2024-2025年高中物理专题同步练习 物体的动态平衡问题（解析版）.docx

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专题物体的动态平衡问题同步练习

一、单选题

1．（2023·周至县第四中学高三月考）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FT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，FT逐渐变大

B．F逐渐变大，FT逐渐变小

C．F逐渐变小，FT逐渐变大

D．F逐渐变小，FT逐渐变小

【答案】A

【详解】

解法一解析法

以O点为研究对象，受力分析如图所示

当用水平向左的力缓慢拉动O点时，绳OA与竖直方向的夹角θ变大，由共点力的平衡条件知

FT＝

F＝mgtanθ

所以F逐渐变大，FT逐渐变大。故选A。

解法二图解法

先画出重力，再画拉力F，最后画出绳的拉力FT构成一个矢量三角形。由题意知FT的方向与竖直方向夹角增大，改变绳子拉力FT的方向，由图可知F增大，FT增大。

故选A。

2．（2023·四川成都·高三开学考试）如图，小球a、b的质量分别为m、2m，且两小球均可视为质点，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，保持Oa与竖直方向夹角为不变。已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧形变量的最小值为（）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】

以小球a、b为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图，如图

根据平衡条件得知：F与T的合力与整体重力3mg和总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子Oa垂直时，F有最小值，即图中2位置

F的最小值为

根据胡克定律，可得

所以有

ABC错误，D正确。

故选D。

3．（2023·西城·北京四中高三月考）一轻杆OB，其O端铰于竖直墙上，B端挂一重为G的重物，且另系一轻绳，轻绳跨过墙顶的光滑小滑轮用力F拉住，如图所示。现缓慢拉绳，使杆与墙的夹角逐渐减小，设轻杆所施加的力为N，则在此过程中，（）

A．N不变 B．N增大 C．F不变 D．F增大

【答案】A

【详解】

取BO杆的B端为研究对象，将N与G合成，其合力与F等值反向，如图所示

设AO高为H，BO长为L，绳长AB为l，则由几何关系可得

式中G、H、L均不变，杆与墙的夹角逐渐减小，l逐渐变小，则N不变，F逐渐变小。

故选A。

4．（2023·北京顺义·牛栏山一中实验学校高三月考）如图所示，轻质不可伸长的晾衣两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，挂衣服的衣架挂钩是光滑的。挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（）

A．绳的右端上移到，绳子拉力变大 B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大

C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小 D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移

【答案】B

【详解】

AC．设绳长为L，两杆之间的距离为d，根据平衡条件

b点上移或下移，α不变，T不变，故AC错误；

B．N右移，d增大、α增大、cosα减小、T增大，故B正确；

D．m增大、α角不变、悬挂点不变，故D错误。

故选B。

5．（2023·乌审旗高级中学高三月考）三段轻绳绳悬挂在天花板上的A点，绳下面悬挂一个小球。第一次，保持结点O位置不变，如图1所示，某同学拉着轻绳从水平位置缓慢转动到竖直位置；第二次，保持轻绳垂直于，缓慢移动轻绳，使轻绳从竖直位置缓慢转动到如图2所示的位置，则下列说法正确的是（）

A．第一次轻绳的拉力先减小后增大，第二次轻绳的拉力逐渐减小

B．第一次轻绳的拉力逐渐减小，第二次轻绳的拉力先增大后减小

C．第一次轻绳的拉力先减小后增大，第二次轻绳的拉力逐渐减小

D．第一次轻绳的拉力先减小后增大，第二次轻绳的拉力逐渐增大

【答案】D

【详解】

对甲、乙两图中的O点受力分析，两绳的合力等于小球的重力，其大小和方向不变，利用图解法画出受力分析图，如图a、b所示

a图中OC绳拉力先减小后增大、OA绳拉力逐渐减小；图b中OC绳拉力逐渐增大、OA绳拉力逐渐减小。

故选D。

6．（2023·全国高三专题练习）如图所示，质量为m的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为F水平向右的恒力，物体可沿斜面匀速向上滑行。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角时，不论水平恒力F多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，设物块与斜面的摩擦因数为，求这一临界角的大小（）

A．30° B．45° C．60° D．75°

【答案】C

【详解】

设斜面倾角为α时，无论F多大都不能推动物块。受力情况如图所示：

对物块进行受力分析，建立沿斜面与垂直于斜面的直角坐标系，沿斜面有

垂