重难点02物体的临界状态和动态平衡- 学霸向前冲高考物理二轮重难点必刷练习题

这是一份重难点02物体的临界状态和动态平衡- 学霸向前冲高考物理二轮重难点必刷练习题，文件包含重难点02物体的临界状态和动态平衡解析版-学霸向前冲高考物理二轮重难点必刷docx、重难点02物体的临界状态和动态平衡原卷版-学霸向前冲高考物理二轮重难点必刷docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
重难点02物体的临界状态和动态平衡  1．如图所示，物块A套在粗糙的水平横杆上，其下方用长为的轻质细线连接一质量为的小球B，开始时系统处于静止状态。现用水平力缓慢拉动小球B至图中虛线位置，该过程中物块A始终处于静止状态，下列说法正确的是（　　）A．水平力的大小不变B．细线的拉力变小C．横杆对物块A的摩擦力变大D．横杆对物块A的支持力变大【答案】C【详解】以小球B为研究对象，小球B受重力mg、细线的拉力T和水平力F的作用，受力情况如图所示:AB．用水平力F缓慢拉动小球B的过程中，细线与竖直方向的夹角θ不断变大，则水平力F和细线的拉力T均变大，AB错误；CD．以物块A和小球B整体为研究对象，水平方向上横杆对物块A的摩擦力f=F变大，竖直方向上横杆对物块A的支持力N=(M+m)g保持不变，C正确，D错误。故选C。2．如图所示，一卡车沿倾角为15°的下坡路段匀速行驶，一质量为m的匀质圆筒置于车厢内两固定光滑斜面之间，两斜面I、Ⅱ与车厢底板的夹角分别为30°和60°，则圆筒对斜面I的压力的大小为（　　）A．mg B．mgC．mg D．mg【答案】D【详解】由图可知，F1和F2与竖直方向的夹角均为45°，则故选D。3．如图所示，轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上，B端用轻绳吊一重物P，并用水平轻绳连接在墙C处，在水平向右的力F缓缓拉起重物P过程中，则（ ）
 A．吊重物的轻绳BP拉力一直变大B．水平向右的力F先变大再变小C．杆AB所受压力一直变大D．水平轻绳CB拉力先变小再变大【答案】A【详解】AB．对重物P做受力分析如下图
 根据共点力的平衡有TBsinθ = F，TBcosθ = mg整理有TB = ，F = mgtanθ由题知θ一直在增大，根据数学关系可知F、TB均一直在增大，A正确、B错误；C．把B端、竖直绳和重物P看成一个整体，由于F和BC绳的拉力都是水平的，所以AB杆的支持力的竖直分量一直等于重物P的重力，又由于杆的方向不变，所以杆的支持力的大小不变，则AB杆所受压力的大小不变，C错误；D．由于CB、BP为同一根绳则绳CB与绳BP的拉力相等，由选项AB知，绳CB拉力一直变大，D错误。故选A。4．一种简易的重物提升装置如图所示，通过卷扬机牵引，利用定滑轮将重物提升至某高处，然后由工人将重物水平缓慢拉至平台上。在工人拉动重物靠近平台的过程中，下列说法正确的是（　　）
 A．地面对人的摩擦力变小B．OA绳的拉力与OC绳的拉力变大C．OC、OB两绳拉力的合力变小D．OB绳的拉力变小【答案】B【详解】
 B．OB绳拉力大小等于重力大小，而OA绳拉力、OB绳拉力与OC绳的拉力这三个力处于平衡状态，所以三个力构成一个封闭的三角形，且OB绳拉力竖直向下，大小不变，如图所示。O点向右移动的过程中OA逆时针转动，由图可以看出OA绳的拉力与OC绳的拉力都一直变大，B项正确；A．地面对人的摩擦力大小等于OC绳的拉力大小，逐渐变大，A项错误；C．OC、OB两绳拉力的合力大小等于OA绳上的拉力大小，逐渐变大，C项错误； D．OB绳的拉力不变，D项错误；故选B。5．每年春节前后，人们都挂起红灯笼，来营造一种喜庆的氛围。如图是挂出的一只灯笼，相同的轻绳a、b将灯笼悬挂于O点，绳a与水平方向的夹角为θ，绳b水平，灯笼保持静止。现保持a绳长不变、b绳水平，改变绳b的长度，则对于较重的灯笼（  ）A．a比b更容易断，b越短a越容易断B．a比b更容易断，b越长a越容易断C．b比a更容易断，b越长b越容易断D．b比a更容易断，b越短b越容易断【答案】A【详解】对O点受力分析，受a的拉力，b的拉力和灯笼的重力，根据力的平衡和正交分分解法，有则所以所以a比b更容易断，当b越长，越大，越小，越小，越不容易断，当b越短，越小，越大，越大，越容易断。故选A。6．如图所示，弹性绳（遵循胡克定律）的一端固定在天花板上的O点，另一端悬挂一质量为m的小球，静止时小球位于B点，A点固定一光滑的小定滑轮，。现对小球施加一沿方向的拉力F，使小球沿缓慢运动到C点。已知三点刚好组成一个正三角形，D为的中点，重力加速度为g，则（　　）A．小球在C点受到的拉力F等于小球重力的倍B．在D点时弹性绳的弹力大小为C．该弹性绳的原长为D．从D到C的过程中拉力F可能先减小后增大【答案】C【详解】A．小球在C点时，结合几何知识对小球进行受力分析可知，此时小球受到的拉力选项A错误；B．设小球在D点时弹性绳的弹力大小为，对小球进行受力分析并沿水平和竖直方向正交分解可得两式联立可解得选项B错误；C．设弹性绳的原长为，则当小球在B点时，由胡克定律可得在D点时有两式联立可解得选项C正确；D．从D到C的过程中，设A点下方的弹性绳与水平方向的夹角为α，对小球受力分析并沿水平和竖直方向正交分解，在水平方向上有解得因此过程中弹性绳的伸长量越来越大，由可知弹性绳的弹力越来越大，而α由逐渐减小到30°，越来越大，可知拉力F也越来越大，选项D错误；故选C。7．将体积相同、质量mA=5m的灯笼A和质量mB=3m的灯笼B用轻质细绳2连接，灯笼A又用轻质细绳1悬挂在天花板上的O点，两灯笼在相同的水平恒定风力作用下，处于静止状态，如图所示。其中，轻质细绳1与竖直方向的夹角α=45°，下列说法正确的是（　　）A．细绳1中的拉力大小为5mgB．细绳2中的拉力大小为8mgC．作用在每一个灯笼上的水平风力的大小为8mgD．细绳2与竖直方向的夹角为53°【答案】D【详解】AC．把两个灯笼A、B整体作为研究对象分析受力,整体受到竖直向下的重力8mg,水平方向的风力F和沿轻质细绳1方向的拉力F1作用,由平衡条件可得F1cos 45°=8mg8mgtan 45°=F解得F1=8mgF=8mg作用在每一个灯笼上的水平方向的风力为=4mgAC两项错误；BD．隔离灯笼B分析受力，设沿轻质细绳2方向的拉力大小为F2，轻质细绳2与竖直方向的夹角为β，由平衡条件可得F2cos β=3mg3mgtan β=联立解得β=53°F2=5mgB项错误；D项正确；故选D。8．如图，质量均为m的小球a、b由柔软的轻细绳连接并悬挂在O点，系统处于静止状态。现在a、b间的绳上施加一水平方向的拉力作用，缓慢增加拉力，当拉力大小为mg时。O、a间的绳与水平方向的夹角为。则tan的值为（　　）
 A． B． C．1 D．2【答案】D【详解】将 a、b 视为整体，在三个力（总重力 2mg、水平拉力 F=mg、Oa 绳的张力）作用下平衡，由平衡条件可得故选 D 。9．如图所示，固定的斜面两边放着质量分别为m和M的物块，两物块通过绕过光滑定滑轮的轻绳连接后，均恰好能静止在斜面上。已知斜面的左右倾角分别为37°和53°，两物块与斜面间的摩擦不计，两物块均可看作质点，则（　　）
 A．M=m B．M=m C．M=2m D．M=4m【答案】A【详解】对两个物块整体，沿绳方向列平衡方程解得故选A。10．如图所示，竖直杆固定在木块C上，两者总重为，放在水平地面上，轻细绳a连接小球A和竖直杆顶端，轻细绳b连接小球A和B，小球A、B重均为。当用最小的恒力F作用在小球B上时，A、B、C均保持静止，绳a与竖直方向的夹角为30°。下列说法正确的是（　　）
 A．力F的大小为 B．绳a的拉力大小为C．地面对C的摩擦力大小为 D．地面对C的支持力大小为【答案】B【详解】以AB为研究对象，整体受到重力，绳a的拉力和恒力F，当恒力F的方向与绳a拉力的方向垂直向上时，F最小，如图所示。
A．以B为研究对象进行受力分析，由水平方向受力平衡可知Fcos30°=Tbcos30°竖直方向受力平衡可知Fsin30°+Tbsin30°=GB联立解得Tb=10NF=10N故A错误；
B．以A为研究对象，根据水平方向受力平衡可得Tasin30°=Tbcos30°联立解得故B正确。
CD．以ABC整体为研究对象，根据水平方向受力平衡可得根据竖直方向受力平衡可得N+Fsin30°=GA+GB+GC解得N=GA+GB+GC-Fsin30°=10N+10N+20N-10×N=35N故CD错误。
故选B。11．如图所示，斜面体放在粗糙水平面上，小球用轻绳拴住置于斜面上，轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上，不计小球与斜面间的摩擦。现用水平向左的力缓慢拉动斜面体，小球始终未脱离斜面。下列说法正确的是（　　）A．轻绳的拉力先变小后变大B．斜面的对小球的支持力不变C．地面对斜面体的摩擦力变小D．水平面对斜面体的支持力变大【答案】C【详解】AB．受力分析如图所以轻绳的拉力越来越大，斜面对小球的支持力减小。AB错误；CD．轻绳的竖直分力在增大，将小球和斜面看作一个整体，则地面对斜面的支持力减小，根据滑动摩擦力公式可知，地面地面对斜面体的摩擦力变小。C正确，D错误。故选C。12．有P、Q、N三物块质量均为m，它们竖直叠放在水平面上且处于静止状态，现对Q施加一个水平向右的推力F，三个物块依然保持静止状态，则施加力F之后（　　）A．P、Q两物体之间的摩擦力增大B．Q、N两物体之间的摩擦力减小C．Q一定受到5个力的作用D．Q、N两物体之间的压力增大【答案】D【详解】A．对P受力分析可知，P受重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，P受力情况不变，故PQ间的摩擦力不变，A错误；B．对PQ整体受力分析可知，PQ受重力、支持力、摩擦力及推力，由于水平推力的作用，故BC间的摩擦力可能减小，也可能增加，选项B错误；C．若F沿斜面向上的分力与PQ重力沿斜面方向上的分力平衡，则Q可以不受N的摩擦力作用；故Q将受重力、压力、支持力PQ的摩擦力及推力五个力的作用；若QN间有摩擦力，则B受6个力的作用，C错误；D．因F有垂直于斜面的分效果，故QN间的压力一定增大，D正确；故选D。13．三段材质完全相同且不可伸长的细绳OA、OB、OC，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB水平A端、B端固定。若逐渐增加C端所挂重物的质量，则最先断的绳（　　）
 A．必定是OA B．必定是OBC．必定是OC D．可能是OB，也可能是OC【答案】A【详解】以结点O为研究，在绳子均不被拉断时受力图如图
 根据平衡条件，结合力图可知即OA绳受的拉力最大，而三段绳材质完全相同即能承受的最大拉力相同，则当物体质量逐渐增加时，OA绳最先被拉断，BCD错误，A正确。故选A。14．如图所示，质量为M倾角为θ=30°的斜面体放在粗糙水平面上，斜面上的一个质量为m的小球用绕过斜面上方定滑轮的细线拉着并处于静止状态，不计滑轮与绳之间的摩擦。现拉动细线使小球沿斜面向上缓慢移动，斜面体始终处于静止。球与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，当细线与斜面间的夹角α=30°时（　　）A．细线上的拉力大小为 B．细线上的拉力大小为C．水平面对斜面体的支持力大小为 D．水平面对斜面体的摩擦力大小为【答案】D【详解】AB．对小球受力分析如图根据平衡条件有，，解得AB错误；CD．将小球和斜面看作一个整体，有，解得，C错误，D正确。故选D。15．如图为汽车内常备的两种类型的“千斤顶”：甲是“菱”形，乙是“y”形，摇动手柄，使螺旋杆转动，A、B间距离发生改变，从而实现重物的升降。若物重均为G，螺旋杆保持水平，AB与BC之间的夹角都为，不计杆件自重，则甲乙两千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为（　　）A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．2：3【答案】A【详解】根据题意，对“y”形千斤顶B点受力分析如图，由平衡条件得F=Gcotθ    对“菱”形千斤顶C点受到的压力G分解沿两臂的两个分力F1，根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等，由2F1sinθ=G 对“菱”形千斤顶B点受力分析如图，由平衡条件得F′=2F1cosθ联立解得F′=Gcotθ则甲乙两千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为1:1。故选A。16．如图所示，一细绳跨过光滑定滑轮，其一端悬挂物块B，另一端与斜面上的物块A相连，此时绳与斜面垂直，系统处于静止状态。现用水平向右的拉力缓慢拉动B，直至悬挂B的细绳与竖直方向成。已知A与斜面始终保持静止，则在此过程中（　　）A．水平拉力大小可能减小B．A所受斜面的支持力一直增大C．地面对斜面的摩擦力一直增大D．A所受斜面的摩擦力一直增大【答案】C【详解】A．设水平拉力为F，绳子中的张力为T，悬挂B的细绳与竖直方向的夹角为，由于物块B缓慢移动，可认为它始终处于平衡状态，则解得即随着增大，拉力F逐渐增大，绳子中的张力T也逐渐增大，故A错误；B．设斜面倾角为，则物块A所受斜面的支持力为随着T增大，斜面支持力逐渐减小，故B错误；D．物块A所受斜面的静摩擦力，在大小上等于使物块A具有下滑趋势的外力，这个外力等于物块A的重力沿斜面的分力，即由于物块A与斜面始终保持静止，可知保持不变，故D错误；C．以A和斜面体为对象，在水平方向上：随着T增大，逐渐增大，故C正确。故选C。17．风洞是进行空气动力学实验的一种重要设备，某兴趣小组对一款飞机模型进行性能实验，如图所示。其中AB代表飞机模型的截面，OL为一端固定在飞机模型上的轻质牵引绳。已知飞机模型重为G，风向水平，当牵引绳水平时，飞机模型恰好静止在空中，此时飞机模型截面与水平面的夹角为θ，则牵引绳上的张力大小为（　　）A． B． C．Gtanθ D．Gsinθ【答案】C【详解】对飞机模型进行受力分析重力G、牵引绳的拉力T和风力F，作出力图如图所示由于飞机模型恰好静止在空中，受力平衡，则由平衡条件得到故选C。 18．质量均为m的两物块A和B之间连接着一根轻质弹簧，其劲度系数为k。现将物块放在水平地面上一斜面的等高处，如图所示，弹簧处于压缩状态，且物块与斜面均能保持静止。已知斜面的倾角为θ，两物块和斜面间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　）A．斜面和水平地面间一定有静摩擦力B．斜面对A、B及弹簧组成的系统的静摩擦力大于C．若将弹簧拿掉，物块也不可能发生滑动D．弹簧的最大压缩量为【答案】CD【详解】A．将弹簧、两物块和斜面看作一个整体，对整体分析，整体处于平衡状态，没有相对地面运动或相对地面运动的趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用，故A错误；B．对A、B及弹簧整体分析，整体的重力沿斜面向下的分力等于所受斜面的静摩擦力，故B错误；C．拿掉弹簧前，单个物块受到的静摩擦力大于重力沿斜面向下的分力，拿掉弹簧后，静摩擦力瞬间发生变化，与重力沿斜面向下的分力大小相等，物块不会发生滑动，故C正确；D．弹簧弹力沿水平方向，大小为，且弹力大小等于和静摩擦力f的合力，当弹簧弹力最大时，弹簧的压缩量最大，静摩擦力最大，此时其中故故D正确。故选CD。19．如图所示，倾角为30°的斜面一直静止于地面。用两根轻绳跨过两个定滑轮接在光滑的小车上，两端分别悬挂质量为2m和m的物体A、B，当小车静止时两绳分别平行、垂直于斜面。不计滑轮摩擦，现使A、B位置互换；当小车再次静止平衡时，下列说法正确的是（　　）A．小车的质量为6mB．两绳的拉力的合力变大C．地面对斜面的摩擦力变大D．地面对斜面的支持力变小【答案】BD【详解】A．位置未互换时，拉B的绳子拉力大小为TB=mg拉A的绳子拉力大小为TA=2mg对小车：由平衡条件得m车gsin30°=TA=2mg则得m车=4m故A错误。BC．使A、B位置互换，当小车再次静止平衡时，拉B的绳子拉力大小为TB′=2mg拉A的绳子拉力大小为TA′=mg设原来垂直斜面的绳子与斜面垂直方向的夹角为α，则根据平衡条件得m车gcos30°=TB′cosα解得α=30°故原来垂直斜面的绳子现位于竖直方向。由于两绳的夹角减小，而两个拉力的大小互换，所以两绳的合力增大。故B正确，C错误。D．使A、B位置互换前，斜面对小车的支持力N=m车gcos30°﹣TB=(2﹣1）mgA、B位置互换后，斜面对小车的支持力N=m车gcos30°﹣TB=(2﹣1）mg斜面对小车的支持力比原来减小（﹣1）mg，故D正确。故选BD。  20．如图，倾角为α=37°的粗糙斜劈固定在水平面上，质量为5kg的物体a放在斜面上且与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。一根平行于斜面的不可伸长的轻质细线一端固定在物体a上，另一端绕过两个光滑小滑轮固定在c处，滑轮2下吊有一物体b且β=74°，物体a受到斜劈的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：保证系统静止时，b的质量范围。【答案】1.6kg≤mb≤8kg【详解】a刚要下滑时b的质量最小，a受到沿斜面向上的静摩擦力作用magsin α=μ2magcos α＋FT研究b的受力情况2FTcos=mb1g，联立解得mb1=1.6 kga刚好上滑时，a受到沿斜面向下的静摩擦力作用magsin α＋μ2magcos α=FT′研究b的受力情况2FT′cos=mb2g，联立解得mb2=8 kg综上可知，保证系统静止时，b的质量范围为1.6 kg≤mb≤8 kg。