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2024 高考物理二轮复习80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型7 动态平衡模型
最新高考题
1. （2022 高考河北）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MN 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
【参考答案】B
【命题意图】本题考查物体动态平衡及其相关知识点。
【名师解析】
设两绳子对圆柱体的拉力的合力为
，木板对圆柱体的支持力为
，绳子与木板夹角为
，从右向左看如图所示
1
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在矢量三角形中，根据正弦定理
在木板以直线
为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，
不变，
从
逐渐减小到
0，又
，且
可知
，则
可知
从锐角逐渐增大到钝角，根据
由于
不断减小，可知
不断减小，
先增大后减小，可知
先增大后减小，结
合牛顿第三定律可知，圆柱体对木板的压力先增大后减小，设两绳子之间的夹角为
，
绳子拉力为
，则
可得
，
不变，
逐渐减小，可知绳子拉力不断减小，故B 正确，ACD 错误。
2．（2019 全国理综I 卷19）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑
轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M 相连，系统处于
静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°。已
知M 始终保持静止，则在此过程中
2
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A．水平拉力的大小可能保持不变
B．M 所受细绳的拉力大小一定一直增加
C．M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D．M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【参考答案】BD
【命题意图】 本题考查动态平衡及其相关知识点。
【解题思路】用水平向左的拉力缓慢拉动N，水平拉力一定逐渐增大，细绳对N 的拉力一
定一直增大，由于定滑轮两侧细绳中拉力相等，所以M 所受细绳的拉力大小一定一直增大，
选项A 错误B 正确； 由于题述没有给出M、N 的质量关系，所以M 所受斜面的摩擦力大小
可能先减小后增大，选项C 错误D 正确。
【方法归纳】解答此题也可设出用水平向左的拉力缓慢拉动N 后细绳与竖直方向的夹角，
分析受力列出解析式，得出细绳的拉力随细绳与竖直方向的夹角表达式，进行讨论。
3..(2017·全国理综I 卷·21)如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定。其中间某点M 拴一重物，用
手拉住绳的另一端N。初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的夹角为
，现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角
不变，在OM 由竖直被拉到水平的
过程中
A.MN 上的张力逐渐增大
B. MN 上的张力先增大后减小
C. OM 上的张力逐渐增大
3
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D. OM 上的张力先增大后减小
【参考答案】.A.D
【命题意图】 本题考查物体的动态平衡及其相关的知识点。
【解题思路】解法一。
将重物向右上方缓慢拉起，物体处于动态平衡状态，可利用物体平衡条件或力的分解画出
动态图分析。由题意可知，重物在运动过程中受重力，
绳拉力
，
绳拉力
，
与
夹角保持不变。在某一时刻三个力受力分析示意图如图所示
将此三个力平移为矢量三角形如图所示。
因为
大小方向不变。
与
的夹角不变，故可将三个力平移入圆中，
为一条固
定的弦（固定的弦所对应的圆周角为定值）。由图可得
从0 逐渐变为直径，故
逐渐
增大，选项A 正确B 错误，
先从弦变为直径再变为弦，故
先变大后变小，选项C
错误D 正确。
解法二：以重物为研究对象，受重力mg、OM 绳上拉力F2、MN 上拉力F1，由题意知，
三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2的夹角为π－α 不变，在F2转至水平
的过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN 上的张力F1逐渐增大，OM 上的
张力F2先增大后减小，所以A、D 正确，B、C 错误．
mg
MN
T
OM
T
mg
MN
T
MN
T
OM
T
OM
T
4
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解法三：将重物向右上方缓慢拉起，重物处于动态平衡状态，可利用平衡条件或力的分解
画出动态图分析．将重物的重力沿两绳方向分解，画出分解的动态图如图所示．在三角形
中，根据正弦定理有＝＝，由题意可知FMN的反方向与FOM的夹角γ＝180°－α 不变，因sin
β(β 为FMN与G 的夹角)先增大后减小，故OM 上的张力先增大后减小，当β＝90°时，OM 上
的张力最大，因sin θ(θ 为FOM与G 的夹角)逐渐增大，故MN 上的张力逐渐增大，选项A、
D 正确，B、C 错误．
最新模拟题
1. （2024 江西红色十校9 月联考）如图所示，光滑挡板AB 和CD 在C 点连接，AB 板倾
斜，CD 板竖直，两板相对固定，小球静止于两极之间，现使整个装置绕A 点在竖直面内
沿顺时针方向缓慢转动到CD 板水平，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 球对AB 板的作用力变小
B. 球对CD 板的作用力变小
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C. 球对AB 板
作用力变大
D. 球对CD 板的作用力变大
【参考答案】D
【名师解析】设AB 板与CD 板的夹角为
，转动的角度为
，根据平衡条件竖直方向有
水平方向有
根据几何关系可知
、
、
三个力构成的三角形为圆的内接三角形，且在转动过
程中，
与
的夹角不变，画出受力分析图，
可知球对CD 板的作用力先增大后减小，球对AB 板的作用力一直变小，故BCD 错误，A
正确。
2. （2024 黑龙江哈尔滨重点高中开学考试） 一定质量的实心光滑大球半径为 R，
放置在固定斜面上，被一竖直挡板挡住，挡板可绕 P 点在竖直平面 内转动，将一半径为
r、质量为 m 的光滑小球放置于大球与挡板之间，整体处于静止状态，如图所示，已 知
R=3r，现将竖直挡板沿顺时针方向缓慢放平（此过程中大球、小球与挡板始终紧密接触），
重力加速度 为 g，下列说法正确的是（ ）
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A. 当整体处于静止状态时，小球受挡板的弹力大小为
mg
B. 挡板沿顺时针方向缓慢放平过程中大球对小球的弹力一直变小
C. 挡板沿顺时针方向缓慢放平过程中挡板对小球的弹力一直变大
D. 斜面对大球的弹力逐渐变大
【参考答案】AB
【名师解析】
当开始系统处于静止状态时，对小球受力分析如图所示
学科网（北京）股份有限公司 由几何关系知道 θ=30°
由平衡条件得到大球对小球的弹力为
2
FN11 mg tan30°
mg 故 A 正确；
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竖直挡板转动过程中挡板对小球的弹力 FN2（图中蓝色线）与大球对小球的弹力 FN1（图
中红色线） 的夹角保持不变，小球所受三个力构成封闭的矢量三角形，动态矢量图如图所
示
FN2 与 FN1 交点在外接圆的圆周上顺时针移动，可知弹力 FN1 一直变小，FN2 先变大再变
小，故 B 正确，
C 错误； 把两个球当成一个整体，可得斜面对大球的弹力一直减小，故 D 错误。 故选
AB。
3. （2023 年7 月山东泰安高二期末）如图，用M、N 两个弹簧秤在О 点作用两个力，此时
=90°，
<45°。现保持M 的示数不变，而使α 角连续减小，直到
+
<90°，为保持两
力的合力大小不变且方向沿虚线方向，在此过程中对N 弹簧秤的操作正确的是（ ）
A. 减小示数同时减小β 角
B. 减小示数同时使β 角先增大后减小
C. 增大示数同时增大β 角
D. 增大示数同时减小β 角
【参考答案】B
【名师解析】
由图可知为保持两力的合力大小不变且方向沿虚线方向，对N 弹簧秤的操作正确的是减小
示数同时使β 角先增大后减小。
故选B。
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4. （2023 辽宁大连金州高中三模） 如图所示，一圆环套在固定的倾斜光滑杆上，轻绳绕
过定滑轮与圆环相连，整个装置处于同一竖直平面内，现用力F 缓慢拉动轻绳，圆环对杆
的弹力大小为FN，在圆环从A 沿杆向上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. F 一直增大，FN先减小后增大
B. F 一直增大，FN一直减小
C. F 先减小后增大，FN一直增大
D. F 先减小后增大，FN先减小后增大
【参考答案】A
【名师解析】对圆环受力分析如图所示，圆环受到三个力的作用，三个平衡，三个力恰组
成一个闭合的三角形，由于重力大小方向不变，支持力方向不变，随拉力的方向该变时，
三个力的动态分析图如图所示，
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由图可知，在拉力T 达到竖直方向之前，其与竖直方向夹角越来越小，则T（F）增大，FN
减小；在拉力T 越过竖直方向之后，其与竖直方向夹角越来越大，则T（F）仍增大，FN则
反向增大，故A 正确BCD 错误。
故选A。
5. （2023 云南师大附中模拟）如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定
圆环上的A、B 两点，O 为圆心。O 点下面悬挂一物体M，绳OA 水平，拉力大小为
，绳
OB 与竖直方向成30°夹角，拉力大小为
。将绳OA 沿顺时针缓慢转到竖直方向，此过程
中物体始终保持静止状态，则在旋转过程中，下列说法正确的是（ ）
A.
先减小后增大
B.
逐渐增大
C.
先减小后增大
D.
逐渐减小
【参考答案】AD
【名师解析】
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对结点O 受力分析，构建如图所示的矢量三角形，在将绳OA 沿顺时针缓慢转到竖直方向
的过程中，可以看出，
先减小后增大，
逐渐减小，AD 正确。
6. （2023 山东泰安高二期末） 如图所示，质量M=2kg 的木块P 套在水平杆上，并用轻绳
将木块与质量m=1kg 的小球Q 相连。今用与水平方向成α=60°角的恒力F=
N，拉着小
球带动木块一起向右匀速运动，运动中P、Q 相对位置保持不变，g 取10m/s2。求：
（1）木块对水平杆的压力大小；
（2）运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ；
（3）若α 调整到某个值时，使小球和木块一起向右匀速运动的拉力F 最小，求该最小拉力。
【参考答案】（1）22.5N；（2）30°；（3）
【名师解析】
（1）对PQ 整体进行分析，根据平衡条件有
解得
FN=22.5N
由牛顿第三定律得，木块对水平杆的压力大小为22.5N；
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（2）对Q 进行受力分析，设细绳对Q 的拉力为T，由平衡条件可得
联合解得
T=10N
即
θ=30°
（3）对PQ 整体进行分析，由平衡条件有
解得
对PQ 整体进行受力分析，由平衡条件有
解得
令
即
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则
当
时，即
F 有最小值
7. （2024 山东泰安9 月测试） 将两个质量均为m 的小球a、b 用细线相连后，再用细线悬
挂于O 点，如图所示。用力F 拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa 与竖直方
向的夹角保持
，求：
(1)F 的最小值以及方向。
(2)在(1)问中，a、b 间的细线与水平方向的夹角。
【参考答案】(1)
，垂直
向上；(2)
【名师解析】
(1)以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F 在三个方向时整体的受力图
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根据平衡条件得知：F 与T 的合力与重力2mg 总是大小相等、方向相反，由力的合成图可
知，当F 与绳子Oa 垂直时，F 有最小值，即图中2 位置，则F 的最小值为
方向垂直于Oa 向上。
(2) 设a、b 间的细线与水平方向的夹角为
，受力分析如下图
在(1)问中可求得绳子
上的拉力为
对小球有
解得
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两式子相比得
则
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