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    09平衡问题的动态分析--2024届高考物理重要模型图专练(全国通用)

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    09平衡问题的动态分析--2024届高考物理重要模型图专练(全国通用)

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    这是一份09平衡问题的动态分析--2024届高考物理重要模型图专练(全国通用),共26页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
    一、单选题
    1.如图水平横杆换成两根竖直杆,将A、B两点分别系在两根竖直杆上,并将O点换成一个可沿AB滑动的光滑小挂钩,如果只人为改变一个条件,当灯笼静止时,下列说法正确的是( )

    A.绳的右端上移到B′,绳子拉力变大
    B.将右边的竖直杆右移一些,绳子拉力变大
    C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小
    D.若换挂质量更大的灯笼,则小挂钩右移
    2.如图所示,轻杆OA通过铰链固定在竖直墙面上的O点,轻质弹簧一端固定在竖直墙面上的B点,另一端与轻杆A端连接。将一个小沙桶用轻质绳拴在轻杆的A端,装入一些沙子,平衡时,弹簧和轻杆的夹角θ为锐角。现让沙桶里的部分细沙缓慢漏出、直到弹簧和轻杆之间的夹角变为钝角,下列说法正确的是( )

    A.轻杆的弹力不变
    B.轻杆的弹力一直减小
    C.弹簧可能先处于伸长状态,后处于压缩状态
    D.弹簧中的弹力逐渐增大
    3.如图所示,跨过光滑定滑轮的轻绳a一端竖直悬挂物块A,另一端与轻绳b拴接于O点,b的另一端连接水平地面上的物块B且竖直,用与水平方向成角的力F作用在O点,两物块均静止,两绳各部分均伸直,且定滑轮右侧的轻绳a与竖直方向的夹角也为。现将F从图示的位置顺时针缓慢转动的过程中(结点O的位置始终保持不变),下列说法正确的是( )
    A.轻绳a上的拉力逐渐增大B.轻绳b上的拉力逐渐增大
    C.力F先减小后增大D.物块B对地面的压力逐渐减小
    4.2023年12月4日,陇东~山东±800千伏特高压直流输电工程(甘肃段)铁塔组立首基试点在庆阳市西峰区什社乡N0003号塔举行,标志着该工程正式进入铁塔组立阶段。如图所示为相邻铁塔间某根输电线的示意图,C点为该段输电线的最低点,输电线质量分布均匀,关于从A点到C点输电线上张力大小的变化情况,下列说法正确的是( )
    A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大
    5.如图所示,轻质电线AB下端有一盏电灯,用不计伸长的轻质绳子BC系于B点将其拉离墙壁,在保证电线AB与竖直墙壁的夹角θ不变的情况下,使绳BC由水平方向逐渐向上转动至竖直方向,则电线AB上的拉力F1和绳BC上的拉力F2的变化情况是( )
    A.F1逐渐减小,F2先减小后增大B.F1逐渐减小,F2逐渐减小
    C.F1先增大后减小,F2逐渐减小D.F1逐渐增大,F2先减小后增大
    6.如图所示,用一段绳子把轻质滑轮吊装在A点,一根轻绳跨过滑轮,绳的一端拴在井中的水桶上,人用力拉绳的另一端,滑轮中心为O点,人所拉绳子与OA的夹角为,拉水桶的绳子与OA的夹角为。人拉绳沿水平地面向左运动,把井中质量为m的水桶缓慢提上来,人的质量为M,重力加速度大小为g,在此过程中,以下说法正确的是( )
    A.不一定等于
    B.吊装滑轮的绳子上的拉力逐渐变大
    C.地面对人的摩擦力逐渐变小
    D.地面对人的支持力逐渐变大
    7.如图所示,有一总质量为M的缆车在缆绳的作用下静止在空中,缆车两边的缆绳与水平方向的夹角均为。已知重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
    A.此时缆绳的拉力大小为2Mg
    B.此时缆绳的拉力大小为
    C.若两边的缆绳与水平方向的夹角增大,则缆绳上的拉力将减小
    D.若两边的缆绳与水平方向的夹角增大,则缆绳上的拉力不变
    8.如图所示,用竖直木板挡住放在光滑斜面上的小球A,A受的重力为G,整个装置静止在水平面上。设斜面和木板对小球A的弹力大小分别为和,保持木板竖直,在斜面的倾角缓慢减小的过程中,A受力的变化情况是( )
    A.增大,减小B.减小,增大
    C.减小,减小D.增大,增大
    9.我们常用支架与底板垂直的两轮手推车搬运货物。如图甲所示,将质量为的货物平放在手推车底板上,此时底板水平;缓慢压下把手直至底板与水平面间的夹角为60°。不计货物与支架及底板间的摩擦,重力加速度为,下列说法正确的是( )
    A.当底板与水平面间的夹角为30°时,底板对货物的支持力为
    B.当底板与水平面间的夹角为30°时,支架对货物的支持力为
    C.压下把手的过程中,底板对货物的支持力一直减小
    D.压下把手的过程中,支架对货物的支持力先增大再减小
    10.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中。若撤去,则木块受到的合力为( )
    A.6N,方向向左B.6N,方向向右
    C.0D.2N,方向向右
    二、多选题
    11.如图所示,表面光滑的球B被夹在竖直墙壁与三角形斜劈A之间处于静止状态,现将A缓慢向左平移(球B未落地),此过程中,下列说法正确的是( )
    A.球B对斜劈A的压力逐渐增大
    B.球B对斜劈A的压力大小不变
    C.球B对墙壁的压力逐渐减小
    D.球B对墙壁的压力大小保持不变
    12.如图所示,质量为m的小球A和质量为2m的物块B用跨过光滑定滑轮的细线连接,物块B放在倾角为的斜面体C上,刚开始都处于静止状态,现用水平外力F将A小球缓慢拉至细绳与竖直方向夹角,该过程物块B和斜面C始终静止不动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力(已知,)。则下列说法正确的是( )
    A.水平外力F逐渐减小
    B.物块B和斜面C之间的摩擦力先减小后增大
    C.斜面C对地面的压力逐渐减小
    D.物块B和斜面C之间的摩擦因数一定小于等于0.5
    13.如图所示,可在竖直平面内自由转动的轻杆一端固定于天花板上的O点,另一端Q固定一小球,穿过O点正下方光滑小孔P的轻质细线将一物块和小球相连。初始时刻,在沿细线PQ方向的外力F作用下,小球静止,。现通过外力F将小球向右上方缓慢拉过一段距离(轻杆未撞到天花板,物块未撞到小孔),运动过程中保持F始终沿细线PQ方向,忽略一切摩擦,下列说法正确的是( )
    A.小球缓慢运动过程中,细线对小球的拉力恒定不变
    B.小球缓慢运动过程中,作用于小球的外力F大小逐渐减小
    C.小球缓慢运动过程中,轻杆对小球的作用力大小不变
    D.小球缓慢运动过程中,小孔对细线的作用力大小逐渐减小
    14.如图所示,一轻杆竖直固定在水平天花板上,杆的另一端装一轻质光滑滑轮;一根轻绳跨过滑轮一端挂质量为m的物体,另一端固定在天花板上A点,且绳与天花板的夹角为30°,绳与杆在同一竖直平面内,重力加速度为g,关于轻杆对滑轮的作用力F,正确的是( )
    A.F大小为mg,方向斜向右上与杆夹角60°
    B.F大小为,方向水平向右
    C.仅将A点左移少许,F大小增大
    D.仅将A点左移少许,F大小减小
    15.如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C 点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( )
    A.B与水平面间的摩擦力增大
    B.地面对 B的弹力减小
    C.悬于墙上的绳所受拉力不变
    D.A、B静止时, 图中、、三角始终相等
    16.在没有起重机的情况下,工人要将油桶搬运上汽车,常常用如图所示的方法。已知油桶重力大小为G,斜面的倾角为。当工人对油桶施加方向不同的推力F时,油桶始终处于匀速运动状态。假设斜面与油桶的接触面光滑,关于油桶受力正确的是( )
    A.若力F沿水平方向,F的大小为
    B.若力F沿水平方向,斜面对油桶的支持力大小为
    C.F由水平逐渐变为竖直向上的方向的过程中,斜面对油桶的支持力先减小后增大
    D.F由水平方向逐渐变为竖直向上的方向的过程中,推力F先减小后增大
    三、填空题
    17.有甲、乙两根完全相同的轻绳,甲绳A、B两端按图a的方式固定,然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于甲轻绳上,当滑轮静止后,设甲绳的张力大小为T1;乙绳D、E两端按图b的方式固定,然后将同样的动滑轮且挂有质量为M的重物挂于乙轻绳上,当滑轮静止后,设乙绳的张力大小为T2。现甲绳的B端缓慢向下移动至C点,乙绳的E端缓慢向右移动至F点,在两绳的移动过程中,T1大小变化情况是 ,T2大小变化情况是

    18.如图,“人字梯”是日常生活中常见的一种登高工具,使用时四根梯杆与地面间的夹角总保持相等。现有一个人站在“人字梯”的最高处,当梯杆与地面间的夹角变大时,则:
    “人字梯”对地面的压力 (增大、减小、不变)
    地面对每根梯杆的作用力 (增大、减小、不变)
    地面对每根梯杆的摩擦力 (增大、减小、不变)
    19.如图所示,一木块处在水平面上,在水平力、的作用下处于静止状态。当撤去后,木块处于 状态(选填“静止”或“运动”),地面对木块的摩擦力 N,方向 。
    20.在倾角为的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜面及挡板间均无摩擦,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中力的大小变化情况:

    (1)斜面对球的支持力逐渐 。
    (2)挡板对小球的弹力先 后 。
    (3)规律总结:动态平衡可采用: 、 方法分析处理(回答两种方法即可)。
    四、解答题
    21.如图所示是锻炼臂力的健身器材,当人竖直向下用力拉动滑轮下面的吊环时,钢丝绳会牵引重物组件沿滑杆竖直向上滑动。若人缓慢将m=13kg重物组件拉到图示位置时,人的拉力F=400N,此时ɑ=74°,β=53°。吊环、动滑轮、钢丝绳的质量及钢丝绳与动滑轮间的摩擦均忽略不计,g取10m/s²,cs37°=sin53°=0.8,cs53°=0.6。试求:
    (1)此时钢丝绳的拉力大小;
    (2)重物组件与竖直滑杆间的动摩擦因数。
    22.如图,将质量的圆环套在固定的水平直杆上,环的直径略大于杆的截面直径,环与杆间动摩擦因数。现对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角的拉力F。(取,,)
    (1)若逐渐增大拉力,当拉力为时,圆环沿杆做匀速直线运动,求的大小;
    (2)继续增大拉力,当拉力增大为时,圆环再次做匀速直线运动,求的大小;
    (3)请进一步分析,当静止的环受到的拉力F方向不变,大小分别在下列三个不同的范围,判断圆环处于静止状态还是运动状态。
    ①;②;③(本小题只需写出结果,不需写出解题过程)
    23.如图所示,PQN为互成直角的挡板,PQ光滑竖直,NQ粗糙水平,光滑球A的半径,质量,边长,质量的正方体物块B在图示位置处于静止状态,物块与挡板NQ面的动摩擦因数,OD与竖直方向的夹角,重力加速度,,,试求:
    (1)挡板NQ对物块B的支持力,摩擦力和PQ对球A的弹力分别是多少?
    (2)若将物块B沿挡板NQ水平向左缓慢移动,移动过程中球A对挡板PQ和物块B的压力大小如何变化,为保持球A和物块B处于平衡状态,物块B向左移动的最大距离是多少?
    24.如图所示,两根直木棍和相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个半径、质量的水泥圆筒从木棍的上部恰好能匀速滑下,已知两木棍间距,与水平面的夹角。(,,,,取)。求:
    (1)两根直木棍对水泥圆筒弹力的合力及摩擦力的合力的大小;
    (2)每根直木棍与水泥桶间的动摩擦因数;
    (3)若拉着水泥圆筒使其沿直木棍匀速向上运动,所需最小拉力?
    25.在某露天场所,用三根绳子将一盏灯悬挂在空中,如图所示。已知这盏灯的质量,AP绳与竖直线的夹角,BP绳水平。求:
    (1)AP绳与BP绳上的拉力大小;
    (2)保持BP绳水平,使P点缓慢向右移动,AP绳与BP绳上的拉力如何变化?
    参考答案:
    1.B
    【详解】如图所示,因为挂钩是光滑的,所以两段绳子上的拉力相等,合力竖直向上,绳子与竖直方向夹角也相等,设两段绳子与竖直方向夹角为θ,绳长为L,两个杆间的距离为d,如图所示

    根据几何关系可知

    其中

    联立可得
    对物体进行受力分析,可得
    AC.无论绳子右端上移还是下移,两端点高度差如何变化,只要L、d不变,绳子与竖直方向夹角保持不变,绳子的拉力不变,故AC错误;
    B.若将右边的竖直杆右移一些,两杆间的距离d增大,绳子与竖直方向夹角θ增大,绳子拉力变大,故B正确;
    D.若换挂质量更大的灯笼,绳子拉力增大,但小挂钩的位置不会移动,故D错误。
    故选B。
    2.B
    【详解】CD.杆有铰链,力一定沿着杆的方向,根据分析,杆的力沿着OA方向,弹簧的弹力沿着AB方向才能受力平衡,故弹簧一直处于伸长状态。弹簧和轻杆的夹角θ为锐角变为钝角的过程中,弹簧的长度缩短,所以弹簧的弹力逐渐减小,故CD错误;
    AB.根据力三角形和几何三角形相似
    沙子逐渐漏出时,重力减小,OA、OB的长度均不变,故轻杆的弹力一直减小,故A错误,B正确。
    故选B。
    3.C
    【详解】A.轻绳上拉力始终等于物块的重力,大小不变,故A错误;
    BCD.对点受力分析,如图所示
    由矢量三角形可知,从图中所示的状态顺时针转动的过程中,力先减小后增大,轻绳的拉力减小,则物块B对地面的压力增大,故C正确,BD错误。
    故选C。
    4.B
    【详解】由于从A点到C点,张力的水平分量保持不变,而输电线与水平方向夹角逐渐减小,因此张力逐渐减小。
    故选B。
    5.A
    【详解】对电灯受力分析,然后做出力的矢量三角形,如图所示
    由图可知BC上的力F2先减小再增加,AB上的拉力F1一直减小。
    故选A。
    6.D
    【详解】AB.水桶慢慢上升,绳子拉力始终等于水桶的重力,对滑轮受力分析可得

    垂直于方向有
    可得
    沿方向有
    故始终等于,吊装滑轮的绳子上的拉力不变,故AB错误;
    C.对人受力分析可得

    水平方向有
    其中
    人拉绳沿水平地面向左运动,逐渐增大,故地面对人的摩擦力逐渐变大,故C错误;
    D.竖直方向有
    地面对人的支持力为
    故地面对人的支持力逐渐增大,故D正确。
    故选D。
    7.C
    【详解】AB.根据题意,设缆绳的拉力大小为T,根据共点力平衡有
    可得此时缆绳的拉力大小为
    故AB错误;
    CD.由AB分析可得
    可知,若两边的缆绳与水平方向的夹角增大,增大,则缆绳上的拉力将减小,故C正确,D错误。
    故选C。
    8.C
    【详解】以A球对象,其受力如图所示
    根据受力平衡可得

    当减小时,增大, 减小,则、均减小。
    故选C。
    9.C
    【详解】AB.设底板对货物的支持力为,支架对货物的支持力为,当底板与水平面间的夹角为30°时,货物的受力如图所示
    由平衡条件得
    解得
    故AB错误;
    CD.压下把手的过程中,货物的受力情况如图所示
    则底板对货物的支持力一直减小,支架对货物的支持力一直增大,故D错误,C正确。
    故选C。
    10.C
    【详解】根据平衡条件可得
    f=F1-F2=10N-2N=8N
    则物体与地面间的最大静摩擦力大于等于8N, 撤去F1后,物体受到重力、支持力、摩擦力以及F2的作用, 由于力F1等于2N,2N小于最大静摩擦力,木块仍处于静止状态,合力为零。
    故选C。
    11.BD
    【详解】初始球B处于静止状态,球B受到竖直向下的重力,墙壁水平向左的弹力,垂直斜面向上的支持力保持静止。将A缓慢向左平移过程中,球B受到的重力不变,墙壁对球B的弹力、斜面对球B的支持力的方向均不变,则墙壁对球B的弹力大小、斜面对球B的支持力大小也不变,根据牛顿第三定律,球B对斜劈A的压力保持不变,球B对墙壁的压力大小保持不变。
    故选BD。
    12.BC
    【详解】A.对小球A受力分析,设绳子与竖直方向夹角为α,根据平衡条件
    绳拉力
    α从0到60°,可知拉力T逐渐增大,水平外力F逐渐增大,故A错误;
    B.当绳子与竖直方向夹角α=0时,绳子拉力最小
    Tmin=mg
    此时斜面C对B的静摩擦力方向沿斜面向上,大小为
    f=2mgsin37°-Tmin
    解得
    f=0.2mg
    当绳子与竖直方向夹角
    α=β=60°
    时,绳子拉力最大
    解得
    Tmax=2mg
    此时斜面C对B的静摩擦力方向沿斜面向下,大小为
    f'=Tmax-2mgsin37°
    解得
    f′=0.8mg
    当绳子拉力
    T=2mgsin37°
    解得
    T=1.2mg
    斜面C对B的静摩擦力为零,可知物块B和斜面C之间的摩擦力先减小后增大,故B正确;
    C.以B、C为整体,竖直方向,根据受力平衡
    Tsinθ+N地=(mB+mC)g
    由于拉力T逐渐增大,根据牛顿第三定律可知斜面C对地面的压力逐渐减小,故C正确;
    D.当绳子与竖直方向夹角α=β=60°时,绳子拉力最大,斜面C对B的静摩擦力最大,则有
    fmax=0.8mg

    fmax≤μN=μ×2mgcs37°
    联立可得
    μ≥0.5
    可知物块B和斜面C之间的摩擦因数一定大于等于0.5,故D错误。
    故选BC。
    13.CD
    【详解】A.通过外力F将小球向右上方缓慢拉过一段距离,小球、物块均处于静止状态,对物块受力分析,细线对物块的拉力与物块的重力平衡,同一绳上拉力相等,故细线对小球的拉力大小不变,等于物块的重力,小球缓慢运动过程中,绳子拉力方向发生变化,故细线对小球的拉力是变的,故A错误;
    BC.外力F与细线的拉力的合力、小球的重力、轻杆对小球的作用力使小球处于平衡状态,这三个力围成的矢量三角形与△OPQ相似,外力F将小球向右上方缓慢拉过一段距离过程中,根据对应边成比例可知
    所以轻杆对小球的作用力大小不变,作用于小球的外力F大小逐渐增大。故B错误,C正确;
    D.小球缓慢运动过程中,小孔两侧绳子夹角逐渐增大,绳子拉力不变,等于物块的重力,根据力的合成可知,小孔对细线的作用力大小与两侧绳子合力大小相等,逐渐减小,故D正确。
    14.AC
    【详解】AB.定滑轮受两段绳子的压力和杆的拉力,分析如图所示
    由于两段绳子是同一条绳子,力相等,且夹角为120°,故两力合力等于绳子张力
    F合=T=mg
    由平衡得
    F=T=mg
    由几何关系得方向斜向右上与杆夹角为60°,故A正确,B错误;
    CD.根据AB项分析可知,若仅将A点左移少许,则绳与天花板的夹角变小,两绳子之间夹角变小,设为,有
    F合=2Tcs
    减小,则cs增大,绳子张力不变,两绳子合力变大,根据平衡可知,F大小增大,故C正确,D错误。
    故选AC。
    15.AD
    【详解】AB.以A为对象,绳子拉力大小一直等于A的重力,保持不变;以B为对象,设与物块B连接的细绳与水平方向夹角为,根据受力平衡可得

    现将物块B移至C 点后,减小,又不变,可知B与水平面间的摩擦力增大,地面对 B的弹力增大,故A正确,B错误;
    CD.A、B静止时,以滑轮为对象,由于连接A、B两物体的绳子拉力大小相等,根据受力平衡可知,连接滑轮和O点绳子拉力方向在连接A、B两物体的绳子的角平分线上,则有
    由于连接A、B两物体的绳子拉力大小不变,物块B移至C 点后,连接A、B两物体的绳子的夹角变大,则连接A、B两物体的绳子拉力的合力减小,悬于墙上的绳所受拉力减小,故C错误,D正确。
    故选AD。
    16.BD
    【详解】AB.根据题意,若力F沿水平方向,对油桶受力分析,如图甲所示
    由平衡条件有

    解得

    故A错误、B正确;
    CD.根据题意,F由水平方向逐渐变为竖直向上的方向的过程中,受力如图乙所示
    由图可知,斜面对油桶的支持力逐渐减小,推力F先减小后增大,故C错误,D正确。
    故选BD。
    17. 不变 变大
    【详解】[1]对甲图设绳子总长为L,两堵竖直墙之间的距离为d,左侧绳长为L1,右侧绳长为L2.由于绳子上的拉力处处相等,所以两绳与竖直方向夹角相等,设为θ,则由几何知识,得:
    d=L1sinθ+L2sinθ=(L1+L2)sinθ

    L1+L2=L
    得到
    当绳子右端慢慢向下移时,d、L没有变化,则θ不变。绳子的拉力大小为T1,重物的重力为G;以滑轮为研究对象,根据平衡条件得
    2T1csθ=G
    解得
    可见,当θ不变时,绳子拉力T1不变;
    [2]对乙图,当绳子的右端从E向F移动的过程中,由于绳子的长度不变,所以两个绳子之间的夹角增大,由于两个绳子的合力大小等于物体的重力,方向与重力的方向相反,所以当两个绳子之间的夹角增大时,绳子的拉力之间的夹角增大,根据
    2T2csθ=G
    所以绳子的拉力T2增大。
    18. 不变 减小 减小
    【详解】[1]以人和“人字梯”为整体,整体的重力保持不变,可知“人字梯”对地面的压力保持不变;
    [2][3]设地面对每根梯杆的支持力为,摩擦力为,梯杆与地面间的夹角为,则有
    可得
    当梯杆与地面间的夹角变大时,由于地面对每根梯杆的支持力保持不变,可知摩擦力减小,根据
    可知地面对每根梯杆的作用力减小。
    19. 静止 5 向右
    【详解】[1][2][3]撤去F1前,木块静止,说明木块所受的静摩擦力大小
    F静=F1-F2=7N
    方向向左,也说明了最大静摩擦力
    F静max≥7N
    当撤去F1后,在F2作用下木块有向左运动的趋势,地面给木块的静摩擦力方向变为向右,大小
    f=F2=5N
    小于最大静摩擦力,故木块仍保持静止。
    20. 减小 减小 增大 图解法 解析法/相似三角形
    【详解】(1)[1]以小球为对象,受到重力、斜面支持力和挡板支持力,将与合成为,如图所示

    小球一直处于平衡状态,故与合成的合力一定与重力等大、反向、共线。从图中可以看出,斜面对球的支持力逐渐减小。
    (2)[2][3]由受力图可以看出,挡板对小球的弹力先减小后增大。
    (3)[4][5]规律总结:动态平衡可采用:图解法、解析法分析处理。
    21.(1)250N;(2)0.1
    【详解】(1)对动滑轮
    解得
    (2)对组件受力正交分解得

    解得
    22.(1);(2);(3)①静止状态;②运动状态;③静止状态
    【详解】(1)逐渐增大拉力,当拉力为时,圆环沿杆匀速运动,此时横杆对环有向上的弹力,由平衡知识可知
    解得
    (2)当拉力继续增大为时,环还是匀速运动,此时横杆对环有向下的弹力,由平衡知识可知
    解得
    (3)①当时,则
    圆环处于静止状态;
    ②当时,则
    圆环处于运动状态;
    ③当时,则
    圆环处于静止状态。
    23.(1),,;(2)球A对挡板和物块B的压力均增大,
    【详解】(1)根据题意,对球A受力分析,如图所示
    由平衡条件有

    解得

    对球和物块整体受力分析,如图所示
    由平衡条件可得

    (2)对受力分析,如图所示
    当物块向左移动时角增大,和增大,根据力作用的相互性知,球对挡板和物块的压力均增大。初始状态物块与挡板的距离为
    解得
    临界时
    此时

    物块与挡板的距离
    物块向左移动的最大距离
    24.(1)F弹合=80N,f合=60N;(2)0.45;(3)96N
    【详解】(1)从右侧视角分析,在沿斜坡方向有
    f合=mgsinα
    垂直与斜坡方向有
    F弹合=mgcsα
    解得
    f合=60N,F弹合=80N
    (2)从BD→AC视角分析,受力示意图如图所示
    图中θ角满足
    所以
    θ=53°

    2Ncsθ=mgcsα
    解得
    所以动摩擦因数为
    (3)从右侧视角受力分析,如图所示
    因木棍提供的支持力合成为2Ncsθ,摩擦力合成为
    故两个力的合力方向固定,图中β角满足

    β=37°
    现问题变为“物体受重力、木棍提供的力和拉力三力平衡,拉力最小值为多少”,根据力学平衡的矢量三角形得
    Fmin=mgsin(α+β)
    解得
    Fmin=96N
    25.(1),;(2)AP绳上的拉力变大,BP绳上的力变大
    【详解】(1)根据平衡条件可知AP绳上的拉力

    (2)保持BP绳水平,使P点缓慢向右移动,变大,根据(1)中表达式AP绳上的拉力变大,BP绳上的力变大。

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