动态平衡、连接体,临界与极值练习

动态平衡及临界、极值问题一、选择题1.如图所示，两根细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用细绳CO悬挂一花盆并处于静止状态。

在保持O点位置不动的情况下，调整细绳BO的长度使悬点B在竖直墙壁上向上移动，此过程中绳AO受到的拉力( )A.逐渐增大B．逐渐减小C.先增大后减小 D．先减小后增大【解析】选B。

对结点O受力分析如图由图可知，当BO绳拉力逆时针转动过程中，绳AO受到的拉力一直减小。

【解题指南】三角形图解法适用于物体所受的三个力中，有一个力的大小、方向均不变(通常为重力，也可以是其他力)，另一个力的方向不变，大小变化，第三个力大小、方向均发生变化的问题。

2.如图，小球用细绳系住，绳另一端固定于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，细绳始终处于拉直状态，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N以及绳对小球的拉力T的变化情况是( )A.N逐渐减小，T逐渐增大B.N逐渐减小，T逐渐减小C.N逐渐增大，T先增大后减小D.N逐渐增大，T先减小后增大【解析】选D。

先对小球进行受力分析，重力、支持力、拉力组成—个闭合的矢量三角形，如图所示由于重力不变、支持力N方向不变，斜面向左移动的过程中，拉力T与水平方向的夹角β减小，当β＝θ时，拉力T和支持力N垂直，此时细绳的拉力T最小，由图可知，随β的减小，斜面的支持力N不断增大，T先减小后增大。

3．(金榜原创题)如图，一物体通过细绳悬挂于O点，用作用于A点的水平外力F1缓慢拉动细绳，在θ角逐渐增大的过程中，外力F1和细绳OA的拉力F2的变化规律是( )A.F1不变，F2变小B.F1和F2都变大C.F1变小、F2变大D.F1变大、F2变小【解析】选B。

A点的受力如图根据共点力平衡得F2＝mgcos θ，F1＝mg tan θθ增大，则F1增大，F2增大，故选B。

4．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，如图所示是这个装置的截面图，若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止，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【解析】选B。

力与平衡补充练习一、动态平衡问题例1、如图所示,用细绳将重球悬挂在光滑墙壁上，当绳子变长时（）A、绳子的拉力变小，墙对球的弹力变大B、绳子的拉力变大,墙对球的弹力变大C、绳子的拉力变大，墙对球的弹力变小D、绳子的拉力变小，墙对球的弹力变小例题2如图1—2所示，固定在水平面上的光滑半球，球心0的正上方固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮，如图，现缓慢的将小球从A点拉到B点,则此过程中，小球对半球的压力大小F N，细线的拉力大小F T的变化情况是：（）A、F N变大，F T不变B、F N变小，F T变大C、F N不变，F T变小D、F N变大，F T变小例题3如图所示，小船用绳牵引．设水平阻力不变，在小船匀速靠岸的过程中（）A、绳子的拉力不断增大B、绳子的拉力保持不变C、船受的浮力减小D、船受的浮力不变例题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．P对Q的弹力逐渐增大C．地面对P的摩擦力逐渐增大D．Q所受的合力逐渐增大相应练习1、如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量不m的小球，小球被竖直的木板档住,不计摩擦,若将木板AB绕B点缓慢转动至水平位置，木板对球的支持力将…………(）A、逐渐减小B、逐渐增大C、先增大，后减小D、先减小，后增大2、如图所示，AO和BO悬挂一个重物，现将绳子AO由如图所示的位置移到竖直，该过程中，OB绳子始终保持水平，则下列说法中正确的是（）A。

OA绳子拉力减小B。

OA绳子拉力先减小后增大C. OB绳子拉力减小D。

OB绳子拉力增大3、如图所示,A、B是两根竖直立在地上的木桩，轻绳系在两木桩不等高的P、Q两点，C为光滑的质量不计的滑轮，当Q点的位置变化时，轻绳的张力的大小变化情况是（）A、Q点上下移动时，张力不变B、Q点上下移动时，张力变大C、Q点上下移动时，张力变小A0 BCPCQGA BFA OB P QD 、条件不足，无法判断4.如图所示，人的质量为M ，物块的质量为m ，且M 〉m,若不计绳与滑轮的摩擦,则当人拉着绳向右跨出一步后，人和物仍保持静止,则下列说法中正确的是（ ）A ．地面对人的摩擦力减小B ．地面对人的摩擦力增大C ．人对地面的作用力不变D ．人对地面的作用力增大5．如图所示，轻绳一端系在质量为m 的物块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 ，使物块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．在这一过程中，环对杆的摩擦力F 1和环对杆的压力F 2的变化情况是（ ）A ．F 1保持不变，F 2逐渐增大B ．F 1保持不变,F 2逐渐减小C ．F 1逐渐增大，F 2保持不变D ．F 1逐渐减小,F 2保持不变6、如图所示，支杆BC 一端固定于B 点，另一端连接滑轮C ，重物P 上系一根轻绳经C 固定于墙上A 点。

动态平衡问题和平衡中的临界、极值问题一、选择题1.如图所示,将所受重力为G的光滑小球用轻质细绳拴在竖直墙壁上,当把绳的长度增长,则下列判断正确的是()A.绳对球的拉力T和墙对球的弹力N均减小B.绳对球的拉力T增大,墙对球的弹力N减小C.绳对球的拉力T减小,墙对球的弹力N增大D.绳对球的拉力T和墙对球的弹力N均增大2.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。

设墙面对球的弹力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。

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.N1始终减小,N2始终增大B.N1始终减小,N2始终减小C.N1先增大后减小,N2始终减小D.N1先增大后减小,N2先减小后增大3.三段不可伸长的轻质细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一物体,如图所示,其中OB是水平的,A端、B端固定。

若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳()A.必定是OAB.必定是OBC.必定是OCD.可能是OB ,也可能是OC4.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有一光滑挡板A ,在挡板和斜面之间夹一质量为m 的重球B ,开始板A 处于竖直位置,现使其绕下端O 点沿逆时针方向缓缓转至水平位置,分析重球B 对斜面和对挡板压力的变化情况是( )A .对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力逐渐减小B .对斜面的压力逐渐增大,对挡板的压力逐渐减小C .对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变小后变大D .对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变大后变小5.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6.如图将质量为m 的小球a 用轻质细线悬挂于O 点,用力F 拉小球a ,使整个装置处于静止状态,且悬线与竖直方向的夹角θ=30°,重力加速度为g ,则F 的最小值为 ( )A.√33mg B.12mg C.√32mg D.√2mg7.如图所示,两根细绳AO和BO连接于O点,O点下方用细绳CO悬挂一重物,并处于静止状态,绳AO拉力为F1,绳BO拉力为F2。

专题强化练(二) 动态平衡平衡中的临界、极值问题(40分钟70分)一、选择题1.(6分)(2023·宁波模拟)如图,有一段圆管,现有一只虫子沿如图所示的圆弧曲线从A点缓慢爬到B点,关于虫子爬过去的过程,下列说法正确的是()A.圆管对虫子的弹力可能不变B.圆管对虫子的摩擦力先减小后变大C.圆管对虫子的摩擦力一直减小D.圆管对虫子的作用力一定改变【解析】选B。

对虫子受力分析,有重力,圆管对其的支持力和摩擦力,设虫子在圆管上某点时过该点的切线与水平方向夹角为θ,由平衡条件,可得F N=mg cosθ,虫子从位置A向位置B缓慢爬行,θ角先减小后增大,圆管对虫子的弹力先增大后减小,故A错误;由平衡条件,有F f=mg sin θ,当虫子从位置A向位置B缓慢爬行的过程中,θ角先减小后增大,所以圆管对虫子的摩擦力先减小后变大,故B正确、C错误;圆管对虫子的作用力是支持力与摩擦力的合力,等于虫子所受重力,所以应保持不变。

故D错误。

2.(6分)(交通工具)(多选)如图为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图,结构对称。

当向上拉动手刹拉杆时,手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧,拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器,从而实现驻车的目的。

则以下说法不正确的是()A.当OD、OC两拉索夹角为60°时,三根拉索的拉力大小相等B.拉动手刹拉杆时,拉索AO上的拉力总比拉索OD和OC中任何一个拉力大C.若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越大D.若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,拉动拉索AO越省力【解析】选A、B、C。

当OD、OC两拉索夹角为120°时,三根拉索的拉力大小才相等,A错误;拉动手刹拉杆时,当OD、OC两拉索夹角大于120°时,拉索AO上拉力比拉索OD和OC中任何一个拉力小,B错误;根据平行四边形定则可知,若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越小,C错误;若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,则两力夹角越大,合力越小,即拉动拉索AO越省力,D正确。

第二章专题强化二基础过关练题组一动态平衡问题1. (2024·安徽蚌埠检测)如图甲，一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁OA和斜梁OB的连接点O的上方，图乙为示意图。

如果把斜梁加长一点，即B点下移，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时OA对O点的作用力F1和OB对O点的作用力F2将如何变化( B )A．F1变大，F2变大B．F1变小，F2变小C．F1变大，F2变小D．F1变小，F2变大[解析]设OA与OB之间的夹角为α，对O点受力分析可知F压＝G，F2＝F压sin α，F1＝F压tan α，因斜梁加长，所以α角变大，由数学知识可知，F1变小，F2变小，B正确，A、C、D错误。

2．(2024·江西上饶市模拟)如图所示，轻绳a的一端固定于竖直墙壁，另一端拴连一个光滑圆环。

轻绳b穿过圆环，一端拴连一个物体，用力拉住另一端C将物体吊起，使其处于静止状态。

不计圆环受到的重力，现将C端沿竖直方向上移一小段距离，待系统重新静止时( B )A．绳a与竖直方向的夹角不变B．绳b的倾斜段与绳a的夹角变小C．绳a中的张力变大D ．绳b 中的张力变小[解析] 轻绳b 穿过圆环，一端拴连一个物体，可知轻绳b 的拉力与物体重力相等，根据力的合成法则可知轻绳b 与连接物体绳子拉力的合力F 方向与a 绳共线，用力拉住另一端C 将物体吊起，可知绳a 与竖直方向的夹角变大，故A 、D 错误；轻绳b 与F 的夹角变大，则绳b 的倾斜段与绳a 的夹角变小，故B 正确；根据力的合成法则可知，两分力的夹角变大，合力变小，故绳a 中的张力变小，故C 错误。

故选B 。

3. (多选)(2024·福建漳州质检)如图，用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置，最高点B 处固定一小滑轮，质量为m 的小球A 穿在环上。

现用细绳一端拴在小球A 上，另一端跨过滑轮用力F 拉动，使小球A 缓慢向上移动。

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题17动力学中的连接体问题、临界极值问题导练目标导练内容目标1加速度相同的连接体问题目标2加速度不同的连接体问题目标3动力学中的临界极值问题【知识导学与典例导练】一、动力学中的连接体问题1.处理连接体问题的方法(1)整体法的选取原则及解题步骤①当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时，一般采用整体法。

②运用整体法解题的基本步骤：(2)隔离法的选取原则及解题步骤①当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法。

②运用隔离法解题的基本步骤：第二步：将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。

第三步：画出某状态下的受力图或运动过程示意图。

第四步：选用适当的物理规律列方程求解。

2.加速度相同的连接体问题常见模型条件交叉内力公式模型一地面光滑，m 1和m 2具有共同加速度整体：()a m m F 211+=（F 1为m 1所受到的外力）隔离m 2：m 2和m 1之间绳的拉力T （内力）大小：21212F T m a m m m ==+（注：分子是m 2与作用在m 1上的外力F 1交叉相乘）)类似于模型三：水平外力分别是【例1】如图所示，木块A 、B 、C 分别为4kg 、3kg 和1kg ，A 、B 与水平地面之间的动摩擦因数均为0.5，B 、C 之间的动摩擦因数也为0.5，用轻绳连接A 、B ，C 在B 上。

现用64N F =的恒定水平拉力拉A ，使A 、B 、C 保持相对静止一起运动，210m/s =g ，则（）A ．A 、B 、C 整体的加速度为3m/s 2B ．B 与地面间的摩擦力为15NC ．C 与B 之间的摩擦力为5ND ．轻绳的拉力为32N【例2】如图所示，A 、B 叠放在粗糙水平桌面上，一根轻绳跨过光滑定滑轮连接A 、C ，滑轮左侧轻绳与桌面平行，A 、B 间动摩擦因数为μ，B 与桌面间动摩擦因数为4μ，A 、B 、C 质量分别为2m 、2m 和m ，各面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，将C 由图示位置静止释放，要使A 、B 间发生相对滑动，则μ满足的条件是（）A ．12μ<B ．12μ≥C ．27μ<D ．27μ≥3.加速度不同的连接体问题（1）方法一（常用方法）：可以采用隔离法，对隔离对象分别做受力分析、列方程。

【精选】2019年高考物理双基突破专题11动态平衡与平衡中的极值和临界问题精练练习1．如图所示，一物块静止在粗糙的斜面上．现用一水平向右的推力F推物块，物块仍静止不动。

则A．斜面对物块的支持力一定变小B．斜面对物块的支持力一定变大C．斜面对物块的静摩擦力一定变小D．斜面对物块的静摩擦力一定变大【答案】B2．如图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【答案】A【解析】由C 到B 时，两绳夹角不变，故绳子拉力不变，由B 到D 时，两绳夹角增大，2F T cos θ2＝mg ，绳子拉力增大。

3．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F N ，杆对A 的摩擦力为F f ，绳中张力为F T ，则此过程中A ．F 增大B ．F f 不变C ． F T 减小D ．F N 减小 【答案】A4．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F OA 、F OB ，下列说法正确的是A ．F OA 逐渐增大B ．F OA 逐渐减小C ．F OB 逐渐增大D ．F OB 逐渐减小 【答案】B【解析】以结点O 为研究对象，受力如图所示，根据平衡条件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，作出轻绳OB 在两个位置时力的合成图如图，由图看出，F OA 逐渐减小，F OB 先减小后增大，当θ＝90°时，F OB 最小，选项B 正确。

高考物理《平衡中的临界和极值问题》真题练习含答案1.如图所示，一工人手持砖夹提着一块砖匀速前进，手对砖夹竖直方向的拉力大小为F .已知砖夹的质量为m ，重力加速度为g ，砖夹与砖块之间的滑动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．若砖块不滑动，则砖夹与砖块一侧间的压力的最小值是( )A ．F 2μB ．F μC ．F －mg 2μD ．F －mg μ答案：C解析：工人手持砖夹提着一块砖匀速前进，砖夹处于平衡状态，在竖直方向满足F ＝mg ＋2f ，砖夹与砖之间恰好达到最大静摩擦力f ＝μN ，联立解得，砖夹与砖块一侧间的压力的最小值为N ＝F －mg 2μ，C 正确． 2．(多选)如图所示，质量为m 的小球固定在一轻杆的一端，轻杆另一端通过光滑铰链固定于O 点．现给小球施加一拉力F ，使小球与轻杆在竖直平面内绕O 点缓慢转动，转动过程中拉力F 与轻杆的夹角始终为θ＝60°.则从小球刚好离开地面至轻杆转过90°的过程中( )A ．拉力F 有最大值，为233mg B ．拉力F 有最小值，为233mg C ．轻杆对小球的弹力F N 先增大后减小D ．轻杆对小球的弹力F N 先减小后增大 答案：AC解析：选取小球运动过程某一状态，对其受力分析，作出支持力与拉力的合成图，如图所示，由题意知，α＋β＝120°在力的三角形中应用正弦定理得mg sin 60° ＝F sin β ＝F N sin α，从小球刚好离开地面至轻杆转过90°的过程中，β从90°减小到0，sin β逐渐减小，拉力F 逐渐减小，因此当β＝90°时，F 最大，此时F ＝233mg ，α从30°增加到120°，sin α先增大后减小，弹力F N 先增大后减小，当α＝90°时，F N 最大．综上所述，A 、C 正确，B 、D 错误．3.[2024·海南省白沙学校期末考试]如图所示，物体的质量为2 kg ，两根轻细绳AB 和AC 的一端固定于竖直墙上，另一端系于物体上(∠BAC ＝θ＝60°)，在物体上另施加一个方向与水平线也成θ角的拉力F ，若要使绳都能伸直，下列F 中不可能的是(取g ＝10 m/s 2)( )A ．43 NB ．83 NC ．103 ND ．123 N答案：A解析：由平衡条件有，水平方向有T B cos θ＋T C ＝F cos θ，竖直方向有T B sin θ＋F sin θ＝mg ，整理有T B ＝mg sin θ －F ，T C ＝2F cos θ－mg cos θsin θ .若要使绳都能伸直，则T B 和T C 均大于零，所以应该有mg 2sin θ <F <mg sin θ ，解得2033 N<F <4033N ，本题选不可能的，故选A.4.[2024·山东省青岛市第一中学校考阶段练习](多选)质量为M 的木楔倾角θ为37°，在水平面上保持静止．当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑．如图所示，当用与木楔斜面成α角的力F拉木块，木块匀速上升(已知木楔在整个过程中始终静止).可取sin 37°＝0.6.下列说法正确的有()A．物块与斜面间的动摩擦因数为0.75B．当α＝37°时F有最小值C．当α＝30°时F有最小值D．F的最小值为0.96mg答案：ABD解析：物块匀速下滑时，有mg sin 37°＝μmg cos 37°，解得μ＝0.75，A正确；物块匀速上升时，有F cos α＝mg sin θ＋μ(mg cos θ－F sin α)，整理得F＝mg sin 2θ，当α＝θ＝cos （θ－α）37°时F有最小值，最小值为F＝0.96mg，B、D正确，C错误．5.[2024·江苏省无锡期中考试]如图所示，倾角θ＝37°的质量为m＝10 kg的粗糙斜面体A，置于粗糙水平面上，A与地面间的动摩擦因数足够大，质量m2＝1 kg的B物体经平行于斜面的不可伸长的轻质细线跨光滑定滑轮悬挂质量为m3的物块C.已知A、B间的动摩擦因数为0.5，视最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，求：(1)若不悬挂物块C时，通过计算，判断B是否会自行下滑；(2)欲使B能静止在斜面A上，C的质量范围；(3)若m3＝0.5 kg时，地面对A的摩擦力的大小．答案：(1)会自行下滑(2)0.2 kg≤m3≤1 kg(3)4 N解析：(1)若不悬挂物块C时，通过受力分析可知，重力沿斜面向下方向分力为G x＝m2g sin θ＝6 N重力沿垂直斜面向上方向分力为G y＝m2g cos θ＝8 NA、B间的动摩擦因数为0.5，则摩擦力大小为f＝μF N＝μG y＝4 N明显G x>f可得B会自行下滑；(2)当悬挂物块C时，通过受力分析如图当摩擦力沿斜面向上时拉力T有最小值为T min＝G x－f＝2 N 解得质量m3min＝0.2 kg当摩擦力沿斜面向下时拉力T有最大值为T min＝G x＋f＝10 N 解得质量m3max＝1 kg得C的质量范围为0.2 kg≤m3≤1 kg(3)当m3＝0.5 kg时，拉力T大小为T＝m3g＝5 N地面对A的摩擦力f＝T cos θ＝4 N。