高一物理动态平衡分析试题答案及解析

高一物理动态平衡分析试题答案及解析

1. 如图所示，物体A、B和C叠放在水平桌面上，水平力Fb="5" N、Fc=10 N，分别作用于物体B、C上，A、B和C仍保持静止。以f1、f2、f3分别表示A与B、B与C、C与桌面间的静摩擦力的大小，则（ ）

A.f1="5" N, f2="0," f3="5" N B.f1="5" N, f2="5" N, f3=0

C.f1="0," f2="5" N, f3="5" N D.f1="0," f2="10" N, f3="5" N

【答案】C

【解析】以A为研究对象进行受力分析可知，A受重力、支持力，二力平衡，水平方向上若受摩擦力作用，那么物体A不能保持平衡，所以AB之间的摩擦力为零，所以AB错误；以AB整体为研究对象，进行受力分析，水平、竖直方向上受力平衡，水平方向受Fb及物体C对B的支持力，二力平衡，所以可知，所以D错误；再以三个物体整体为研究对象分析受力，水平方向上受地面摩擦力、Fb、Fc三力平衡，有，代入数据解得，所以选项C正确；

【考点】共点力平衡

2. 用绳将重球挂在光滑的墙上，设绳子的拉力为T，墙对球的弹力为N，如图所示，如果将绳的长度加长，则

A．T、N均减小 B．T、N均增加

C．T增加，N减小 D．T减小，N增加

【答案】A

【解析】设绳与墙间夹角为θ，对球受力分析，由平衡条件可知，T=mg/cosθ，N=mgtanθ,当绳长增加时θ角度会减小，由上述公式知T会减小，N也会减小，故选项A正确，其余错误。

【考点】物体平衡条件的应用

3. 如图所示，把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间，AC与AB之间夹角为30°，现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90°，则（ ）

A．球对AB板的压力先减小后增大

B．球对AB板的压力逐渐减小

C．球对AC板的压力逐渐增大

D．球对AC板的压力先减小后增大

【答案】A

【解析】以小球为研究对象，分析受力情况，作出小球三个不同位置的受力图如图，可见，使AB板顺时针缓慢转动90°的过程中，

AB板对球的支持力N1先减小后增大，AC板对球的支持力N2一直减小，由牛顿第三定律得知，球对AB板的压力先减小后增大，球对AC板的压力一直减小．故A正确，BCD均错误．

【考点】本题考查共点力平衡条件及应用。

4. 如图所示，一光滑小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N，球对木板的压力大小为N。将木板由图示位置开始绕O点缓慢地转到水平位置。在此过程中（ ）

A．N始终增大，N始终增大

B．N始终减小，N始终减小

C．N先增大后减小，N始终减小

D．N始终减小，N先减小后增大

【答案】B

【解析】以小球为研究对象，分析受力情况：重力G、墙面的支持力N1′和木板的支持力N2′．根据牛顿第三定律得知，N1=N1′，N2=N2′．根据平衡条件得：N1′=Gcotθ，N2′sinθ=G将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，θ增大，cotθ减小，sinθ增大，则N1′和N2′都始终减小，故N1和N2都始终减小，所以B正确；A、C、D错误。

【考点】本题考查物体的平衡、动态分析。

5. 如图所示，固定的光滑竖直杆上套一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，用力F拉绳，使滑块从A点沿杆缓慢上滑至B点，在此过程中拉力F和杆对滑块的弹力N的变化情况是( )

A．恒定不变，N逐渐增大

B．逐渐减小，N保持不变

C．逐渐增大，N逐渐增大

D．先增大后减小，N逐渐增大 【答案】 C

【解析】试题分析:滑块受三个力的作用：重力，绳的拉力和杆的弹力；滑块从A点沿杆缓慢上滑至B点的过程中，可以认为滑块总保持平衡状态。

设绳与竖直方向的夹角为θ,在这个过程中θ是增大

那么拉力F=，θ是增大，cosθ减小，拉力逐渐F增大。

杆对滑块的弹力N=Gtanθ, θ是增大，tanθ增大，弹力N逐渐增大。

所以C对。

【考点】 力的合成与分解，共点力作用下平衡

6. 如图所示，把球夹在竖直墙壁AC和木板BC之间，不计摩擦，设球对墙壁的压力大小为F1，对木板的压力大小为F2，现将木板BC缓慢转至水平位置的过程中

A．F1、F2都增大 B．F1减小、F2增加

C．F1、F2都减小 D．F1增加、F2减小

【答案】C

【解析】设球对墙壁的压力大小为F1，对木板的压力大小为F2，根据牛顿第三定律知，墙壁和木板对球的作用力分别为F1和F2．以小球研究对象，分析受力情况，作出力图．设木板与水平方向的夹角为θ．根据平衡条件得F1=Gtanθ， ;将木板BC缓慢转至水平位置的过程中，θ减小，tanθ减小，cosθ增大，则得到 F1，F2均减小．选项C正确。

【考点】共点力的平衡问题；平行四边形法则。

7. 如图所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不变，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB有水平转至竖直地过程中，绳OB的张力的大小将（ ）

A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大

【答案】D

【解析】物体受到AO绳子的拉力，OB绳子的拉力，和OG的拉力，三力平衡，其中OG的拉力大小方向恒定，故可得OB绳子拉力先减小，后增大，当与OA绳子方向垂直时，最小，故选D，

【考点】考查了力的动态平衡

点评：做此类型问题需要先对物体进行受力分析，然后结合几何知识得出相关关系式，然后根据角度变化分析关系式的变化

8. 如图，重物M用OA、OB两绳悬挂，处于静止状态，保持0A绳与竖直方向的夹角不变，角逆时针缓慢转动使OB绳到竖直方向的过程中，OA、OB两绳上张力F1和F2变化是 ( )

A．F1逐渐增大，F2逐渐减小

B．F1逐渐增大，F2逐渐增大

C．F1逐渐减小， F2先逐渐减小后逐渐增大

D．F1逐渐减小，F2先逐渐增大后逐渐减小

【答案】C

【解析】物体始终处于平衡状态，则O点受力分析如图根据线段长短变化就能判断力的大小变化，答案为C

【考点】受力分析

点评：本题主要考察了三个力的平衡问题，即矢量三角形解决共点力平衡问题。在这类问题中要注意其中有一个力需要大小方向都不变，第二个力的方向改变，判断第三个力的大小以及方向

9. 如图所示，用水平力拉一个重为G的物体在水平面上匀速前进，当逐渐增加力F时，物体的运动状态发生变化，在这个过程中，物体所受摩擦力f及物体对地面产生的正压力N的变化情况为（ ）

A．f不变，N不变 B．f增大，N不变

C．f减小，N不变 D．f增大，N增大。

【答案】A

【解析】对物体进行受力分析，根据牛顿第三定律可知，物体对地面的正压力N与地面对物体的支持力等大反向，等于物体的重力，大小和方向均不变；物体受到的摩擦力为滑动摩擦力，，所以滑动摩擦力f也不变。

故选A

【考点】受力分析

点评：本题中拉力F虽然增大，但是滑动摩擦力不随F的增大而增大，不能用二力平衡分析互动摩擦力，当F增大后，物体就不在匀速了。

10. 如图所示， 用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是：

A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2增大

C．F1和F2都减小 D．F1和F2都增大 【答案】C

【解析】重球整个过程受力平衡，对重球受力分析后正交分解，水平方向与竖直方向均受力平衡．

对重球受力分析如图：

设绳子与竖直墙面间的夹角θ，

重球竖直方向受力平衡： ①

重球水平方向受力平衡： ②

若果把绳的长度增加一些，则夹角θ减小，cosθ增大，由①得绳子拉力减小，

sinθ减小，也减小，由②得绳子墙的弹力减小，

故选：C

【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：注意此题绳子长度在增长过程中夹角减小，但是仍然处于受力平衡状态．

11. 三个相同光滑硬杆的O端连接在一起但各自能绕O点自由转动，OABC始终构成一个正三棱锥，杆的另一端ABC始终成一个等边三角形且在同一水平面，现在锥内放一个小球，然后缓慢使锥角变大，直到三根杆水平，该过程中每根杆对小球的作用力将（ ）

A．一直减小 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小

【答案】A

【解析】设每个斜面对球的支持力为F，设F与竖直方向夹角为（也可以认为是OA边与水平方向的夹角），则，当圆锥角变大时，角度也变小，而余弦值变大，所以F变小，所以答案为A

【考点】受力分析

点评：本题主要难度在于要将题意读懂才能明白在底边正三边形不变时，锥角变大是什么意思，否则很容易出错

12. 如图所示,物体在水平力F=15N、F=6N的作用下，静止在水平面上，若F保持不变，当F减小至10N时，物体受到的摩擦力( )

A．增大至10N B．变为9N

C．减小至6N D．减小至4N

【答案】D

【解析】由题，物体原来在水平力的作用下处于静止状态，由平衡条件得到物体受到的静摩擦力为，物体的最大静摩擦力为至少为9N．当F1减小至10N时，F1与F2的合力为，说明物体仍保持静止，则当F1减小至10N时，物体受到的摩擦力．

故选D

【考点】本题是动态平衡问题，

点评：可以看出，只要物体保持静止，静摩擦力与两拉力的合力大小相等，方向相反，随着这个合力变化而变化．

13. 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移动时，