2020-2021物理第一册3-5 共点力的平衡含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年新教材物理人教版必修第一册课时作业：3-5共点力的平衡含解析课时作业13共点力的平衡时间：45分钟一、单项选择题1．下面四个图象依次分别表示四个物体A,B,C,D的加速度a、速度v、位移x和滑动摩擦力f随时间变化的规律．其中物体一定受力平衡的是(C）解析：A，B物体的加速度不为0，受力一定不平衡；D物体的受力可能平衡，可能不平衡，只有选项C正确．2．体操是力与美的运动．吊环比赛中运动员的两臂从竖直位置开始缓慢展开到接近水平,形成如图所示“十字支撑"这一优美造型．开始时吊绳竖直，关于这一过程下列说法正确的是（B）A．吊绳的拉力逐渐减小B．吊绳的拉力逐渐增大C．两绳的合力逐渐增大D．两绳的合力逐渐减小解析：两绳的拉力的合力与人的重力的大小相等,即两绳的拉力的合力F不变；当双臂缓慢张开时，吊绳之间的夹角变大，则两个分力都增大．3.气球下挂一重物，沿与水平方向成60°角的方向斜向上匀速上升，如图所示，不考虑空气阻力，则关于气球和重物整体的受力情况，下列说法正确的是(B)A．受重力、浮力、水平方向的风力B．只受重力和浮力的作用C．受重力、浮力、斜向上的冲力D．受重力、浮力、水平方向的风力、斜向上的冲力解析：气球和重物整体不可能受到斜向上的冲力,因为我们找不到相应的施力物体，选项C,D错误；若气球和重物整体受重力、浮力、水平方向的风力的作用，就不可能受力平衡而做匀速运动，故选项A错误，B正确．4。如图所示，在两木板中间夹住一个质量均匀的立方体木块A，左右两边的木板所施的压力均为F,A与两木板间的动摩擦因数均为μ.当A静止时,下面几种说法正确的是（C)A．A木块受到两板压力的合力是一个弹力，其大小为FB．A木块受到两板压力的合力是2C．A木块与板M之间摩擦力等于A所受重力的一半D．当两板的压力增为2F时，A解析：A木块受到两板压力的合力为0，选项A，B错误；左右两板对A木块施加两个摩擦力，并与重力平衡，则A木块与板M之间摩擦力等于A所受重力的一半，选项C正确；当两板的压力增大时，左右两个摩擦力仍与重力平衡,即A受到的摩擦力不变,选项D错误．5．在图中，AB，AC两光滑斜面互相垂直,AC与水平面成30°角．如把球O所受的重力G按照其作用效果分解,则两个分力的大小分别为(A）A。eq\f(1,2)G，eq\f(\r(3），2)G B.eq\f(\r（3),3)G,eq\r（3）GC.eq\f（\r(2）,3）G，eq\f（\r(2)，2)G D。eq\f（\r(2)，2)G，eq\f（\r（3),2)G解析：将重力分解为分别垂直于AB，AC两斜面方向的分力，即得垂直于AB斜面方向的分力F1＝Gsin30°＝eq\f（1,2)G，垂直于AC斜面方向的分力F2＝Gsin60°＝eq\f(\r（3),2）G.二、多项选择题6。如图所示，一个足球用网兜悬挂于O点，A点为网兜上对称分布的网绳的结点，OA为一段竖直绳,设网绳的长短和足球重力不变，若足球越大，则(AD）A．网绳的拉力越大B．网绳的拉力越小C．网绳的拉力不变D．竖直绳OA的拉力不变解析：设有n根网绳，每根网绳与竖直方向的夹角为θ，则nFTcosθ＝mg得FT＝eq\f(mg,ncosθ）。若足球越大，网绳与竖直方向的夹角越大,cosθ越小，则FT越大，故A正确，B、C错误；以网绳和足球整体为研究对象，根据平衡条件,竖直绳OA的拉力总是与足球的重力相等，保持不变,故D正确．7．如图所示，物体P静止于固定的斜面上，P的上表面水平．现把物体Q轻轻地叠放在P上，则(BD)A．P向下滑动B．P静止不动C．P所受的合外力增大D．P与斜面间的静摩擦力增大解析：开始时对P受力分析,Ff＝Mgsinθ〈μMgcosθ,对P、Q整体受力分析，(M＋m)gsinθ<μ（M＋m)gcosθ，故P仍静止不动,P所受合外力F合＝0,所以A、C错误，B正确;开始时Ff＝Mgsinθ，放上Q后Ff′＝(M＋m）gsinθ，静摩擦力增大,D正确．8.如图所示，物块a、b的质量均为m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F的作用下，两物块均处于静止状态．则（AD)A．b受到的摩擦力大小等于mgB．b受到的摩擦力大小等于2mgC．b对地面的压力大小等于mgD．b对地面的压力大小等于2mg解析：分析a、b整体的受力,如下图甲所示，由平衡条件可知，FNb＝2mg，即b对地面的压力大小等于2mg，选项D正确；再隔离物块a，对其受力分析如图乙所示，由平衡条件可知，Ffba＝mg,根据牛顿第三定律，a对b的摩擦力大小也等于mg，选项A正确．三、非选择题9.生活中仔细观察过“堆"的形状吗？这些圆锥体大小不同，却很相似．想一想,这是为什么？如图是一个盐场利用传送带堆盐的过程．若盐堆表面摩擦因数为0.6,请你根据所学的物理知识建立一个物理模型,估算底面最大直径为30m的盐堆的最大高度．解析:当盐粒堆成圆锥的倾角最大时，其表面的沙粒恰好能匀速下滑．设盐堆的倾角为θ，则有mgsinθ＝μmgcosθ,μ＝tanθ，根据几何知识,有tanθ＝eq\f（h，R），得h＝Rtanθ＝μR，代入R＝15m,即得h＝9m.答案：9m10.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θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态．（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0。8，g＝10m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)（1)轻绳OA，OB受到的拉力是多大?（2)物体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μ＝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？解析:（1）方法1：(力的合成法)对结点O进行受力分析（如图甲),把FA与FB合成则F＝m1所以FA＝eq\f(m1g，cosθ)＝eq\f（5,4)m1gFB＝m1gtanθ＝eq\f（3,4)m1g故轻绳OA，OB受到的拉力大小分别等于FA，FB，即eq\f(5，4）m1g、eq\f(3，4）m1g方法2：（力的效果分解法)把甲对O点的拉力按效果分解为FOA和FOB，如图乙所示则FOA＝eq\f（m1g，cosθ）＝eq\f（5，4)m1g，FOB＝m1gtanθ＝eq\f（3，4)m1g。方法3:(正交分解法)把OA绳对结点O的拉力FA进行正交分解，如图丙所示．则有FAsinθ＝FBFAcosθ＝m1解得FA＝eq\f(5，4)m1g,FB＝eq\f(3，4)m1g（2)对乙受力分析有Ff＝FB＝eq\f(3，4）m1g，方向水平向左．(3）物体乙的最大静摩擦力Ffm＝μm2g当TOB＝eq\f(3，4）m1g＝12N时，m1＝1。6kg，即物体甲的质量m1最大不能超过1.6kg。答案：见解析11。起重机用钢绳把质量为m、长为L的钢管吊在空中，如图所示，AO＝BO，试分析钢绳AOB上的拉力F与钢绳的总长度x之间的关系．解析:将重力沿两钢绳AO、BO方向分解，由于对称，两绳子上的拉力相等．根据力的分解图可得eq\f(F,\f（x，2))＝eq\f（\f(mg，2）,\r(\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（x,2)））2－\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（L，2)))2）)，整理即得F＝eq\f（mgx,2\r（x2－L2)）。答案：F＝eq\f（mgx，2\r(x2－L2)）12．滑板运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力Fx垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率（水可视为静止)．某次运动中，在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ＝37°时(如图),滑板做匀速直线运动，相应的k＝54kg/m，人和滑板的总质量为108kg，试求：(重力加速度g取10m/s2，sin37°取eq\f（3，5),忽略空气阻力)（1）水平牵引力的大小；(2）滑板的速率．解析：(1）以滑板和运动员为研究对象，其受力如图所示．由共点力平衡条件可得FNcosθ＝mg①FNsin