人教版高中物理必修第一册专题提升6整体法和隔离法动态平衡问题习题含答案

第三章分层作业22　整体法和隔离法　动态平衡问题

A级 必备知识基础练

1.(2023上海青浦高一期末)如图所示,一只小鸟沿着较粗的均匀树枝从右向左缓慢爬行,在小鸟从A运动到B的过程中(　　)

A.树枝对小鸟的作用力不变

B.树枝对小鸟的摩擦力不变

C.树枝对小鸟的弹力先减小后增大

D.树枝对小鸟的弹力保持不变

2.如图所示,斜面上和与斜面垂直的挡板上各有一个压力传感器A、B,斜面倾角可调,铁球静止在传感器A、B上,从图示位置缓慢减小斜面的倾角θ,下列说法正确的是(　　)

A.A的示数不变,B的示数减小

B.A的示数减小,B的示数不变

C.A的示数增大,B的示数减小

D.A的示数减小,B的示数增大

3.(2023安徽淮北高一期中)如图所示,由五根等长的轻质细绳悬挂起四个质量相等的灯笼,中间的细绳是水平的,另外四根细绳与水平面所成的角分别为θ1和θ2。关于θ1和θ2,下列关系式中正确的是(　　)

A.θ1=2θ2 B.θ1=3θ2

C.sin θ1=3sin θ2 D.tan θ1=2tan θ2

4.(2023广东广州高一期末)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缓慢竖直下降。关于此过程中绳上拉力大小的变化,下列说法中正确的是(　　)

A.不变 B.逐渐减小

C.逐渐增大 D.先增大后减小

5.(2023浙江衢州期末)如图所示,将三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起,一吊炉通过细铁链静止悬挂在三脚架正中央,三脚架正中央离桌面高度为h,吊炉和细铁链的总质量为m,支架与铰链间的摩擦忽略不计。下列说法正确的是(　　)

A.吊炉受四个力

B.每根轻杆受到桌面的支持力大小为mg

C.减小h时,每根轻杆对桌面的压力增大

D.减小h时,每根轻杆对桌面的压力减小

6.(2023浙江宁波高一开学考试)某提升重物的装置的简易结构如图所示,一质量为m的圆环P套在固定的倾斜光滑杆MN上,轻绳绕过定滑轮与圆环P相连,整个装置处于同一竖直平面内,现用力F缓慢向下拉动轻绳,可以使圆环沿着杆向上运动。若杆的弹力大小为FN,在圆环P上升过程中,下列说法正确的是(　　)

A.F先减小后增大,FN一直增大

B.F一直增大,FN一直增大

C.F一直增大,FN先减小后增大

D.F先减小后增大,FN先减小后增大

7.如图所示,物体在水平推力F的作用下静止在斜面上。若增大水平力F而物体仍保持静止,则下列判断正确的是(　　)

A.斜面对物体的摩擦力一定增大

B.地面对斜面的支持力一定增大

C.斜面对物体的支持力可能先减小再增大

D.地面对斜面的静摩擦力一定增大

8.(2023山西运城高一期末)表面光滑的四分之一圆柱体紧靠墙角放置,其横截面如图所示。细绳一端连接小球,另一端绕过P处滑轮,小球在外力F拉动下从A点缓慢移动到B点。已知AP长度是BP长度的2倍,则小球在A处时绳子的拉力与小球在B处时绳子拉力的比为(　　)

A. B. C.2 D.4

B级 关键能力提升练

9.(多选)(2023山东临沂高一期末)如图所示,物体A用轻质细绳与圆环B连接,圆环固定在竖直杆MN上。现用一水平力F作用在绳上的O点,将O点缓慢向左移动,使细绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大。关于此过程,下列说法正确的是(　　)

A.水平力F逐渐增大

B.水平力F逐渐减小

C.绳OB的拉力先减小再增大

D.绳OB的拉力逐渐增大

10.(2023重庆江北高一期末)如图所示,半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上,质量为m的光滑小球P在水平外力F的作用下处于静止状态,P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ,将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90°,框架与小球始终保持静止状态,重力加速度为g,在此过程中,下列说法正确的是(　　)

A.F未转动时,地面对框架的摩擦力大小为

B.F的最小值为mgsin θ

C.框架对小球的支持力先增大后减小

D.框架对小球的支持力先减小后增大

11.(2023浙江宁波高一效实中学期中)如图所示,用筷子夹质量为m的光滑小球,两根筷子与小球球心均在竖直平面内,两根筷子和竖直方向的夹角均为θ,下列说法正确的是(　　)

A.两根筷子对小球作用力的合力的方向垂直于筷子

B.每根筷子对小球的弹力均为

C.若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球,则应增大夹角θ

D.若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球,则应减小夹角θ

12.(2023河北石家庄高一月考)如图所示,A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为l的细绳悬于O点,A球固定在O点正下方,且O、A间的距离恰为l,此时绳子所受的拉力为FT1,弹簧的弹力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2(k1>k2)的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为FT2,弹簧的弹力为F2,则下列说法正确的是(　　)

A.FT1<FT2 B.FT1>FT2

C.FT1=FT2 D.F1=F2

参考答案

分层作业22　整体法和隔离法　动态平衡问题

1.A　树枝对小鸟的作用力与小鸟的重力等值反向,所以树枝对小鸟的作用力大小不变,故A正确;小鸟所受的摩擦力Ff=mgsin θ,从A到B的过程中,θ先减小后增大,则摩擦力先减小后增大,故B错误;小鸟所受的弹力F=mgcos θ,从A到B的过程中,θ先减小后增大,则弹力先增大后减小,故C、D错误。

2.C　压力传感器A的读数为FA=mgcos θ,压力传感器B的读数为FB=mgsin θ,则当θ减小时,FA增大,FB减小。故选C。

3.D　以左边两个灯笼为整体,设水平方向BC绳子拉力为FT,则有tan θ1=,以左边第二个灯笼为研究对象,则有tan θ2=,联立可得tan θ1=2tan θ2,故D正确。

4.B　物体C受三个力,重力和两个拉力,两个拉力的合力与重力平衡,根据平衡条件可知两个拉力合力的大小等于物体C的重力大小,为定值,重物C缓慢下降的过程中,两根绳子之间的夹角不断减小,根据平行四边形定则可知拉力不断减小,故选B。

5.B　对吊炉分析受力可知,吊炉受到重力和细链的拉力两个力的作用,故A错误;将整个装置视为整体,对整体进行受力分析,由于支架完全相同且均匀分布,故桌面对每根支架的支持力大小相等,根据平衡条件得3F=mg,即F=,故B正确;将整个装置视为整体,对整体进行受力分析,由于支架完全相同且均匀分布,故桌面对每根支架的支持力大小相等,根据平衡条件可知,减小h时,每根轻杆对桌面的压力不变,故C、D错误。

6.B　对圆环受力分析如图,圆环始终处于受力平衡状态,三个力可以组成首尾相接的封闭三角形,随着圆环上升,拉力F的方向与斜面的夹角逐渐变大,如图中虚线所示,F一直增大,FN一直增大,故B正确。

7.D　力F沿斜面向上的分力Fx可能小于或大于重力,则原来斜面对物体的静摩擦力方向可能沿斜面向上或向下;若斜面倾角为θ,静摩擦力Ff=mgsin θ-Fx或Ff=mgsin θ+Fx,则增大F,Fx增大,静摩擦力可能减小或增大,选项A错误;物体对斜面的压力FN=mgcos θ+Fsin θ增大,则斜面对物体的支持力增大,故C错误;以物体和斜面整体为研究对象,竖直方向仅受重力和地面对斜面的支持力,所以地面对斜面的支持力大小不变,水平方向地面对斜面的摩擦力等于外力F,所以F增大,地面对斜面的静摩擦力一定增大,故D正确,B错误。

8.C　由于小球是缓慢移动的,可以认为小球始终处于平衡状态,设在A、B两点时绳子的拉力分别为F1、F2。在A点处,小球受到重力、拉力、支持力的作用,三个力将构成一个闭合的矢量三角形,这个三角形与△APO相似,则有,同理,在B处有,由于lAP=2lBP,所以F1=2F2,故选C。

9.AD　细绳与竖直方向的夹角为θ,物体的重力为G,对结点O受力分析,如图所示,水平方向上FTsin θ=F,竖直方向上G=FTcos θ,解得F=Gtan θ,θ增大,则F增大,故A正确,B错误;设OB绳子的拉力为FT,则有FTcos θ=G,解得FT=,θ增大,则拉力FT增大,故C错误,D正确。

10.A　小球受力情况如图甲所示,根据平衡条件有F=,以半圆形框架和小球整体为研究对象,根据平衡条件有Ff=F=,故A正确;由图乙可知,拉力顺时针转动过程中,当拉力和支持力垂直时,拉力最小,最小值为F=mgcos θ,故B错误;拉力顺时针转动过程中由图可知,框架对小球的支持力逐渐减小,故C、D错误。

甲

乙

11.C　对小球受力分析结合平衡条件可知,两根筷子对小球作用力的合力与小球的重力等大反向,即两根筷子对小球作用力的合力的方向竖直向上,故A错误;对球受力分析,受筷子对小球的两个压力、小球的重力,如图所示,在竖直方向上有2F1sin θ=mg,解得F1=F2=,故B错误;若要以同样大小的弹力夹起一更重的光滑小球,则弹力不变,mg变大,应增大夹角θ,故C正确,D错误。

12.C　以小球B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件可知,弹簧的弹力F和绳子的拉力FT的合力F合与重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,如图所示,由三角形相似可得,由于lOA=lOB,则有FT=mg,绳子的拉力FT只与小球B的重力有关,与弹簧的劲度系数k无关,则有FT1=FT2,假设AB间距离不变,由于k减小,则弹簧弹力减小,故AB间距离减小,则有F1>F2,故选C。