【创新设计】2014-2015高中物理4.2-4.3平衡条件的应用平衡的稳定性每课一练教科版必修1

创新设计创新设计 2014 2015 2014 2015 高中物理高中物理 4 2 4 34 2 4 3 平衡条件的应用平衡条件的应用 平衡平衡 的稳定性的稳定性 A A 每课一练每课一练 教科版必修教科版必修 1 1 时间 60 分钟 题组一 共点力平衡条件的应用 1 如图 42 311 所示 两个等大 反向的水平力F分别作用在物体A和B上 A B两物 体均处于静止状态 若各接触面与水平地面平行 则A B两物体各受几个力 假设水平地 面光滑 图 42 311 A 3 个 4 个 B 4 个 4 个 C 4 个 5 个 D 4 个 6 个 解析 对物体A受力分析 竖直方向上受两个力 重力和支持力 水平方向受两个力 水 平力F和B对A的摩擦力 即物体A共受 4 个力作用 对物体B受力分析 竖直方向上受 3 个力作用 重力 地面的支持力 A对B的压力 水平方向受两个力作用 水平力F和A 对B向右的摩擦力 即物体B共受 5 个力的作用 故 C 正确 答案 C 2 如图 42 312 所示 质量为M的木板静止在桌面上 木板上有质量为m的滑块在匀速滑 行 拉力大小为F 已知滑块与木板间 木板与桌面间的动摩擦因数均为 M 3m 那么 木板所受桌面的摩擦力的大小是 图 42 312 A F B 2 mg C 3 mg D 4 mg 解析 m匀速滑行 由平衡条件知F mg M静止不动 由平衡条件知桌面的摩擦力等于 m M间的摩擦力 大小为 mg 所以 A 对 B C D 错 答案 A 3 2013 四川宜宾期末 如图 42 313 所示 皮带运输机将物体匀速地送往高处 下列结 论正确的是 图 42 313 A 物体受到与运动方向相同的摩擦力作用 B 传送的速度越大 物体受的摩擦力也越大 C 物体所受的摩擦力与匀速传送的速度无关 D 若匀速地向下传送物体 物体所受的摩擦力沿皮带向下 解析 由物体匀速运动 物体所受的摩擦力应和重力沿传送带方向向下的分力平衡 即沿 皮带向上 与传送的速度大小和方向无关 答案 AC 4 如图 42 314 所示 位于斜面上的物体M在沿斜面向上的力F作用下而处于静止状态 对M的受力情况 下列说法正确的是 图 42 314 A 可能受三个力作用 B 可能受四个力作用 C 一定受三个力作用 D 一定受四个力作用 解析 对M进行受力分析 M受重力 斜面的支持力 推M的力F M与斜面挤压处是否有 摩擦力 是沿斜面向上还是沿斜面向下由F与mgsin 决定 所以 A B 正确 C D 错 误 答案 AB 5 一质量为M的探空气球在匀速下降 若气球所受浮力F始终保持不变 气球在运动过程 中所受阻力仅与速率有关 且它们关系为f kv k为比例系数 重力加速度为g 现欲使 该气球以同样速率匀速上升 则需从气球吊篮中减少的质量为 A 2 M B M F g 2F g C 2M D 0 F g 解析 设气球所受阻力为f kv 当气球匀速下降时 有Mg F kv 当气球匀速上升时 有 M m0 g kv F 解得m0 2 M A 正确 F g 答案 A 题组二 三解形法解平衡问题 6 三个共点力作用在同一物体上 处于平衡状态 其中一个力大小为 4 0 N 方向向北 另一个力大小为 3 0 N 方向向东 那么第三个力的大小和方向为 A 5 0 N 向东北 B 5 0 N 向西南 C 7 0 N 向东北 D 7 0 N 向西南 解析 如图所示 由共点力的平衡条件 第三个力一定与另两个力的合 力等大 反向 因此F 5 0 N 方向向西南 F2 1 F2 2 答案 B 7 如图 42 315 所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的 夹角为 重力加速度为g 若接触面间的摩擦力忽略不计 则石块侧面所受弹力的大小为 图 42 315 A B mg 2sin mg 2cos C mgtan D mgcot 1 2 1 2 解析 对石块受力分析如图所示 由平衡条件得 2Nsin mg 解得N mg 2sin 答案 A 题组三 动态平衡问题 8 2013 四川绵阳月考 如图 42 316 一物体用一轻绳悬挂于O点而静止 现在用一个水 平力F作用在物体上 使其缓慢偏离竖直位置 则水平拉力F的大小变化情况为 图 42 316 A 先变大 后变小 B 先变小 后变大 C 一直变大 D 不断变小 答案 C 9 用细绳将重球悬挂在竖直光滑墙上如图 42 317 所示 当悬挂绳变长时 图 42 317 A 绳子拉力变小 墙对球弹力变大 B 绳子拉力变小 墙对球弹力变小 C 绳子拉力变大 墙对球弹力变大 D 绳子拉力变大 墙对球弹力变小 解析 设绳子和墙面夹角为 对小球进行受 力分析 把绳子的拉力T和墙对球的弹力为N 合成F 由于物体是处于静止的 所以物体受力平衡 所以物体的重力等于合力F 即 F G 根据几何关系得出 T N mgtan 先找到其中的定值 就是小球的重 mg cos 力mg mg是不变的 随着绳子加长 细线与墙壁的夹角 减小 则 cos 增大 减小 tan 减小 mgtan 减小 所以 T减小 N减小 故选 B mg cos 答案 B 10 如图 42 318 所示 一个光滑的小球 放置在墙壁和斜木板之间 当斜木板和竖直墙 壁的夹角 角缓慢增大时 90 则 图 42 318 A 墙壁受到的压力减小 木板受到的压力减小 B 墙壁受到的压力增大 木板受到的压力减小 C 墙壁受到的压力增大 木板受到的压力增大 D 墙壁受到的压力减小 木板受到的压力增大 解析 以小球为研究对象 处于平衡状态 根据受力平衡 有 由图 可知 墙壁给球的压力F2逐渐减小 斜木板给球的支持力F1逐渐减小 根据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力减小 木板受到的压力减小 故 B C 错误 A 正确 答案 A 11 2013 山东文登期末 穿过挂有重物的动滑轮的绳子两端分别固定于两个竖直板上 A B两点 如图 42 319 所示 已知B点在A点之上 若将A点所在的板向右缓慢水平移 动少许至M虚线位置 下列有关说法正确的是 图 42 319 A 滑轮所在的高度不变 B 绳子被拉断的可能性变大 C 绳子被拉断的可能性变小 D 绳子对滑轮的作用力不变 解析 重物两面的绳左右对称 即两绳与竖直方向的夹角 相等 根据平衡条件 有 2Tcos mg 向右缓慢水平移动即 变大 故绳的拉力T变大 答案 BD 题组四 正交分解法解平衡问题 12 如图 42 320 所示 一物体放在水平地面上 对物体施加一个倾角为 的斜向上方的 力F 当这个力从零开始逐渐增大时 物体受到的摩擦力将 图 42 320 A 逐渐增大 B 逐渐减小 C 先逐渐增大 后又减小 D 先逐渐减小 后又增大 解析 对物体进行受力分析 如图所示 将F进行正交分解 可得 F1 Fcos F2 Fsin 在F较小时 物体不运动 摩擦力f是静摩 擦力 其大小应为f F1 Fcos 所以F增大时 f也增大 在F较大 时物体发生了运动 静摩擦力变为滑动摩擦力 其大小应为f N 又由竖直方向受力平衡 有N F2 G 所以N G F2 G Fsin 滑动摩擦力的大小 f G Fsin 所以当F增大时 f 就减小了 答案 C 13 如图 42 321 所示 一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下 处于静止 状态 则下列判断正确的是 图 42 321 A 木块一定受到 4 个力的作用 B 木块可能受到 2 个力的作用 C 逐渐增大推力F 木块将继续保持静止状态 D 木块受天花板的滑动摩擦力随推力F的增大而增大 解析 木块在重力作用下 有沿天花板下滑的趋势 一定受到静摩擦力 则天花板对木块一定有弹力 木块受力如图 故 A 正确 B 错误 根据平 衡条件得 F N Gcos f Gsin 逐渐增大F的过程 N 增大 最 大静摩擦力增大 而木块受到的静摩擦力f不变 木块将始终保持静止 故 C 正确 D 错误 故选 A C 答案 AC 14 2013 四川绵阳月考 如图 42 322 所示 倾角 30 的等腰三角形斜面固定在水平 面上 质量分别为 2m和m的A B两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接 不计滑轮质量 和摩擦 已知A滑块和左侧斜面的动摩擦因数 B滑块与右侧斜面间光滑接触 且 3 2 A B均处于静止状态 则斜面对A的摩擦力fA的大小和方向为 图 42 322 A fA mg B 沿斜面向上 1 2 C fA mg D 沿斜面向下 3 解析 B处于静止状态 受力平衡 根据平衡条件得知 绳子的拉力 T mgsin 再对 A进行研究 设斜面对A的静摩擦力方向沿斜面向下 根据平衡条件得 T 2mgsin fA 联立以上两式得 fA mgsin mg 负号说明斜面对A的静摩擦力方向沿 1 2 斜面向上 故选 A B 答案 AB 15 若把一木块置于台秤上 台秤的读数为 50 N 然后用一个与水平方向夹角为 60 的斜 向上的拉力作用于木块上 木块仍保持静止 但发现台秤的读数减少了 20 N 求 1 斜向上的拉力的大小 2 木块与台秤间的摩擦力大小 解析 1 由题意知 Fsin 60 20 N 解得拉力 F N 2 摩擦力f Fcos 60 N 40 3 3 20 3 3 答案 1 N 2 N 40 3 3 20 3 3 16 如图 42 323 所示 小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上 设小球质量 m