减小，FN2始终减小 C．FN1先增大后减小，FN2始终减小 D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大

2.有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光

滑。AO上面套有小环P，OB上面套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡(如图所示)。现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对

P环的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情况是( )

A．FN不变，FT变大 C．FN变大，FT变大

B．FN不变，FT变小

D．FN变大，FT变小

3.(2014·山东高考)如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩

上等高的两点，制成一简易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后( )

A．F1不变，F2变大 C．F1变大，F2变大

B．F1不变，F2变小 D．F1变小，F2变小

7.如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜面平行。现给小滑块施加一竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜面，则有

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( )

A．轻绳对小球的拉力逐渐增大 B．小球对斜劈的压力先减小后增大 C．竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小 D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大

8.如图所示，半径相同、质量相同且分布均匀的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑， 重力均为G，其中b的下一半刚好固定在水平面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，可缓慢地将a拉离水平面MN一直滑到b 的顶端，对该过程进行分析，应有( )

A．拉力F先增大后减小，最大值是G

B．开始时拉力F最大为3G，以后逐渐减小为0 C．a、b间压力由0逐渐增大，最大为G

D．a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G

[方法一：解析法]答案:

(典例)[答案] B 1. B 2. A 方法二:图解法答案:

(典例)[解析] [答案] D 1. B 方法三:(典例)[解析] [答案] C

1. BC 2. B 课时达标检测

1. B 2. B 3. A 4. B 5. C

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3. CD 8. BD 3. A 2. C 6. BD 7. AD