高中物理力的平衡经典习题及答案

力的平衡经典习题力的平衡经典习题 1 如图所示 两个完全相同的光滑球的质量均为m 放在竖直挡板和倾角为 的固定斜面间 若缓慢转动挡板至 与斜面垂直 在此过程中 A A B两球间的弹力不变 B B球对挡板的压力逐渐减小 C B球对斜面的压力逐渐增大 D A球对斜面的压力逐渐增大 2 如图所示 不计滑轮质量与摩擦 重物挂在滑轮下 绳A端固定 将 B 端绳由 B 移到 C 或 D 绳长不变 其绳上 张力分别为 TB TC TD 绳与竖直方向夹角 分别为 B C D则 A TB TC TD B C D B TB TC TD B C D C TB TC TD B C D D TB TC TD B C D 3 某物体在三个共点力的作用下处于静止状态 则下列符合条件的有 A 7N 8N 15N B 11N 5N 8N C 1N 6N 8N D 4N 3N 12N 4 如图所示 质量为m的小球 与三根相同的轻弹簧相连 静止时 相邻两弹簧间的夹角均为 120 已知弹簧 a b对小球的作用力大小均为F 则弹簧c对质点的作用力大小可能为 A F B F mg C F mg D mg F 5 如图所示 质量为 m 的质点静止地放在半径为 R 的半球体上 质点与半球体间的动摩擦因数为 质点与球心 的连线与水平地面的夹角为 则下列说法正确的是 A 地面对半球体的摩擦力为零 B 质点对半球体的压力大小为mgsin C 质点所受摩擦力大小为mgsin D 质点所受摩擦力大小为mgcos 6 如图所示 一个质量为m 2 0 kg 的物体 放在倾角为 30 的斜面上而静止 若用竖直向上的力F 5 N 提物 体 物体仍静止 g 10 m s2 则下述正确的是 A 斜面受的压力减少量等于 5 N B 斜面受的压力减少量小于 5 N C 地面受的压力减少量等于 5 N D 地面受的压力减少量小于 5 N 7 半圆柱体P放在粗糙的水平地面上 其右端有固定放置的竖直挡板MN 在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆 柱体Q 整个装置处于静止状态 右图所示是这个装置的纵截面图 若用外力使MN保持竖直 缓慢地向右移动 在 Q落到地面以前 发现P始终保持静止 在此过程中 下列说法中不正确的是 A MN对Q的弹力逐渐减小 B 地面对P的摩擦力逐渐增大 C P Q间的弹力先减小后增大 D Q所受的合力逐渐增大 8 如图所示 两个质量都是 的小球 用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态 已知墙面光滑 水平地面粗 糙 现将 球向上移动一小段距离 两球再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 地面对 球的支持力 和轻杆上的压力 的变化情况是 A N 不变 F 变大 B N 不变 变小 C N 变大 变大 D 变大 变小 9 如图所示 A B 两物体通过两个质量不计的光滑滑轮悬挂起来 处于静止状态 现将绳子一端从 P 点缓慢移到 Q 点 系统仍然平衡 以下说法正确的是 A 夹角 将变小 B 夹角 将变大 C 绳子张力将增大 D 物体 B 位置将变高 10 如图所示 A B 两球完全相同 质量均为m 用两根等长的细线悬挂在 O 点 两球之间连着一根劲度系数为k 的轻质弹簧 静止不动时 两根细线之间的夹角为 则弹簧的长度被压缩了 A B C D 11 如图所示 两木块的质量分别为m1和m2 两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2 上面木块压在上面的弹簧上 但不拴接 整个系统处于平衡状态 现缓慢向上提上面的木块 直到它刚离开上面弹簧 在这过程中下面木块移 动的距离为 A B C D 12 如图所示 A B 两球用劲度系数为 k1的轻弹簧相连 B 球用长为 L 的细线悬于 O 点 A 球固定在 O 点正下方 且 O A 间的距离恰为 L 此时绳子所受的拉力为 F1 现把 A B 间的弹簧换成劲度系数为 k2的轻弹簧 仍使系统平 衡 此时绳子所受的拉力为 F2 则 F1与 F2的大小关系为 A F1 F2 C F1 F2 D 因 k1 k2大小关系未知 故无法确定 13 如图所示 表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮 两物块 P Q 用轻绳连接并跨过滑轮 不计滑轮的质量和摩擦 P 悬于空中 Q 放在斜面上 均处于静止状态 当用水平向左的恒力推 Q 时 P Q 仍静止不动 则 A Q 受到的摩擦力一定变小 B Q 受到的摩擦力一定变大 C Q 受到的摩擦力变化不确定 D 轻绳上拉力一定不变 14 如图 1 OP为粗糙的水平杆 OQ 为光滑的竖直杆 质量相同的两个小环 a b 通过细线连接套在杆上 a 环在 A 位置时平衡 当 a 环移到位置时也恰好平衡 在 A 位置水平杆受到的压力为 FN1 细线的拉力为 F1 在位置 水平杆受到的压力为 FN2 细线的拉力为 F2 则下述结论正确的是 A F1 F2 B C F1 F2 D 15 如图所示 一物块受到一个水平力 F 作用静止于斜面上 此力 F 的方向与斜面平行 如果将力 F 撤消 下列对 物块的描述正确的是 A 木块将沿斜面下滑 B 木块受到的摩擦力变大 C 木块立即获得加速度 D 木块所受的摩擦力方向改变 16 在固定于地面的斜面上垂直安放一个挡板 截面为 圆的柱状物体甲放在斜面上 半径与甲相等的光滑圆球 乙被夹在甲与挡板之间 没有与斜面接触而处于静止状态 如图所示 现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下 的力F 使甲沿斜面方向极其缓慢地移动 直至甲与挡板接触为止 设乙对挡板的压力F1 甲对斜面的压力为F2 在此过程中 A F1缓慢增大 F2缓慢增大 B F1缓慢增大 F2缓慢减小 C F1缓慢减小 F2缓慢增大 D F1缓慢减小 F2不变 17 如图所示 在一粗糙水平面上有两个质量分别为和的木块 a 和 b 中间用一 原长为 L 劲度系数为 k 的轻弹簧连结起来 木块与地面间的动摩擦因数为 现用一 水平力向右拉木块 b 当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 A B C D 18 如图所示 一物体 M 放在粗糙的斜面上保持静止 斜面静止在粗糙的水平面上 现用水平力 F 推物体时 M 和 斜面仍然保持静止状态 则下列说法正确的是 A 斜面体受到地面的支持力增大 B 斜面体受到地面的摩檫力一定增大 C 物体 M 受到斜面的静摩檫力一定增大 D 物体 M 受到斜面的支持力可能减小 三 计算题 每空 分 共 分 19 一光滑圆环固定在竖直平面内 环上套着两个小球 A 和 B 中央有孔 A B 间由细绳连接着 它们处于如图 中所示位置时恰好都能保持静止状态 此情况下 B 球与环中心 O 处于同一水平面上 A B 间的细绳呈伸直状态 与水平线成 300 夹角 已知 B 球的质量为 3kg 求细绳对 B 球的拉力和 A 球的质量 mA 20 一表面粗糙的斜面 放在光滑的水平地面上 如图 4 所示 为斜面倾角 斜面固定时 一质量为 m 的滑块恰 好能沿斜面匀速下滑 斜面不固定时 若用一推力 F 作用于滑块 使之沿斜面匀速上滑 为了保持斜面静止不动 必 须用一大小为 F0 4mgcos sin 的水平力作用于斜面 求推力 F 的大小和方向 21 如图所示 质量为M 横截面积为直角三角形的物块 ABC 它与竖直墙壁的动摩擦因数为 ABC a AB 边 靠在竖直墙面上 F 是垂直于斜面 BC 的推力 为使物块保持静止状态 的大小应满足什么条件 最大静摩擦力 等于滑动摩擦力 22 质量为 m 的物体放在倾角为 的斜面上 设 45 物体和斜面间的动摩擦因数 0 5 力 F1沿斜面向上作 用于物体或另一水平方向作用与物体的力 F2均能使物体匀速上滑 如图所示 则 F1 F2等于多少 评卷人得分 23 如图 B 10 所示 质量为 m 的物体恰好能在倾角为 的斜面上匀速下滑 如果在物体上施加一个力 F 使物 体沿斜面匀速上滑 为了使力 F 取最小值 则这个力与斜面的倾角 为多少 这个力的最小值是多少 24 如图 B 9 所示 ABCD 为一倾角为 30 的粗糙斜面 AD 边与 BC 边平行 斜面上有一重为 G 10N 的 物体 当对物体作用一个与 AD 边平行的拉力 F 时 物体恰能做匀速直线运动 如果物体和斜面间动摩擦因数 求拉力 F 的大小以及力 F 和物体运动方向之间的夹角 25 质量为 10kg 的物体放在粗糙的斜面上 当斜面倾角为 37 时 物体恰好可以匀速下滑 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 g 10N kg 2 保持倾角不变 为使物体可以匀速上滑 需加多大的沿斜面向上方向的推力 已知 sin37 0 6 cos37 0 8 26 如图 B 8 所示 绳子一端系于天花板上 A 点 另一端所系小球置于光滑的半球面上 B 点 悬点 A 和球心 O 在 同一竖直线上 已知小球质量为 m 绳子长度为 L A 到球面的距离为 h 球面的半径为 R 求小球对绳子的拉 力和对球面的压力 27 轻绳一端系在质量为 m 30kg 的物体上 另一端系在一个质量为 mA 2kg 套在粗糙竖直杆 MN 的圆环上 现用水 平力F拉住绳子上一点 使物体从如图所示实线位置 O 缓慢下降到虚线位置 O 530时 圆环恰好要下滑 求 杆与环间动摩擦因数 sin37 0 6 cos37 0 8 28 如图所示 质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂 三段轻绳的结点为 O 轻绳 OB 水平且 B 端与放置在水平面上 的质量为m2的物体乙相连 轻绳 OA 与竖直方向的夹角 37 物体甲 乙均处于静止状态 取 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 1 轻绳 OA OB 受到的拉力是多大 2 乙受到的摩擦力是多大 方向如何 3 若物体乙的质量m2 4kg 物体乙与水平面之间的动摩擦因数为 0 3 则欲使物体乙在水平面上不滑动 物 体甲的质量m1最大不能超过多少 29 如下图所示 A B 两物体叠放在水平地面上 已知 A B 的质量分别为 mA 10 kg mB 20 kg A B 之间 B 与地面之间的动摩擦因数均为 0 5 一轻绳一端系 住物体 A 另一端系于墙上 绳与竖直方向的夹角为 37 今欲用外力将物体 B 从 物体 A 下向右匀速拉出 求 1 绳的拉力 N 的大小 2 A B 两物体之间的摩擦力 f 的大小 3 所加水平力 F 的大小 取 g 10 m s2 sin 37 0 6 cos 37 0 8 四 填空题 每空 分 共 分 30 如图所示 轻绳 OA 一端系在天花板上 与竖直线夹角为 370 轻绳 OB 水平 一端系在墙上 O 点处挂一重为 40N 的物体 绳 AO 拉 力为 N BO 的拉力为 N 若绳 AO BO CO 所能承受的最大拉力均为 100N 则所吊重物不能超过 N 评卷人 得分 五 综合题 每空 分 共 分 31 如图所示 一个重为 G 的小球套在竖直放置的半径为 R 的光滑大圆球上 一个劲度系数为 k 原长为 L L R 的轻弹簧 一端固定在大圆环顶点 A 另一端与小球相连小球在大圆环上无可摩擦滑动 求 当环静止于 B 点时 弹簧有多长 32 如图所示 质量为 M 的直角三棱柱 A 放在水平地面上 三棱柱的斜面是光滑的 且斜面倾角为 质量为的 光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间 A 和 B 都处于静止状态 求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少 参考答案 一 多项选择 1 AB 2 C 3 AB 4 BD 5 ABD 6 BC 7 ACD 8 B 9 D 10 C 评卷人得分 11 C 12 C 13 CD 14 B 15 D 16 D A 解析 对于木块 1 水平方向受向左的滑动摩擦力17 向右的弹簧弹力 F 的作用 做匀速直线运动 二力平 衡 FN 又 F kx 由 得 故两块之间距离为 L 18 B 三 计算题 19 对 B 球 受力分析如图物体 B 处于平衡状态有 Tcos300 mBg T 2mBg 2 3 10 60N 对 A 球 受力分析如图 物体 A 处于平衡状态有 在水平方向 Tcos300 NAsin300 在竖直方向 NAcos300 mAg Tsin300 由上两式解得 mA 2mB 6kg 20 见分析 试题分析 斜面固定时 滑块恰好沿斜面下滑 则 mgsin mgcos 得 tan 设推力 F 沿斜面方向的分力为 Fx 沿垂直斜面方向的分力为 Fy 滑块受力如图 5 甲 所示 则 Fx mgsin Fu 0 Fn Fy mgcos 0 Fu Fn 斜面体受力如图 5 乙 所示 则有 F0 Fu cos Fn sin 联立 且 Fu Fu Fn Fn 代入 F0的值 得 Fx 3mgsin Fy mgcos 故 21 若物体刚好不下滑 Mg Fsin fm 0 Fcos FN Fcos FN 0 Mg Fsin FN fm FN Mg Fsin Fcos F 22 4 23 物体的受力情况如图 3 所示 在垂直斜面方向上有 FN mgcos Fsin 沿斜面方向上有 Fcos FU mgsin 且 FU FN 由 式解得 F 当 cos sin 最大时 F 有最小值 由数学知识可得当 arctan 时 cos sin 有最大值 且由题中条件可知 tan 则当 时 Fmin mgsin2 试题分析 24 由于物体在力 F 作用下 在斜面内做匀速直线运动 故所受滑动摩擦力 此时有 得 设 F 与物体运动方向的夹角为 则 tan 1 即 45 试题分析 25 解 因为 u tan 所以当 F 0 时 物