2022-2023学年新教材高中物理第4章力与平衡习题课多物体平衡问题临界极值问题课后习题鲁科版必修第一册

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习题课:多物体平衡问题、临界极值问题1.D设a、b的重力分别为Ga、Gb,若Ga=Gbsinθ,则b、c间的摩擦力为零,若Ga>Gbsinθ,则b对c的摩擦力沿斜面向下,如果Ga<Gbsinθ,则b对c的摩擦力沿斜面向上,由于开始摩擦力的方向不确定,所以在a中的沙子缓慢流出的过程中,b和c之间的摩擦力大小变化和方向都无法确定,故A、B错误;以bc整体为研究对象,受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、斜向右上的绳的拉力和地面的摩擦力,根据平衡条件,水平面对c的摩擦力f=Tcosθ=Gacosθ,方向水平向左,则在a中的沙子缓慢流出的过程中,摩擦力在减小,故C错误,D正确。2.CD静止物块A相对B具有下滑的运动趋势,且A、B之间存在压力,所以A、B之间有平行于接触面的摩擦力,选项A、B错误;A、B整体静止,由力平衡条件可知,斜面对B有沿斜面向上的摩擦力,B受A对其平行于接触面向下的摩擦力和斜面对其沿斜面向上的摩擦力作用,选项C、D正确。3.ACD设物体A对球B的支持力为F1,竖直墙对球B的弹力为F2,F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小。对球B进行受力分析如图所示,由平衡条件得F1cosθ=mBg,F1sinθ=F2,解得F1=mBgcosθ,F2=mBgtanθ,θ减小,F1减小,F2减小,选项A正确,B错误;对A、B整体受力分析可知,在竖直方向,地面对整体的支持力N=(mA+mB)g,与θ无关,即A对地面的压力不变,选项D正确;在水平方向,地面对A的摩擦力f=F2,因F4.B物块b受重力、地面的支持力、物块a的水平弹力、物块a的竖直向下的摩擦力及外力F作用而静止,A错误;物块a受重力、墙壁的弹力、物块b的水平弹力和竖直向上的摩擦力作用而静止,所以物块a受到物块b的作用力是斜向右上方的,D错误;物块b对物块a的摩擦力大小为2mg,所以物块b受到的摩擦力大小等于2mg,B正确;由整体法可知物块b对地面的压力大小等于3mg,C错误。5.B对整体进行受力分析,知N=2mg,移动两球后,仍然平衡,则N仍然等于2mg,所以N不变。再隔离A球进行受力分析,设轻杆与竖直方向夹角为θ,轻杆对A球的弹力F=mgcosθ,当A球向上移动一小段距离后,夹角θ变小,cosθ变大,所以6.CA、B始终保持静止,对B受力分析,如图甲所示,设AB圆心连线与竖直方向夹角为α,由F2sinα=F1,F2cosα=F+GB可得,当F增大时,F2增大,F1也增大。将A、B看成整体,受力如图乙所示,设地面对A的支持力为N,对A的摩擦力为f,则由整体平衡得GA+GB+F=N,且f=F1,由此可知,当F增大时,N、f均增大,F3是N与f的合力也增大。所以只有C正确,A、B、D均错误。7.D开始时A对B的摩擦力沿斜面向上,随着F增大,A对B的摩擦力先减小,当F增大至与B的重力沿斜面向下的分力大小相等时,A对B的摩擦力减至零,之后A对B的摩擦力变为沿斜面向下并增大,故A、B错误;对A、B整体分析可知,地面对A的摩擦力与F的水平分力大小相等,地面对A的支持力与F的竖直分力的和等于A、B重力之和,所以地面对A的摩擦力一直变大,地面对A的支持力一直变小,故C错误,D正确。8.解析对点O受力分析如图甲所示,由平衡条件得F1=F2=F再对任一物块受力分析如图乙所示(图中选择右边物块进行受力分析),物块发生滑动的临界条件是F2sinα2=μ又F2cosα2联立解得F=2μG答案29.解析(1)对A进行受力分析如图所示,由力平衡条件,y轴方向有N=mAgcos37°代入数据得N=2×10×0.8N=16N,所以A受到斜面的支持力为16N。(2)根据题意,物体A与斜面之间的最大静摩擦力fmax=f滑=μN=0.4×16N=6.4N物体B的质量最小为mB1时,物体A受到的摩擦力等于最大静摩擦力且方向沿斜面向上时,根据力的平衡条件有T1+fmax=mAgsin37°物体B静止,有T1=mB1g物体B的质量最大为mB2时,物体A受到的摩擦力等于最大静摩擦力且方向沿斜面向下,根据力的平衡条件有T2=fmax+mAgsin37°物体B静止,有T2=mB2g解得mB1=0.56kg,mB2=1.84kg。答案(1)16N(2)0.56kg1.8