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专题02 三大力场中的动态平衡问题-2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破
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这是一份专题02 三大力场中的动态平衡问题-2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破，文件包含专题02三大力场中的动态平衡问题解析版docx、专题02三大力场中的动态平衡问题原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。
【典例专练】
高考真题
1．（2022年河北卷）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（ ）
A．圆柱体对木板的压力逐渐增大
B．圆柱体对木板的压力先增大后减小
C．两根细绳上的拉力均先增大后减小
D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
2．（2021年湖南卷）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．推力先增大后减小
B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C．墙面对凹槽的压力先增大后减小
D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
重力场中的动态平衡问题
3．一轻绳一端系在竖直墙M上，另一端系一质量为m的物体A，用一轻质光滑圆环O穿过轻绳，并用力F拉住轻环上一点，如图所示。现使物体A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置。则在这一过程中，力F、绳中张力FT及力F与水平方向夹角θ的变化情况是（ ）
A．F保持减小，FT逐渐增大，夹角θ逐渐减小
B．F逐渐减小，FT保持不变，夹角θ逐渐减小
C．F逐渐减小，FT保持不变，夹角θ逐渐减小
D．F逐渐增大，FT逐渐不变，夹角θ逐渐增大
4．重庆南开中学为增强学生体魄，组织学生进行多种体育锻炼。在某次锻炼过程中，一学生将铅球置于两手之间，其中两手之间夹角为。保持两手之间夹角不变，将右手由图示位置缓慢旋转至水平位置。不计一切摩擦，则在转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．右手对铅球的弹力增加B．右手对铅球的弹力先增加后减小
C．左手对铅球的弹力增加D．左手对铅球的弹力先增加后减小
5．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆的另一端为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上。若杆与墙面的夹角为，斜面倾角为，开始时，且，重力加速度为，为使斜面能在光滑水平面上向右缓慢移动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力的大小及轻杆所受球体的作用力和地面对斜面的支持力的大小变化情况是（ ）
A．逐渐增大，逐渐减小，逐渐减小
B．逐渐减小，逐渐减小，逐渐增大
C．逐渐增大，先减小后增大，逐渐增大
D．逐渐减小，先减小后增大，逐渐减小
6．如图所示，斜面光滑的楔形物体放置在粗糙水平面上，一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2，两端分别与物体a和轻环c连接，轻环c穿在粗糙水平横杆上，滑轮2下吊一物体b。物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。现将c向右移动一些，系统再次静止（即撤去外界干预后的新平衡，楔形物体始终在原来位置）。不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则（ ）
A．在两次平衡中物体a在同一位置B．地面对斜面体的支持力变大
C．横杆对轻环c的摩擦力变大D．地面对楔形物体的摩擦力不变
7．如图所示，光滑半圆形球面固定在水平面上，两个可视为质点的小球a和b用质量可忽略的刚性细杆相连并静止在球面内，已知细杆长度等于半球面半径，细杆与水平面的夹角；现给b球上施加外力，使得a、b小球沿球面缓慢移动（O、a、b始终在同一竖直平面内），直至小球a到达与球心O点等高处。则（ ）
A．球面对a的作用力逐渐增大B．球面对a的作用力先增大后减小
C．轻杆对a、b的作用力先增大后减小D．轻杆对a、b的作用力逐渐增大
8．半圆柱体甲和倾角为30°的斜面体乙置于水平桌面上，表面光滑的丙球置于甲、乙之上，截面如图所示，甲、丙圆心连线与斜面平行，三者均处于静止状态，已知三者质量均为m，下列说法正确的是（ ）
A．地面对甲、乙的摩擦力之比为
B．甲、乙对丙的支持力之比为
C．若增大甲、乙间距离，丙未落地且三者仍静止，则丙对甲的压力增大
D．若增大甲、乙间距离，丙未落地且三者仍静止，则地面对甲的摩擦力减小
电场中的动态平衡问题
9．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆环套有一带正电小球A，沿过O点的竖直方向有一竖直细杆，一端固定于圆环上，杆上套有另一带正电小球B。初始时小球A在圆环底端右侧不远处，两小球间距离为R；现用绝缘装置缓慢向上移动小球B到半圆环底端处，使小球A沿右侧圆环缓慢上滑，半圆环和杆均光滑绝缘。则下列说法中正确的是（ ）
A．小球A上滑过程中两小球间的库仑力减小
B．小球A上滑过程中圆环对小球A的支持力先增大后减小
C．小球A上滑过程中两小球间的库仑力不大于圆环对小球A的支持力
D．小球A能滑到圆环上与O点等高处
10．如图所示，在一绝缘斜面C上有带正电的小物体A处于静止状态，现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点移至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点。关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到斜面的支持力先增大后减小
B．物体A受到小球B的排斥力恒定不变
C．斜面C受到地面的摩擦力一直增大
D．斜面C受到地面的支持力一直减小
11．如图所示，带电性质相同且电荷量为的A、B两小球，A球被放在绝缘的水平台面上，B球被长为的轻绳悬于点，的距离等于的距离且夹角为，静电力常量为，两球可视为点电荷，若B球的电荷量在逐渐减小的过程中，则下列说法中正确的是（ ）
A．轻绳对B球的拉力不变
B．轻绳对B球的拉力逐渐增大
C．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为
D．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为
12．如图所示，可视为质点的两个带同种电荷的小球a和b，分别静止在竖直墙面和水平地面上，b球被光滑竖直板挡住，所有接触面均光滑，a球由于缓慢漏电而缓慢下降，在此过程中（ ）
A．地面对b的支持力变小
B．竖直挡板对b的支持力变小
C．a、b间的作用力变大
D．以上说法均不正确
13．如图所示，带正电的小球A用竖立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球B用绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时A、B在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小．现用手拉细线使小球B缓慢向上移动，小球B在向上移动过程中A、B两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球缓慢移动一小段距离的过程中( )
A．A、B两球间的距离在减小
B．小球B的运动轨迹是一段圆弧
C．细线上的张力一直增大
D．细线上的张力可能先变小后变大
14．质量分别是m1、m2的两个带电小球M、N，分别用为l的绝缘细线悬挂于同一点O，两细线与竖直方向各成一定的角度1、2，过两球球心的直线与O点竖直线交于A点，如图，现增加球M的电荷量，系统重新平衡，下列各物理量中保持不变的是（ ）
A．两细线上的拉力之比B．MA与NA的长度之比
C．OA的长度hD．两线的夹角
磁场中的动态平衡问题
15．如图甲所示，一通电导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上并静止在水平位量。当导体棒所在空间加上匀强磁场，再次静止时细线与竖直方向成角，如图乙所示（图甲中从左向右看）。已知导体棒长度为L、质量为m、电流为I，重力加速度大小为g。关于乙图，下列说法正确的是（ ）
A．当磁场方向斜向右上方且与细线垂直时磁感应强度最小
B．磁感应强度的最小值为
C．磁感应强度最小时，每根细线的拉力大小为
D．当磁场方向水平向左时，不能使导体棒在图示位置保持静止
16．如图所示，金属棒放置在倾角为θ的斜面上，其中通有垂直纸面向里的恒定电流，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上。保持磁感应强度的大小不变，但方向沿顺时针在纸面内缓慢转过θ角，在此过程中金属棒始终处于静止状态。若导轨和金属棒均不光滑，则（ ）
A．金属棒受到的安培力一定减小
B．金属棒受到的摩擦力一定增大
C．金属棒受到的弹力一定减小
D．斜面对金属棒的作用力一定增大
17．导体棒A水平静置于绝缘斜面C，截面图如图所示，导体棒中通有垂直于纸面向里的电流I，现将另一与导体棒A保持平行的通电直导线，沿以A为圆心的圆弧缓慢地从B点转至P点，其电流方向垂直于纸面向外，已知A、B在同一竖直线上，且在此过程中导体棒A和C始终保持静止不动。关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．地面对斜面C的支持力逐渐增大
B．地面对斜面C的摩擦力逐渐减小
C．导体棒A受到斜面的摩擦力一直减小
D．导体棒A受到斜面的支持力先增大后减小
18．如图所示，倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m，长为L的通电直导线，导线内电流大小为I，方向垂直纸面向里，空间内存在平行纸面的匀强磁场，导线受到安培力作用且保持静止，已知重力加速度为g，磁感应强度大小可能是（ ）
A．B．C．D．
19．如图所示，用绝缘细线将一段长为L，质量为m的通电导体棒悬挂在空中，空间中存在与竖直方向成角度斜向下的磁感应强度为B的匀强磁场，当导体棒通以垂直纸面向外的电流I，且导体棒静止时，绝缘细线的倾斜方向正好与磁场方向平行。若保持匀强磁场不变，缓慢增大导体棒中的电流强度，则（ ）
A．导体棒受到的安培力大小为
B．导体棒受到的安培力大小为BIL
C．细线上的拉力逐渐增大
D．细线上的拉力先减小后增大
20．一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°光滑斜面上，如图所示为截面图．当匀强磁场的方向与斜面成60°斜向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力为FN1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向顺时针旋转α角时，金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力为FN2，则下列说法不正确的是（ ）
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力为
C．α＝60°
D．
专练目标
专练内容
目标1
高考真题（1T—2T）
目标1
重力场中的动态平衡问题（3T—8T）
目标2
电场中的动态平衡问题（9T—14T）
目标3
磁场中的动态平衡问题（15T—20T）
【典例专练】
高考真题
1．（2022年河北卷）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的点，将木板以底边为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（ ）
A．圆柱体对木板的压力逐渐增大
B．圆柱体对木板的压力先增大后减小
C．两根细绳上的拉力均先增大后减小
D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
2．（2021年湖南卷）质量为的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，为半圆的最低点，为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为的小滑块。用推力推动小滑块由A点向点缓慢移动，力的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．推力先增大后减小
B．凹槽对滑块的支持力先减小后增大
C．墙面对凹槽的压力先增大后减小
D．水平地面对凹槽的支持力先减小后增大
重力场中的动态平衡问题
3．一轻绳一端系在竖直墙M上，另一端系一质量为m的物体A，用一轻质光滑圆环O穿过轻绳，并用力F拉住轻环上一点，如图所示。现使物体A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置。则在这一过程中，力F、绳中张力FT及力F与水平方向夹角θ的变化情况是（ ）
A．F保持减小，FT逐渐增大，夹角θ逐渐减小
B．F逐渐减小，FT保持不变，夹角θ逐渐减小
C．F逐渐减小，FT保持不变，夹角θ逐渐减小
D．F逐渐增大，FT逐渐不变，夹角θ逐渐增大
4．重庆南开中学为增强学生体魄，组织学生进行多种体育锻炼。在某次锻炼过程中，一学生将铅球置于两手之间，其中两手之间夹角为。保持两手之间夹角不变，将右手由图示位置缓慢旋转至水平位置。不计一切摩擦，则在转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．右手对铅球的弹力增加B．右手对铅球的弹力先增加后减小
C．左手对铅球的弹力增加D．左手对铅球的弹力先增加后减小
5．如图所示，轻杆的一端固定一光滑球体，杆的另一端为自由转动轴，而球又搁置在光滑斜面上。若杆与墙面的夹角为，斜面倾角为，开始时，且，重力加速度为，为使斜面能在光滑水平面上向右缓慢移动，在球体离开斜面之前，作用于斜面上的水平外力的大小及轻杆所受球体的作用力和地面对斜面的支持力的大小变化情况是（ ）
A．逐渐增大，逐渐减小，逐渐减小
B．逐渐减小，逐渐减小，逐渐增大
C．逐渐增大，先减小后增大，逐渐增大
D．逐渐减小，先减小后增大，逐渐减小
6．如图所示，斜面光滑的楔形物体放置在粗糙水平面上，一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2，两端分别与物体a和轻环c连接，轻环c穿在粗糙水平横杆上，滑轮2下吊一物体b。物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。现将c向右移动一些，系统再次静止（即撤去外界干预后的新平衡，楔形物体始终在原来位置）。不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则（ ）
A．在两次平衡中物体a在同一位置B．地面对斜面体的支持力变大
C．横杆对轻环c的摩擦力变大D．地面对楔形物体的摩擦力不变
7．如图所示，光滑半圆形球面固定在水平面上，两个可视为质点的小球a和b用质量可忽略的刚性细杆相连并静止在球面内，已知细杆长度等于半球面半径，细杆与水平面的夹角；现给b球上施加外力，使得a、b小球沿球面缓慢移动（O、a、b始终在同一竖直平面内），直至小球a到达与球心O点等高处。则（ ）
A．球面对a的作用力逐渐增大B．球面对a的作用力先增大后减小
C．轻杆对a、b的作用力先增大后减小D．轻杆对a、b的作用力逐渐增大
8．半圆柱体甲和倾角为30°的斜面体乙置于水平桌面上，表面光滑的丙球置于甲、乙之上，截面如图所示，甲、丙圆心连线与斜面平行，三者均处于静止状态，已知三者质量均为m，下列说法正确的是（ ）
A．地面对甲、乙的摩擦力之比为
B．甲、乙对丙的支持力之比为
C．若增大甲、乙间距离，丙未落地且三者仍静止，则丙对甲的压力增大
D．若增大甲、乙间距离，丙未落地且三者仍静止，则地面对甲的摩擦力减小
电场中的动态平衡问题
9．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆环套有一带正电小球A，沿过O点的竖直方向有一竖直细杆，一端固定于圆环上，杆上套有另一带正电小球B。初始时小球A在圆环底端右侧不远处，两小球间距离为R；现用绝缘装置缓慢向上移动小球B到半圆环底端处，使小球A沿右侧圆环缓慢上滑，半圆环和杆均光滑绝缘。则下列说法中正确的是（ ）
A．小球A上滑过程中两小球间的库仑力减小
B．小球A上滑过程中圆环对小球A的支持力先增大后减小
C．小球A上滑过程中两小球间的库仑力不大于圆环对小球A的支持力
D．小球A能滑到圆环上与O点等高处
10．如图所示，在一绝缘斜面C上有带正电的小物体A处于静止状态，现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点移至A正上方的Q点处，已知P、A在同一水平线上，且在此过程中物体A和C始终保持静止不动，A、B可视为质点。关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到斜面的支持力先增大后减小
B．物体A受到小球B的排斥力恒定不变
C．斜面C受到地面的摩擦力一直增大
D．斜面C受到地面的支持力一直减小
11．如图所示，带电性质相同且电荷量为的A、B两小球，A球被放在绝缘的水平台面上，B球被长为的轻绳悬于点，的距离等于的距离且夹角为，静电力常量为，两球可视为点电荷，若B球的电荷量在逐渐减小的过程中，则下列说法中正确的是（ ）
A．轻绳对B球的拉力不变
B．轻绳对B球的拉力逐渐增大
C．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为
D．在电荷量还没减小时，A、B两球之间的静电力大小为
12．如图所示，可视为质点的两个带同种电荷的小球a和b，分别静止在竖直墙面和水平地面上，b球被光滑竖直板挡住，所有接触面均光滑，a球由于缓慢漏电而缓慢下降，在此过程中（ ）
A．地面对b的支持力变小
B．竖直挡板对b的支持力变小
C．a、b间的作用力变大
D．以上说法均不正确
13．如图所示，带正电的小球A用竖立在地面上的绝缘杆支撑，带正电的小球B用绕过A球正上方的定滑轮的绝缘细线拉着，开始时A、B在同一水平线上并处于静止，不计两个小球的大小．现用手拉细线使小球B缓慢向上移动，小球B在向上移动过程中A、B两球的带电量保持不变，不计两球间的万有引力，则在B球缓慢移动一小段距离的过程中( )
A．A、B两球间的距离在减小
B．小球B的运动轨迹是一段圆弧
C．细线上的张力一直增大
D．细线上的张力可能先变小后变大
14．质量分别是m1、m2的两个带电小球M、N，分别用为l的绝缘细线悬挂于同一点O，两细线与竖直方向各成一定的角度1、2，过两球球心的直线与O点竖直线交于A点，如图，现增加球M的电荷量，系统重新平衡，下列各物理量中保持不变的是（ ）
A．两细线上的拉力之比B．MA与NA的长度之比
C．OA的长度hD．两线的夹角
磁场中的动态平衡问题
15．如图甲所示，一通电导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上并静止在水平位量。当导体棒所在空间加上匀强磁场，再次静止时细线与竖直方向成角，如图乙所示（图甲中从左向右看）。已知导体棒长度为L、质量为m、电流为I，重力加速度大小为g。关于乙图，下列说法正确的是（ ）
A．当磁场方向斜向右上方且与细线垂直时磁感应强度最小
B．磁感应强度的最小值为
C．磁感应强度最小时，每根细线的拉力大小为
D．当磁场方向水平向左时，不能使导体棒在图示位置保持静止
16．如图所示，金属棒放置在倾角为θ的斜面上，其中通有垂直纸面向里的恒定电流，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上。保持磁感应强度的大小不变，但方向沿顺时针在纸面内缓慢转过θ角，在此过程中金属棒始终处于静止状态。若导轨和金属棒均不光滑，则（ ）
A．金属棒受到的安培力一定减小
B．金属棒受到的摩擦力一定增大
C．金属棒受到的弹力一定减小
D．斜面对金属棒的作用力一定增大
17．导体棒A水平静置于绝缘斜面C，截面图如图所示，导体棒中通有垂直于纸面向里的电流I，现将另一与导体棒A保持平行的通电直导线，沿以A为圆心的圆弧缓慢地从B点转至P点，其电流方向垂直于纸面向外，已知A、B在同一竖直线上，且在此过程中导体棒A和C始终保持静止不动。关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A．地面对斜面C的支持力逐渐增大
B．地面对斜面C的摩擦力逐渐减小
C．导体棒A受到斜面的摩擦力一直减小
D．导体棒A受到斜面的支持力先增大后减小
18．如图所示，倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m，长为L的通电直导线，导线内电流大小为I，方向垂直纸面向里，空间内存在平行纸面的匀强磁场，导线受到安培力作用且保持静止，已知重力加速度为g，磁感应强度大小可能是（ ）
A．B．C．D．
19．如图所示，用绝缘细线将一段长为L，质量为m的通电导体棒悬挂在空中，空间中存在与竖直方向成角度斜向下的磁感应强度为B的匀强磁场，当导体棒通以垂直纸面向外的电流I，且导体棒静止时，绝缘细线的倾斜方向正好与磁场方向平行。若保持匀强磁场不变，缓慢增大导体棒中的电流强度，则（ ）
A．导体棒受到的安培力大小为
B．导体棒受到的安培力大小为BIL
C．细线上的拉力逐渐增大
D．细线上的拉力先减小后增大
20．一根重为G的金属棒中通以恒定电流，平放在倾角为30°光滑斜面上，如图所示为截面图．当匀强磁场的方向与斜面成60°斜向上时，金属棒处于静止状态，此时金属棒对斜面的压力为FN1，保持磁感应强度的大小不变，将磁场的方向顺时针旋转α角时，金属棒再次处于平衡状态，此时金属棒对斜面的压力为FN2，则下列说法不正确的是（ ）
A．金属棒中的电流方向垂直纸面向外
B．金属棒受到的安培力为
C．α＝60°
D．
专练目标
专练内容
目标1
高考真题（1T—2T）
目标1
重力场中的动态平衡问题（3T—8T）
目标2
电场中的动态平衡问题（9T—14T）
目标3
磁场中的动态平衡问题（15T—20T）
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