高三物理动态平衡分析试题

1. 如图所示半圆柱体P固定在水平地面上，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．现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前的此过程中，下列说法中正确的是（ ）

A．MN对Q的弹力逐渐减小 C．P对Q的作用力逐渐增大

B．MN对Q的弹力保持不变 D．P对Q的作用力先增大后减小

【答案】C

【解析】对圆柱体Q受力分析，受到重力、杆MN的支持力和半球P对Q的支持力，如图

重力的大小和方向都不变，杆MN的支持力方向不变、大小变，半球P对Q的支持力方向和大小都变，然后根据平衡条件，得到

，

，由于不断增大，故

不断增大，

也

不断增大，C正确.

【考点】考查了力的动态平衡问题

2. 如图所示，两根细绳拉住一个小球，开始时AC水平，现保持两细线间的夹角不变，而将整个装置顺时针缓慢转过，则在转动过程中，AC绳的拉力和BC绳的拉力大小变化情况是

A．B．C．D．

先变大后变小，先变大后变小，先变小后变大，先变小后变大，

一直变小 一直变小 一直变小 一直变大

【答案】 B

【解析】

整个装置顺时针缓慢转过时，小球可在一系列不同位置处于准静态平衡，以小球为研究对象，如图所示，小球受重力G， AC绳的拉力， BC绳的拉力，三力中，重力恒定（大小、方

向均不变），两绳拉力均变化，但方向总沿绳，随绳的方位而变化（即变化有依据），做出绳处于各可能位置时对应的力三角形图，由图可知，先逐渐增大（弦增大直径）后逐渐减小，一直减小，到转过90°时减为零。正确答案为选项B，总结：按受力图，①首先画出恒力（大小方向都不变的力），②将另二力按方向依据来确定力矢量依次首尾相接，③力三角形与相应的几何三角形的性质比照，勾画出闭合的矢量三角形。

3. 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与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B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的作用力为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缓慢增大，F3缓慢增大 B．F1缓慢增大，F3保持不变 C．F2保持不变，F3缓慢增大 D．F2缓慢增大，F3保持不变

【答案】A

【解析】据题意，如果压力F增加，据以上左图可知

有，则地面对A的作用力

，当F增加时F2也增加；而据

增加；据以上右图，设F和F2的夹角为，则有

，可得F1也增加，故A选项正确。

【考点】本题考查力的动态平衡问题。

4. 一个木块静止在固定斜面上，现用水平推力F作用于木块上．当F的大小由零逐渐增加到一定值，而木块总保持静止，如图所示，则（ ）

A．木块受到的静摩擦力增加。

B．木块与斜面之间的最大静摩擦力增加。 C．木块受的合力增加。

D．木块所受到的斜面支持力不变。

【答案】B

【解析】对木块受力分析，根据平衡条件知，当F由零逐渐增加时，木块与斜面间的静摩擦力先减小，故选项A错误；根据木块垂直斜面方向受力平衡知当F增大时，木块与斜面间的正压力增大，因最大静摩擦力与正压力成正比，故最大静摩擦力也增加，故选项B正确，D错误；因木块不动，受合力始终为零，故选项C错误。 【考点】物体平衡条件的应用

5. 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缓慢下降。关于此过程绳上拉力大小变化，下列说法中正确的是（ ）

A．不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大

D．可能不变，也可能增大 【答案】B

【解析】对物体进行受力分析如图甲所示，根据三角形定则如图乙，G不变，B绳与G夹角越小，

TA和TB

越小，B正确。

【考点】本题考查了共点力平衡的动态分析。

6. 如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止，f表示木块与挡板间摩擦力的大小，N表示木块与挡板间正压力的大小，若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止，且O1、O2始终等高，则( )

A．N变大

B．N变小

C．f变大

D．f变小

【答案】 A

【解析】对重物M和两木块m，受重力(M＋2m)g、两挡板的水平弹力N和摩擦力f作用，如下左图所示，由于系统处于静止状态，根据共点力平衡条件有：2f＝(M＋2m)g，因此当挡板间的距离稍许增大后，木块与挡板间摩擦力f不变，故选项C、D错误；由于两杆OO1、OO2相同，O1、O2始终等高，因此两杆与竖直方向的夹角相同，设为θ，并设悬线上的的张力为F，有：F＝Mg，将F沿两杆方向分解为F1、F2，根据装置结构，将F1沿垂直于挡板(水平方向)和平行于挡板(竖直方向)分解为F11和F12，如下右图所示，根据牛顿第三定律可知：F11＝N，由图中几何关系有：F11＝F1sinθ，2F1＝F/cosθ，联立以上各式解得：N＝Mgtanθ/2，当挡板间的距离稍许增大后，θ

变大，即N变大，故选项A正确；选项B错误。

【考点】本题主要考查了力的分解、共点力平衡条件的应用问题，属于中档题。

7. 如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动．用绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，另一端系在以O点为圆心的圆弧形墙壁上的C点．当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变)，OC绳所受拉力的大小变化

情况是 ( )

A．逐渐减小 C．先减小后增大

B．逐渐增大 D．先增大后减小

【答案】C

【解析】

据题意，对悬点O受力分析有：悬挂物对O点的拉力T1=G，

AO杆对O点的支持力T2和CO绳对O点的拉力T3，作出受力分析图，据以上力的三角形定则可知，当C点向B点移动过程中，CO绳拉力T3大小与其对应长度变化一致，如图所示：先变小再变大。C选项正确。

【考点】本题考查力的动态平衡问题。

8. (4分)如图所示，用两个弹簧秤A和B，互成角度地拉橡皮条，使结点O达到图中所示位置，在保持O点位置和B弹簧秤拉力方向不变的情况下，将弹簧秤A缓慢地沿顺时针方向转动，那

么在此时程中，A与B的示数将分别（ ）

A．变大；变小 B．变小；变小

C．先变小再变大；变小 D．先变大再变小；变大

【答案】C

【解析】据题意，合力只能沿DO方向，其中一个分力只能沿OB方向，

利用力的三角形定则可以知道，当OA沿着如图所示的方向变化，在每一个闭合三角形中，OA的对应边的长度在先变短然后又变长，则说明OA边对应的力线先变小后变大；同理OB边对应的力一直都在变小。所以C选项正确。 【考点】本题考查力的动态平衡问题。

9. 如图所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态．不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦，现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，此过程中斜面体与物体A仍然保持静止，在此过程中

A．水平力F一定变小

B．地面对斜面体的摩擦力一定变大 C．物体A受斜面体的摩擦力一定变大 D．斜面体受地面的支持力一定变大 【答案】B

【解析】对B进行受力分析如图，，随着B缓慢被拉高，增大，水平力F变大，答案A错，绳子拉力T变大。对AB和斜面体整体受力分析如图，三者的重力地面支持力摩擦力和水平拉力F.，支持力等于三者总重力，支持力不变，答案D错。摩擦力等于水平力F，水平力F变大则摩擦力变大，答案B对。对A分析沿斜面方向三个力，自身重力沿斜面向下的分力，绳子拉力T和斜面之间的摩擦力，当拉力T变大时，由于不知道摩擦力方向，因此摩擦力大小变化情况不确定。答案C错。

【考点】整体法隔离法

10. 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G

B．开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0

C．a、b间的压力开始最大为2G，而后逐渐减小到G D．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。

11. 密绕在轴上的一卷地膜用轻绳一端拴在轴上，另一端悬挂在墙壁上A点，如右图所示，当逆时针缓慢向下用力F抽出地膜时，整卷地膜受的各个力要发生变化，不计地膜离开整卷时对地膜卷的粘扯拉力和地膜卷绕轴转动时的摩擦力，但在D点地膜与墙壁间有摩擦力，随着地膜的不断

抽出，下述分析正确的是( )

A．悬挂地膜的轻绳上的拉力在增大 B．地膜对墙的压力在增大 C．拉动地膜的力在减小

D．地膜卷受墙的支持力与轻绳的拉力的合力不变

【答案】C

【解析】、根据平衡条件得

，得到

随着地膜的不断抽出，α减小，增大，G减小，则T减小．故A错误．由水平方向力平衡得：

，G、α减小，N减小．故B错误．由摩擦力公式f=μN得知．N减小，f减小，

而由平衡条件得F=f，则拉动地膜的力F减小．故C正确．地膜卷受墙的支持力与轻绳的拉力的合力等于减小．故D错误． 故选C

【考点】 共点力平衡的条件及其应用；

点评：分析地膜的受力情况，作出力图，根据平衡条件列方程，分析拉力T的变化．再水平方向力平衡分析墙对地膜的弹力N的变化，由摩擦力公式分析墙的摩擦力的变化．

12. 如图所示，质量均匀的球夹在光滑竖直墙面和光滑轻板之间，轻板可绕其L端的水平轴O自由转动。在轻板上端用竖直向上的拉力F提着轻板，使其缓慢放下，直到轻板呈水平之前，F的

大小以及F对于轴O的力矩M的大小变化情况是（ ）

A．F减小，M减小 C．F增大，M增大

B．F减小，M不变 D．F增大，M减小

【答案】A

【解析】轻板缓慢放下，系统始终处于平衡状态。夹角变大，则重力

垂直于轻板的分力减小，此分力力臂（球与轻板接触点到O点的距离）减小，所以力矩减小。由力矩平衡可知，F的力矩减小，而F的力臂增加（图中L），所以F减小。答案选A。

13. 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。

14. .在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑半圆球B，整个装置处于平衡状态。已知A、B两物体的质量分别为M和m，则下列说法正确的是

A．A物体对地面的压力大小为Mg

B．A物体对地面的压力大小为（M+m)g C．B物体对A物体的压力小于Mg D．A物体对地面的摩擦力可能大于Mg 【答案】BD 【解析】略

15. 如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态。

则

A．B受到C的摩擦力一定不为零

B．C受到水平面的摩擦力一定为零

C．C有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力

D．将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时水平面对C的摩擦力为零 【答案】CD

【解析】本题考查物体平衡问题

隔离B可知当mA g＝mBgsinθ时，B与C之间无摩擦，A错误；

将B、C作为一个整体时，由A对B的拉力在水平与竖直两方向上的分力知C正确，B错误，将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，系统受力平衡，此时水平面对C的摩擦力为零，D正确

16. 如图所示，在一根水平直杆上套着a、b两个轻质小环，在环下用两根等长的细轻绳拴着一个重物。把两环分开放置，静止时，杆对a环的摩擦力大小为f，支持力大小为N。若把两环距离稍缩短些放置，仍处于静止，则

A．N变小 B．N不变 C．f 变小 D．f 不变

【答案】BC 【解析】略

17. 半圆柱体P放在粗糙的水平面上，有一挡板MN与半圆柱不接触，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，如图是这个装置的截面图，整个装置处于静止状态。若用外力缓慢地移动挡板MN，并保持挡板MN始终与两圆心的连线平行，在MN到达水平位置前，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的弹力逐渐增大 B．地面对P的弹力逐渐增大 C．P．Q间的弹力先减小后增大 D．地面给P的摩擦力方向左

【答案】A 【解析】略

18. 某物体在三个共点力的作用下处于静止状态.若把其中一个力F1的方向沿顺时针方向转过90°，而保持其大小不变，其余两个力保持不变，则此时物体所受的合力大小为（ ）

A．F1 B．C．2F1 D．0

【答案】B

【解析】略

19. 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．

20. 如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN上．现用水平力F拉着绳子上的一点0，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是 （ ）

A．f不变，N不变 B．f增大，N不变 C．f增大，N减小 D．f不变，N减小

【答案】B 【解析】略