专题2 物体的动态平衡问题 高考物理必刷题专项训练

2021年高考物理专题必刷题训练

专题2 物体的动态平衡问题

一、单项选择题

1．（2021·山西晋中市·高三二模）如图所示，在两竖直墙面间的同一竖直面内有两根等长细绳AO和BO连接于O点，O点的下方用绳子CO悬挂一重物，D点在B点正下方，且A、O、D在等高处，物体处于静止状态，绳BO与竖直墙面的夹角θ=37°，此时绳AO的张力为T1。现在把绳子端点B移到D点，静止时绳子AO的张力为T2，则下列结论正确的是（　　）

A．T1=mg B．T1=mg C．T2=mg D．T2=mg

2．（2021·湖南邵阳市·高三一模）山东栖霞笏山金矿事故救援工作中本着“为了每一位被困矿工的生命”，救援队历经多日，最终将被困人员被救援出井。在救援中消防员利用如图甲所示三脚架向井底的被困人员提供物资，三脚架简化如图乙所示，若支架质量不计，每根支架与竖直方均成30°的夹角。己知绳索及所挂载物资总质量为m，则在物资平稳匀速下降过程中，每根支架的弹力大小为（　　）

A．mg B．

C． D．

3．（2021·河南高三二模）如图所示，一轻质弹簧下端与地面上的A点相连，上端用轻绳跨过固定在斜面上的轻质光滑定滑轮与斜面上的物体相连，绳与斜面平行此时整个装置处于静止状态。现将弹簧下端的A点沿水平地面缓慢移动到B点，斜面相对地面始终静止。在此过程中，关于斜面和物体受力的判断，下列说法正确的是（　　）

A．地面对斜面的摩擦力大小一直为零

B．物块所受轻绳的拉力大小一直不变

C．斜面对物体的支持力大小一直增大

D．斜面对物体的摩擦力大小可能先减小后增大

4．（2021·广东高三模拟）如图所示，粗糙水平地面上，半球形物体A将半球B（半球B各面均光滑）抵在竖直墙壁上，B的重力为G，半径与A相同。现用水平向左的推力F缓慢推A，在A与竖直墙壁接触前，下列判断正确的是（　　）

A．地面对A的摩擦力逐渐增大

B．地面对A的摩擦力逐渐减小

C．水平推力F逐渐增大

D．水平推力F逐渐减小

5．（2021·辽宁锦州市·高三一模）如图，天花板下细线悬挂着一个光滑轻质定滑轮，小物块A置于斜面上，通过细线跨过滑轮与沙漏B连接，滑轮右侧细线与斜面平行；开始时A、B都处于静止状态，与竖直方向的夹角为，在B中的沙子缓慢流出的过程中（　　）

A．A受到的摩擦力一定缓慢增大 B．A受到的细线拉力可能缓慢增加

C．细线与竖直方向的夹角为可能增加 D．细线的张力一定缓慢减小

6．（2021·宁夏高三一模）如图是某建筑工地悬吊装置的示意图，图中是用轻钢制作的龙骨，为尼龙轻绳。可以绕通过M点且垂直于纸面的轴转动，尼龙绳的N端系在一辆天车上，尼龙绳和龙骨的重力及M处的摩擦力都可以忽略不计。若所挂的重物不变，保持与竖直墙面的夹角不变而将天车稍微向左开动一点距离，下列说法正确的是（　　）

A．尼龙绳对O点的拉力不变 B．尼龙绳对O点的拉力增大

C．龙骨对O点的支持力不变 D．龙骨对O点的支持力减小

7．（2021·山西太原市·高三一模）如图所示，轻质、不可伸长的细钢丝绳两端分别固定在竖直杆P、Q上的a、b两点，a点比b点低。脚着粗糙杂技靴的演员在走钢丝表演时，可以在细绳的中点以及杆P、Q的中间位置保持平衡状态，则演员（　　）

A．在P、Q中间位置时，左右两侧绳子张力的值相等

B．在P、Q中间位置时，左侧绳子张力的值小于右侧绳子张力的值

C．在细绳的中点时，左右两侧绳子张力的值相等

D．在细绳的中点时，左侧绳子张力的值大于右侧绳子张力的值

8．（2021·浙江高三模拟）如图所示，在一倾角为的粗糙斜面上有两个质量分别为和的木块1、2，中间用一原长为、劲度系数为的轻弹簧连接，木块与斜面间的动摩擦因数均为。现用一平行斜面的外力沿斜面向上推木块1，最终两木块一起匀速运动，最终两木块之间的距离是（　　）

A． B．

C． D．

二、多项选择题

9．（2021·辽宁沈阳·高三二模）如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，M与桌面的动摩擦因素为μ1，m与M之间的动摩擦因素为μ2，一根轻绳一端与M相连，另一端绕过光滑的定滑轮A系在竖直杆上的B点，现将另一个物体G用光滑轻质挂钩挂在轻绳上AB之间的O点，已知整个装置处于静止状态时，竖直杆与绳OB的夹角为，则（　　）

A．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变

B．将竖直杆缓慢向右移动一小段距离时绳的张力增大

C．M所受的摩擦力为

D．剪断A处轻绳瞬间，m的加速度为μ2g

10．（2021·江西南昌高三一模）一铁球通过3段轻绳、、悬挂在天花板上的点，轻绳拴接在轻质弹簧秤上。第一次，保持结点位置不变，某人拉着轻质弹簧秤从竖直位置缓慢转动到水平位置，如图甲所示，弹簧秤的示数记为。第二次，保持轻绳垂直于，缓慢释放轻绳，使轻绳转动到竖直位置，如图乙所示，弹簧秤的示数记为。则（　　）

A．先减小后增大 B．逐渐增大

C．逐渐诚小 D．先减小后增大

11．（2021·山东青岛高三一模）筷子是中华饮食文化的标志之一，我国著名物理学家李政道曾夸赞说：“筷子如此简单的两根木头，却精妙绝伦地应用了物理学杠杆原理。”如图所示，用筷子夹住质量为m的小球，两根筷子均在竖直平面内，且筷子和竖直方向的夹角均为θ。已知小球与筷子之间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，小球静止。下列说法正确的是（　　）

A．筷子对小球的最小压力是

B．当θ增大时，筷子对小球的最小压力一定增大

C．当θ减小时，筷子对小球的最小压力一定增大

D．要想用筷子夹住小球，必须满足

12．（2021·山西高三一模）如图，倾角为的斜劈Q静止在水平面上。将物块P放在Q的斜面上，P恰能沿斜面匀速下滑，该过程中Q对水平面的压力为、受到地面的摩擦力为；若用沿斜面向下的恒力F推P，使其加速下滑，该过程中Q对水平面的压力为、受到地面的摩擦力为；若保持F的大小不变，方向改为水平向右拉P，发现P仍沿斜面加速下滑，该过程中Q对水平面的压力为、受地面的摩擦力为。已知Q始终保持静止状态，以下判断正确的是（　　）

A． B．

C． D．

三、非选择题

13．（2020·四川成都高三模拟）如图所示，水平地面上有质量分别为1kg和4kg的物体A和B，两者与地面间的动摩擦因数均为0.5，非弹性轻绳连着一个轻质弹簧，弹簧劲度系数k=5N/m，绳一端固定且离B足够远，另一端跨过光滑轻质滑轮与A相连，滑轮与B相连，初始时，轻绳水平，若物体A在水平向右的恒力F＝30N作用下开始运动了9m时，其速度达到最大，重力加速度g＝10m/s2，求：

(1)当A移动多少距离时B开始运动；

(2)物体A运动9m时，物体B因摩擦而产生的热量；

(3)已知弹簧弹性势能EP=kx2，求A的最大速度大小，此时B的速度大小。

14．（2021·高邮市高三月考）如图所示，长为2L的轻杆OA可绕固定转轴O在竖直面内自由转动，A端固定一小球，B是轻杆的中点。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过钉子C固定于B点。用手拉住小球使轻杆静止于水平位置，此时BC间细线长为2L，且细线与竖直方向夹角为60°。松手后，当轻杆逆时针转到竖直位置时，小物块的速度。不计一切摩擦，重力加速度为g。求：

(1)轻杆静止于水平位置时，钉子C受到细线作用力的大小F；

(2)轻杆由水平位置转到竖直位置的过程中，细线对小物块做的功W；

(3)小球的质量m。

15．（2021·辽宁高三模拟）如图所示，一半径为0.1m光滑的圆弧与一平台相连固定在水平地面上。现用一轻绳将小球（视为质点）和木杆相连置于其上，小球位于圆周上的A点，AC长为0.1m。木杆MN有长度伸出平台，其与平台的动摩擦因数μ=0.2且CM足够长。滑轮光滑无摩擦，不计其大小，g=10m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。

（1）若小球、杆恰好在图示位置静止，求小球与木杆的质量比；（结果可用根号表示）

（2）若小球质量等于木杆质量，并从图示位置由静止开始运动，、，求小球运动到B点的向心加速度。（结果保留一位有效数字）

16．如图所示为一种打积木的游戏装置，四块完全相同的硬质积木叠放在靶位上，每块积木的质量均为m1=0.3kg，长为L=0.5m，积木B、C、D夹在固定的两光滑硬质薄板间，一可视为质点的钢球用不可伸长的轻绳挂于O点，钢球质量为m2=0.1kg，轻绳长为R=0.8m。游戏时，将钢球拉到与O等高的P点(保持绳绷直)由静止释放，钢球运动到最低点时与积木A发生弹性碰撞，积木A滑行一段距离s=2m后停止。取g=10m/s2，各接触面间的动摩擦因数均相同，碰撞时间极短，忽略空气阻力。求：

（1）与积木A碰撞前瞬间钢球的速度大小；

（2）与积木A碰后钢球上升的最大高度；

（3）各接触面间的动摩擦因数。

17．如图所示，固定在光滑地面上倾角为θ=37°，质量为M=3kg的足够长斜面体，其上静止放置质量为m=1kg的小物块。如果给小物块一个沿斜面向下的初速度，它恰能沿斜面匀速下滑。

(1)将小物块从斜面底端以初速度v0=6m/s沿斜面向上运动，求在斜面上运动时间？

(2)斜面体解除固定并在右侧施加一水平向左的力F，要使其上的小物块不受摩擦力，求F多大？

(3)在(2)中，若斜面体从静止开始，力F作用时间t=0.4s后斜面体突然停止，求滑块再落到斜面上时的动能。

18．（2021·河南新乡高三模拟）如图所示，倾角为θ、宽度为L的足够长的光滑导轨的下端连接一个定值电阻R，导轨范围内存在方向垂直于导轨平面磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m的导体棒ab在导轨上端由静止释放，在导体棒ab从释放到刚开始匀速下滑的过程中，流过电阻R的电荷量为q。导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度为g。求：

(1)导体棒ab从释放到开始匀速运动，下滑的距离s；

(2)导体棒ab匀速运动时，速度大小v。