高考物理一轮作业10_第5讲　动态平衡问题和平衡中的临界极值问题.docx

第5讲动态平衡问题和平衡中的临界极值问题

基础巩固

1.如图将质量为m的小球a用细线相连悬挂于O点,用力F拉小球a,使整个装置处于静止状态,且悬线Oa与竖直方向的夹角θ=30°,则F的最小值为()

A.33mg B.1

C.32mg D.2

2.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

3.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O,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

4.如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于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,细绳始终处于直线状态,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FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()

A.FN保持不变,FT不断增大

B.FN不断增大,FT不断减小

C.FN保持不变,FT先增大后减小

D.FN不断增大,FT先减小后增大

5.(2016北京四中期中,6)如图所示,a、b两个质量相同的球用细线连接,a球用细线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示正确的是()

6.如图所示,质量m=1kg的物块在与水平方向夹角为θ=37°的推力F作用下静止于墙壁上,物块与墙之间的动摩擦因数μ=0.5,推力F应满足什么条件?(取最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

综合提能

1.(2016北京海淀期中,1)城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,经常用三角形的结构悬挂。如图是这类结构的一种简化模型,硬杆左端可绕通过B点且垂直于纸面的轴无摩擦地转动,右端O点通过钢索挂于A点,钢索和硬杆所受的重力均可忽略。有一质量不变的重物悬挂于O点,现将钢索缓慢变短,并使钢索的悬挂点A缓慢向下移动,以保证硬杆始终处于水平。则在上述变化过程中,下列说法中正确的是()

A.钢索对O点的拉力变大

B.硬杆对O点的弹力变小

C.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变大

D.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变小

2.如图所示,两个完全相同的球,重力大小均为G,两球与水平地面间的动摩擦因数都为μ,且假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,一根轻绳两端固定在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为α。问当F至少为多大时,两球将会发生滑动?

3.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的水平向右的恒力,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θ0时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数;

(2)这一临界角θ0的大小。

答案精解精析

基础巩固

1.答案

B整个装置处于静止状态,小球受力平衡,设线的拉力为T,根据平衡条件得知:F与T的合力与小球的重力mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与线垂直时,F有最小值,如图所示。F的最小值为Fmin=mgsinθ=12

2.A由题意知,系统处于动态平衡状态,分析O点的受力情况,其中T=G恒定不变,F方向不变,T大小方向均改变,在O点向左移动的过程中,θ角逐渐变大,由动态矢量三角形可知F、T均逐渐变大,故A项正确。

3.B设OA绳与竖直方向的夹角为α,由平衡条件得:F=mBgtanα,小球B缓慢上升过程中α增大,则F增大;再以整体为研究对象,根据平衡条件及牛顿第三定律得:f=F,则f逐渐增大,N=(mA+mB)g,N保持不变,故选B。

4.D

用水平力F缓慢推动斜面体时,小球受重力、绳的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN,如图所示,在斜面体缓慢移动过程中FN方向不变,G的大小和方向均不变,而FT改变,对其受力进行动态分析可知,FT先减小后增大,FN逐渐增大。

5.B细线施加的只能是拉力,对a球进行受力分析,由平衡条件可知,只有B正确。

6.答案10N≤F≤50N

解析当F较大时,物块会有向上滑动的趋势,摩擦力向下,当物块恰不上滑时,力F有最大值(受力如图1所示)

所以:N=Fmaxcosθ

Fma