热点04 动态平衡-高考物理30热点最新模拟题精练

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A. 碗对甲虫的支持力逐渐增大
B. 碗对甲虫的摩擦力逐渐增大
C. 碗对甲虫的作用力逐渐减小
D. 甲虫所受的合外力逐渐减小
【参考答案】B
【名师解析】．对在碗里的甲虫进行受力分析，画出所受各力的示意图，如图所示。
设碗对甲虫的支持力与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件有：
碗对甲虫的支持力：，碗对甲虫的摩擦力：。
甲虫往上缓慢爬行，碗对甲虫的支持力与竖直方向的夹角增大，由可知，碗对甲虫的支持力N逐渐减小，由可知碗对甲虫的摩擦力逐渐增大，A错误，B正确；
碗对甲虫有摩擦力与支持力两个力作用，则碗对甲虫的作用力为这两个力的合力，根据平衡条件可知，碗对甲虫的这两个力的合力，即碗对甲虫的作用力始终等于重力，C错误；甲虫从碗内最低点缓慢往上爬行，甲虫处于动态平衡状态，合力为零，即甲虫所受的合外力始终为0，D错误。
2. （2024陕西渭南一模）静止在水平地面上的木板，上面固定一支架，在支架的端点用细线悬挂一个小球，现对小球施加一始终垂直于悬线的拉力F，将小球从竖直位置缓慢向上移动，直到悬线与竖直方向的夹角θ=60°为止。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F不断增大
B. 细线的拉力不断变大
C. 地面对木板的摩擦力不断变大
D. 地面对木板的支持力不断变小
【参考答案】AD
【名师解析】
设绳子拉力为T，小球重力为G。
A．根据平衡条件得
可得
因为增大，所以F增大。故A正确；
因为
可知，增大，T减小，细线的拉力不断变小，B错误；
把他们看成一个整体，整体受到得水平外力等于摩擦力，水平外力
增大到60°，先增大后减小，摩擦力先增大后减小，故C错误；
把他们看成一个整体，竖直方向上有
所以地面对木板的支持力N不断变小，故D正确。
3. (2024山西晋城期末) 如图所示，粗糙地面上有一上表面光滑的斜面，斜面上有一个重力为70N的小球，被轻绳拴住悬挂在天花板上。已知绳子与竖直方向的夹角为45°，斜面倾角为37°，sin37°=0.6整个装置处于静止状态。现用外力推斜面向右缓慢移动微小距离，则（ ）
A. 推动前，斜面对小球的支持力大小为50N
B. 推动前，轻绳对小球的拉力大小为30N
C. 推动过程中，斜面对小球的支持力逐渐变大
D. 推动过程中，轻绳对小球的拉力逐渐变大
【参考答案】AC
【名师解析】
推动前，对小球受力分析，如图

由平衡条件可得
，
联立，解得
故A正确；B错误；
CD．外力推斜面向右缓慢移动微小距离,则轻绳与竖直方向夹角变大，三力平衡的动态图如图

由图可知，斜面对小球的支持力逐渐变大，轻绳对小球的拉力逐渐变小。故C正确；D错误。
4. （2024浙江舟山期末）如图所示，固定半球形凹槽内壁粗糙程度相同，一滑块静止于凹槽左侧某处。现用力F拉滑块，使滑块在过球心的竖直平面内沿圆弧缓慢运动至右侧顶端，力F始终沿圆弧切线方向。下列说法正确的是（ ）
A. 力F先增大后减小B. 力F一直增大
C. 力F先减小后增大D. 力F一直减小
【参考答案】A
【名师解析】
设滑块所处位置与半球形圆心连线与竖直方向的夹角为，在凹槽左侧运动过程中，以滑块为对象，根据受力平衡可得
又
联立可得
由于该过程，逐渐减小，逐渐增大，逐渐减小，则力逐渐增大；在凹槽右侧运动过程中，以滑块为对象，根据受力平衡可得
又
联立可得
其中
可知当时，力有最大值，则滑块在凹槽右侧运动过程中，力先增大后减小；综上分析可知，整个运动过程中，力先增大后减小。故选A。
5. (2024陕西宝鸡期末)如图所示，用轻质细绳悬挂一质量为的小球，再对小球施加一个力，使小球平衡时悬线绷紧且与竖直方向夹角（已知，重力加速度为），则所加力的最小值为（ ）

A. B. C. D.
【参考答案】C
【名师解析】
以小球为研究对象，受力分析如图所示

小球受重力mg、绳拉力FT、外力F。根据平衡条件知F与FT合力与mg等大反向。即F与FT的合力为
在合力一定，其一分力FT方向一定的前提下，另一分力的最小值条件是F垂直于绳所在直线向上，则有
解得
故选C。
6. （2024海南海口市质检） 如图所示，轻弹簧上端固定，下端悬挂一小球静止，弹簧伸长量为。 在同一竖直平面内对小球施加拉力F，使弹簧伸长量保持为 缓慢地将弹簧向右拉到水平位置，设拉力F 与竖直方向间的夹角为。 该过程中（ ）
A. 角最大为60°B. 角最小为30°
C. F一直减小，先减小后增大D. F一直增大，先增大后减小
【参考答案】D
【名师解析】
轻弹簧上端固定，下端悬挂一小球静止，弹簧伸长量为。在同一竖直平面内对小球施加拉力F，使弹簧伸长量保持为则弹力大小为，对小球受力分析如图所示

同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，使弹簧伸长量保持不变，弹力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置，F一直增大，先增大后减小，根据几何关系可知当
此时最大为30°。故选D。
7. （2024广东惠州第三次调研）如图（a）所示，野营三脚架由三根对称分布的轻质细杆构成（忽略细杆重力），炊具与食物的总质量为m，各杆与水平地面的夹角均为60°。盛取食物时，用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图（b）所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）

A. 拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力沿水平方向
B. 拉动吊绳过程中，吊绳上的拉力大小不变
C. 烹煮食物时，细杆对地面的作用力大小均为mg
D. 烹煮食物时，三根细杆受到地面的摩擦力方向相同
【参考答案】B
【名师解析】．拉动吊绳过程中，节点受到竖直向下的绳子拉力、斜向上的的绳子拉力，以及铁钩对吊绳的作用力，在拉动吊绳过程中，斜向上的的绳子拉力的方向改变，根据共点力平衡可知铁钩对吊绳的作用力方向斜向上且不断变化，故A错误；
拉动吊绳过程中，炊具与食物受力平衡，故绳子的拉力等于炊具与食物的重力，故大小不变，故B正确；
根据共点力平衡有
可得
烹煮食物时，各杆对地面的压力大小均为，故C错误；
烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为
故D错误。
8. （2024河北衡水名校协作体期末联考）如图所示，某同学做机器小蜘蛛爬行模拟实验。小蜘蛛可沿竖直面内四分之一圆弧从底部O向顶部A缓慢爬行，同时小蜘蛛受到水平向右恒定风力的作用。则小蜘蛛从O向A爬行的过程中（ ）
A. 受到的摩擦力一直增大B. 受到的摩擦力一直变小
C. 受到的弹力先增大后减小D. 受到的弹力一直增大
【参考答案】C
【名师解析】
取圆弧上任意位置对小蜘蛛进行受力分析，如图所示
小蜘蛛缓慢爬行，即小蜘蛛的速度不变。根据平衡条件有
整理得
其中，故蜘蛛受到的弹力先增大后减小。沿切线方向，根据平衡条件有
整理得
在最低点时，，此时蜘蛛受到的摩擦力大小与风力大小相等，方向水平向左。当时，蜘蛛受到的摩擦力为零，当蜘蛛位于最高点时，，蜘蛛受到的摩擦力大小等于重力的大小，方向竖直向上。故蜘蛛受到的摩擦力先减小后增大。故选C。
9. .(2024广东中山高一期末)目前，我市每个社区均已配备了公共体育健身器材，如图所示器材为一秋千，用两根等长轻绳将一座椅悬挂在竖直支架上等高的两点。由于长期使用，导致两根支架向内发生了微小倾斜，如图中虚线所示，但两悬挂点仍等高。座椅静止时用F表示两轻绳对座椅拉力的合力，F1表示单根轻绳对座椅拉力的大小，则（ ）
A. F不变，F1变小B. F不变，F1变大
C. F变小，F1变小D. F变大，F1变大
【参考答案】A
【名师解析】
由于座椅处于静止状态，其所受合力为零，故两轻绳对座椅拉力的合力F与座椅的重力等大反向；两支架向内微小倾斜，两轻绳的夹角减小，两轻绳对座椅拉力的合力F与座椅的重力等大反向，F不变；设绳子与竖直方向的夹角为，由平衡条件得
得
可得两分力F1随着夹角的减小而减小，选项A正确，选项BCD错误。
10. （2024年1月安徽联考）如图所示，轻绳1两端分别固定在M、N两点（N点在M点右上方），轻绳1上套有一个轻质的光滑小环O，质量为m的物块P通过另一根经绳2悬挂在环的下方，处于静止状态，。现用一水平向右的力F缓慢拉动物块，直到轻绳2与连线方向垂直。已知重力加速度为g。下列说法错误的是（ ）
A. 施加拉力F前，轻绳1的张力大小为
B. 物块在缓慢移动过程中，轻绳2的延长线始终平分
C. 物块在缓慢移动过程中，轻绳2的张力越来越大
D. 物块在缓慢移动过程中，经绳1的张力可能先增大后减小
【参考答案】D
【名师解析】
施加拉力F前，以小环O为对象，受到轻绳2的拉力等于物块P的重力，竖直方向根据受力平衡可得
解得轻绳1的张力大小为
故A正确，不满足题意要求；
B．物块在缓慢移动过程中，以小环O为对象，由于小环O两侧轻绳1的张力大小总是相等，则小环O两侧轻绳1的张力合力沿平分线上，根据受力平衡可知，轻绳2的延长线始终平分，故B正确，不满足题意要求；
C．物块在缓慢移动过程中，轻绳2与竖直方向的夹角逐渐增大，以物块为对象，根据受力平衡可得
可知
可知轻绳2的张力越来越大，故C正确，不满足题意要求；
物块在缓慢移动过程中，由于M、N之间的轻绳1长度不变，根据数学知识可知，小环O的运动轨迹为椭圆，M、N为椭圆的两个焦点；当轻绳2与连线方向垂直时，小环O刚好位于椭圆的短轴顶点上，根据椭圆知识可知此时最大，则此过程逐渐增大，以小环O为对象，根据受力平衡可得
可得
可知此过程经绳1的张力一直增大，故D错误，满足题意要求。