高考物理一轮复习讲义高考物理一轮复习讲义专题提升练3　动态平衡问题　平衡中的临界和极值问题

这是一份高考物理一轮复习讲义高考物理一轮复习讲义专题提升练3　动态平衡问题　平衡中的临界和极值问题，共9页。试卷主要包含了5mg等内容，欢迎下载使用。
1.L形支架AOB表面光滑，轻弹簧一端固定在支架OA上，另一端连接物块C，现将支架平放在桌面上，让其绕O点逆时针方向缓慢旋转至OB竖直，如图所示，在转动过程中(A)
A.物块C对OB的压力逐渐减小
B.物块C对OB的压力先增大后减小
C.弹簧的弹力逐渐减小
D.弹簧的长度先减小后增大
解析 物块随OB缓慢转过一个小角度，其受力分析如图所示，支持力FN=mgcs θ，θ增大，支持力FN减小，根据牛顿第三定律可得，物块C对OB的压力逐渐减小，A项正确，B项错误；弹簧弹力F=mgsin θ，由于缓慢移动，则物体处于静止状态，θ增大，则弹力增大，弹簧处于压缩状态，则弹簧长度减小，C、D两项错误。
2.(2025·南阳模拟)如图所示，在竖直光滑墙壁和光滑挡板之间放置一个光滑的球，挡板可绕O点在竖直平面内转动。开始时该系统处于静止状态，现将挡板沿顺时针方向缓慢转动，在挡板转到水平的过程中，下列说法正确的是(B)
A.球受到墙壁的弹力逐渐增大
B.球受到墙壁的弹力逐渐减小
C.球受到的合外力逐渐增大
D.球受到的合外力逐渐减小
解析 对球受力分析，受重力mg、墙壁的弹力F1、挡板的支持力F2，如图所示，挡板沿顺时针方向缓慢转动，在挡板转到水平的过程中，球受力平衡，由力的平衡条件可知球受到墙壁的弹力逐渐减小，球受到的合外力不变，始终为零，B项正确。
3.如图所示，质量M=1 kg的斜劈放置在水平地面上，将质量m=1 kg的物块放置在斜劈上，并在物块上施加垂直于斜劈斜面的力F，使物块和斜劈均处于静止状态。已知斜劈的倾角为37°，斜劈与木块、地面间的动摩擦因数均为0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cs 37°=0.8。则力F的大小范围为(A)
A.4 N≤F≤50 NB.4 N≤F≤25 N
C.2 N≤F≤50 ND.2 N≤F≤25 N
解析 对物块受力分析如图甲所示，则有μ(F+mgcs 37°)≥mgsin 37°，解得F≥4 N；将物块与斜劈视为整体，其受力分析如图乙所示，则有Fsin 37°≤μ[Fcs 37°+(M+m)g]，解得F≤50 N，A项正确。
4.(2025·保定模拟)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，且小球静止，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。下列说法正确的是(D)
A.小球受到3个力作用
B.当θ增大时，筷子对小球的作用力增大
C.当θ减小时，筷子对小球的作用力增大
D.筷子对小球的最小压力是mg2(μcs θ-sin θ)
解析 小球受到重力，两根筷子的压力，两根筷子的摩擦力，共5个力作用，A项错误；无论θ增大还是减小，只要小球不掉下来，筷子对小球的作用力，一定与重力等大反向，B、C两项错误；小球的受力如图所示，筷子对小球的压力最小时，小球受到的摩擦力等于最大静摩擦力，由平衡条件得，mg+2Fminsin θ=2Ffcs θ，Ff=μFmin，由两式解得Fmin=mg2(μcs θ-sin θ)，D项正确。
5.(2025·济南模拟)如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则(B)
A.b对c的压力可能减小
B.b对c的摩擦力可能增大
C.地面对c的摩擦力可能增大
D.地面对c的支持力可能减小
解析 对a与沙子受力分析，受重力、绳的拉力两个力的作用，两个力的合力一直为零，沙子缓慢流出的过程中，a与沙子的总重力减小，可知绳的拉力T减小，对b进行受力分析，c对b的支持力为FN=mbgcs θ，由牛顿第三定律可知b对c的压力保持不变，A项错误；若开始时绳子拉力小于物块b的重力沿斜面向下的分力，则c对b的摩擦力方向平行斜面向上，根据受力平衡可得mbgsin θ=f+T，当拉力T减小时，c对b的摩擦力增大，根据牛顿第三定律可知b对c的摩擦力也增大，B项正确；以b、c为整体作为研究对象，受力分析如图所示，根据受力平衡可得f地=Tcs θ，FN地=(mb+ mc)g-Tsin θ，在a中的沙子缓慢流出的过程中，绳子拉力T减小，所以地面对c的摩擦力减小，地面对c的支持力增大，C、D两项错误。
6.(2025·宜春模拟)如图所示，截面为四分之一圆的柱体放在墙脚，一个小球用细线拉着静止在光滑圆弧面上，细线的悬点在竖直墙面上A点，保持细线伸直长度不变，小球大小不计，将悬点沿竖直墙面缓慢向上移，在小球沿圆弧面向上缓慢移动过程中，下列说法正确的是(B)
A.细线的拉力大小不变
B.细线的拉力减小
C.圆弧面对小球的支持力大小不变
D.圆弧面对小球的支持力增大
解析 设悬点到水平面的距离为h，圆的半径为R，细线长为L，小球重力为mg，支持力为FN，细线拉力为F，如图，根据相似三角形法有hmg=LF=RFN，随着h增大，F减小，FN减小，B项正确。
7.(2025·成都模拟)如图所示，垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中，细线始终保持在小球处与半圆相切。小球的质量为m，当地重力加速度为g，下列说法正确的是(C)
A.细线对小球的拉力先增大后减小
B.小球对柱体的压力先减小后增大
C.柱体对竖直墙面的压力最大值为0.5mg
D.柱体对竖直墙面的压力最大值为mg
解析 设小球与柱体圆心连线跟水平方向的夹角为θ，以小球为对象，小球受到重力、支持力和拉力，如图所示，根据平衡条件可得F=mgcs θ，FN=mgsin θ，细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中θ增大，所以细线对小球的拉力减小，柱体对小球的支持力增大，根据牛顿第三定律可得小球对柱体的压力增大，A、B两项错误；以柱体为对象，根据平衡条件可得竖直墙面对柱体的压力F墙=FNcs θ=mgsin θ·cs θ=12mgsin 2θ，当θ=45°时，墙面对柱体的压力最大，为F墙=0.5mg，根据牛顿第三定律可得柱体对竖直墙面的压力最大值为0.5mg，C项正确，D项错误。
8.(多选)如图所示，物体的质量为2 kg，两根轻细绳AB和AC的一端固定于竖直墙上，另一端系于物体上(∠BAC=θ=60°)，在物体上另施加一个方向与水平线也成θ角的拉力F，若要使绳都能伸直，下列F中不可能的是(取g=10 m/s2)(AD)
A.43 NB.83 N
C.123 ND.163 N
解析 对物体进行受力分析，如图，根据平衡条件有FBsin θ+Fsin θ=mg，FBcs θ+FC=Fcs θ，解得FB=mgsin θ-F，FC=2Fcs θ-mgcs θsin θ，要使绳都能伸直，则FB和FC均大于零，则求得mg2sin θ