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2018高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 11 相似三角形分析動(dòng)態(tài)平衡問題練習(xí) 新人教版必修1.doc

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2018高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 11 相似三角形分析動(dòng)態(tài)平衡問題練習(xí) 新人教版必修1.doc

相似三角形分析動(dòng)態(tài)平衡問題(答題時(shí)間:30分鐘)1. 如圖所示,輕彈簧的一端與物塊P相連,另一端固定在木板上。先將木板水平放置,并使彈簧處于拉伸狀態(tài),緩慢抬起木板的右端,使傾角逐漸增大,直至物塊P剛要沿木板向下滑動(dòng),在這個(gè)過程中,物塊P所受靜摩擦力的大小變化情況是()A. 先保持不變B. 一直增大C. 先增大后減小D. 先減小后增大2. 如圖所示,在斜面上放兩個(gè)光滑球A和B,兩球的質(zhì)量均為m,它們的半徑分別是R和r,球A左側(cè)有一垂直于斜面的擋板P,兩球沿斜面排列并處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是()A. 斜面傾角一定,R>r時(shí),R越大,r越小,則B對(duì)斜面的壓力越小B. 斜面傾角一定,Rr時(shí),兩球之間的彈力最小C. 斜面傾角一定時(shí),無論半徑如何,A對(duì)擋板的壓力一定D. 半徑一定時(shí),隨著斜面傾角逐漸增大,A受到擋板的作用力先增大后減小3. 半徑為的球形物體固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑輪,滑輪到球面的距離為,輕繩的一端系一小球,靠放在半球上的點(diǎn),另一端繞過定滑輪后用力拉住,使小球靜止,如圖所示,現(xiàn)緩慢地拉繩,在使小球由到的過程中,半球?qū)π∏虻闹С至屠K對(duì)小球的拉力的大小變化的情況是()A. 變大,變小B. 變小,變大C. 變小,先變小后變大D. 不變,變小4. 豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定的質(zhì)點(diǎn)A,在Q的正上方的P點(diǎn)用細(xì)線懸掛一質(zhì)點(diǎn)B,A、B兩點(diǎn)因?yàn)閹щ姸嗷ヅ懦?,致使懸線與豎直方向成角,由于漏電使A、B兩質(zhì)點(diǎn)的電量逐漸減小,在電荷漏空之前懸線對(duì)懸點(diǎn)P的拉力T大?。ǎ〢. 變小B. 變大C. 不變D. 無法確定5. 如圖所示,兩球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,球B用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn),球A固定在O點(diǎn)正下方,且點(diǎn)O、A之間的距離恰為L(zhǎng),系統(tǒng)平衡時(shí)繩子所受的拉力為F1。現(xiàn)把A、B間的彈簧換成勁度系數(shù)為k2的輕彈簧,仍使系統(tǒng)平衡,此時(shí)繩子所受的拉力為F2,則F1與F2的大小關(guān)系為()A. F1>F2 B. F1F2 C. F1<F2 D. 無法確定6. 如圖所示,AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿,質(zhì)量不計(jì)的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在C點(diǎn),另一端B懸掛一重為G的重物,且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪A?,F(xiàn)用力F拉繩,開始時(shí)BCA90,使BCA緩慢減小,直到桿BC接近豎直桿AC。在此過程中,下列說法正確的是()A. 桿所受力大小不變B. 桿所受力先減小后增大C. 繩所受力逐漸減小D. 繩所受力先增大后減小7. (廣東省汕頭市期末)如圖所示,運(yùn)動(dòng)員的雙手握緊豎直放置的圓形器械,在手臂OA沿水平方向緩慢移到A位置過程中,若手臂OA、OB的拉力分別為FA和FB,下列表述正確的是( )A. FA一定小于運(yùn)動(dòng)員的重力GB. FA與FB的合力始終大小不變C. FA的大小保持不變D. FB的大小保持不變 8.(自貢高三月考)半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的豎直擋板MN。在P與MN之間放一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止,如圖所示。若用外力使MN保持豎直,緩慢地向右移動(dòng),在Q到達(dá)地面以前,P始終保持靜止,在此過程中,下列說法正確的是( )A. MN對(duì)Q的彈力逐漸增大B. 地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大C. P、Q間的彈力先減小后增大D. Q所受的合力逐漸增大9. 重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,在該過程中,斜面和擋板對(duì)小球的彈力大小F1、F2分別是如何變化的? 1. D 解析:本題考查共點(diǎn)力的動(dòng)態(tài)平衡問題。對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可知,由于初始狀態(tài)彈簧被拉伸,所以物塊受到的摩擦力水平向左,當(dāng)傾角逐漸增大時(shí),物塊所受重力在斜面方向的分力逐漸增大,所以摩擦力先逐漸減小,當(dāng)彈力與重力的分力平衡時(shí),摩擦力減為0;當(dāng)傾角繼續(xù)增大時(shí),摩擦力向上逐漸增大,故選項(xiàng)D正確。2. BC 解析:先對(duì)A、B整體受力分析,整體受到三個(gè)力的作用,當(dāng)斜面的傾角不變時(shí),不管兩球的半徑如何變化,這三個(gè)力都不變,選項(xiàng)C正確;斜面傾角逐漸增大時(shí),采用極限的思維,A受擋板的彈力最大為兩者重力之和,則選項(xiàng)D錯(cuò)誤;然后采用隔離法對(duì)B受力分析,B受三個(gè)力,重力不變,斜面對(duì)B的支持力方向不變,A對(duì)B的彈力方向和斜面的支持力垂直時(shí),A和B之間的彈力最小,此時(shí)兩球的半徑相等,選項(xiàng)B正確;斜面傾角一定,R>r時(shí),R越大,r越小,斜面對(duì)B的彈力越大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。3. D 解析:如圖所示對(duì)小球:受力平衡,由于緩慢地拉繩,所以小球運(yùn)動(dòng)緩慢視為始終處于平衡狀態(tài),其中重力不變,支持力,繩子的拉力一直在改變,但是總形成封閉的動(dòng)態(tài)三角形(圖中小陰影三角形)。由于在這個(gè)三角形中有四個(gè)變量:支持力的大小和方向、繩子的拉力的大小和方向,所以還要利用其他條件。實(shí)物(小球、繩、球面的球心)形成的三角形也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的封閉三角形(圖中大陰影三角形),并且始終與三力形成的封閉三角形相似,則有如下比例式:可得:運(yùn)動(dòng)過程中變小,變小。 運(yùn)動(dòng)中各量均為定值,故支持力不變。綜上所述,正確答案為選項(xiàng)D。4. C 解析:有漏電現(xiàn)象,減小,則漏電瞬間質(zhì)點(diǎn)的靜止?fàn)顟B(tài)被打破,必定向下運(yùn)動(dòng)。對(duì)小球漏電前和漏電過程中進(jìn)行受力分析如圖所示。由于漏電過程緩慢進(jìn)行,則任意時(shí)刻均可視為平衡狀態(tài)。三力作用構(gòu)成動(dòng)態(tài)下的封閉三角形,而對(duì)應(yīng)的實(shí)物質(zhì)點(diǎn)、及繩墻和點(diǎn)構(gòu)成動(dòng)態(tài)封閉三角形,且有如下圖所示不同位置時(shí)陰影三角形的相似情況。則有相似比例:可得:變化過程、均為定值,所以不變。正確答案為。5. B 解析:以小球B為研究對(duì)象,分析受力情況,由平衡條件可知,彈簧的彈力N和繩子的拉力F的合力F合與重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,作出力的合成力如圖。由三角形相似得,又由題OA=OB=L,得F=F合=mg,可見,繩子的拉力F只與小球B的重力有關(guān),與彈簧的勁度系數(shù)k關(guān),所以得到F1=F2。故選B。6. AC 解析:以結(jié)點(diǎn)B為研究對(duì)象,分析受力情況,作出力的合成圖如圖。根據(jù)平衡條件知,F(xiàn)、N的合力F合與G大小相等、方向相反。據(jù)三角形相似得,又F合=G得,現(xiàn)使BCA緩慢變小的過程中,AB變小,而AC、BC不變,則得到F變小,N不變,所以繩子越來越不容易斷,作用在BC桿上的壓力大小不變。選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,A、C正確。7. B 解析:在手臂OA沿水平方向緩慢移到A位置的過程中,人的受力情況如圖所示:由圖可知FA是逐漸減小的,但不一定小于運(yùn)動(dòng)員的重力,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;FB是逐漸減小的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;FA與FB的合力始終等于人的重力,大小不變,選項(xiàng)B正確。8. AB 解析:以Q為研究對(duì)象,受重力GQ、P對(duì)Q的彈力FP、M板對(duì)Q的彈力F1的作用而平衡,如圖所示:當(dāng)Q下移時(shí),F(xiàn)P的方向順時(shí)針偏轉(zhuǎn),由圖可知,擋板的彈力逐漸增大(由圖中F1變?yōu)镕2),P對(duì)Q的彈力也逐漸增大(由圖中AB1變?yōu)锳B2),故選項(xiàng)A對(duì),選項(xiàng)C錯(cuò)。Q所受合力始終為零。9. F1逐漸變小,F(xiàn)2先變小后變大。(當(dāng)F2F1,即擋板與斜面垂直時(shí),F(xiàn)2最小)解析:由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的,可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài),因此所受合力為零。應(yīng)用三角形定則,G、F1、F2三個(gè)矢量應(yīng)組成封閉三角形,其中G的大小、方向始終保持不變;F1的方向不變;F2的起點(diǎn)在G的終點(diǎn)處,而終點(diǎn)必須在F1所在的直線上,由圖可知,擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90的過程中,F(xiàn)2矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90,因此F1逐漸變小,F(xiàn)2先變小后變大。(當(dāng)F2F1,即擋板與斜面垂直時(shí),F(xiàn)2最?。?

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