高中物理-共点力的平衡练习(含解析)

高中物理-共点力的平衡练习（含解析）[要点对点练]要点一：静态平衡m1．(多选)如图所示,物体的质量为,靠在粗糙的竖直墙上,物体与墙面间的动摩擦因数为μF.力与水平方向的夹角为θF,要使物体沿着墙匀速滑动,则外力的大小可能是()mgsinθmgB.cos－sinθμθA.mgC.sin－cosθμθmgD.sin＋cosθμθ[解析]当物体向上滑动时,摩擦力沿墙壁向下,FF,物体的受力如图所示．1此时力较大,设为NFθfmgFθ根据正交分解法,得＝cos,＋＝sin1111mgθμθsin－cosfμNF1又＝,联立解得＝11mgθμθsin＋cosF2同理,当物体向下滑动时,可得＝故选项C、D正确．[答案]CDBC2．有一直角V形槽固定在水平面上,其截面如图所示,面与水平面间的夹角为60°,有9mBCμAB一质量为的正方体木块放在槽内,木块与面间的动摩擦因数为,与面间无摩擦．现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,则木块所受的摩擦力为()12μmgB.23μmgC.2μmgμmg2A.D．BCFmgsin30°,木块运动BC[解析]由受力分析可知面对木块的支持力为＝后受到的摩擦1力为＝＝＝sin30°＝,选项A正确．FμFμFμmgμmg2f压BC[答案]AFF3．(多选)如图所示,一个物块静止在斜面上,斜面对物块的支持力和摩擦力分别为和.Nfθ如果增大斜面的倾角,而物块仍能在斜面上保持静止,则这一过程中()FNFB．减小NA．增大FfFD．减小fC．增大Fmgθ]根据平衡条件和重力的作用效果,斜面对物块的支持力＝cos,摩擦力＝NF[解析fmgθθFFsin,由于倾角增大,故减小,增大．Nf[答案]BCOOOa4．如图,一光滑的轻滑轮用细绳′悬挂于点；另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块,bOOαab另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块,′与竖直方向的夹角为,连接、的细绳间的βFbFb夹角为.外力向右上方拉,若缓慢增加,方向不变,物块始终保持静止,下列说法正确的是()9αA．角增加bB．物块所受的绳子的拉力增大bC．物块所受的摩擦力一定增大bD．物块所受的支持力一定减小bβα[解析]因物块始终保持静止,可知角不变,角不变,选项A错误；物块所受的babF绳子的拉力总等于的重力,则物块所受的绳子的拉力不变,选项B错误；当力较小时,bFbb所受的静摩擦力水平向右,当增加时,所受的摩擦力会减小,选项C错误；对物块,在竖直FTβFrmgrFNFFN方向有＋cos＋cos＝(其中是与竖直方向的夹角),则增大时,减小,选项Db正确．[答案]D要点二：动态平衡5．如图所示是给墙壁粉刷涂料用的涂料滚的示意图,使用时,用撑杆推着粘有涂料的涂料滚沿墙上下缓慢滚动,把涂料均匀地粉刷到墙上,撑杆的重力和墙壁的摩擦均不计,且撑杆足够F长,粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓向上推涂料滚,设该过程中撑杆对涂料滚的推力为,1F涂料滚对墙壁的压力为,则()2FFFFA．增大,减小B．增大,增大12129FFFFC．减小,减小D．减小,增大1212[解析]涂料滚沿墙壁缓慢向上滚动的过程中,处于动态平衡,合力为零,分析涂料滚受力,FFθFFF2如图所示,其中′＝,涂料滚向上滚动的过程中,角变小,则和′均变小,也变小,C2212正确．[答案]C6．如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置O缓慢绕点转至水平FF压位置,则此过程中球对挡板的压力和球对斜面的压力的变化情况是()FF压A．先增大后减小,一直减小FF压B．先减小后增大,一直减小FFC．和都一直减小压FFD．和都一直增大压[解析]对小球受力分析如图甲所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在GFNF移动过程中,重力、斜面的支持力、挡板的弹力组合成一矢量三角形,变化情况如图乙所示(重力的大小方向均不变,斜面对其支持力的方向始终不变),由图可知,此过程中斜面对小球FNFF的支持力不断减小,故球在斜面的压力一直减小,挡板对小球弹力先减小后增大,再由压9牛顿第三定律知,B正确．[答案]Bv7．如图所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度匀速下滑,0斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()A．等于零B．不为零,方向向右C．不为零,方向向左v,较大时方向向左,较小时方向向右0vD．不为零0[解析]由于物块匀速下滑、斜劈保持静止,根据共点力平衡条件可知,整体在重力和地面的支持力衡状态,若地面对斜劈有摩擦力作用,由于擦力平衡,斜劈不,A正确．[答案]A,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔．质量为的小作用下处于平没有水平方向的其他力与摩能保持静止,故地面对斜劈的摩擦力等于零m8．如图所示球套在圆环上．一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住．现拉动细线,使小球沿圆环缓FFN慢上移,在移动过程中手对线的拉力和轨道对小球的弹力的大小变化情况是()9FFA．不变,增大NFFB．不变,减小NFFC．减小,不变NFFD．增大,减小N[解析]小球沿圆环缓慢上移可看做静止,对小球进行受力分析,作出受力示意图如图所GFFOABGFAAAB示,由图可知△∽△即：＝＝,当点上移时,半径不变,长度减小,故减小,FFNNRABR不变,故C正确．[答案]C[综合提升练]O9．一种测定风力的仪器如图所示,它的细长金属丝一端固定于悬点,另一端悬挂一个质m量为的金属球．无风时,金属丝自然下垂,当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方θFθm向的角度为.风力与、之间的关系式正确的是()FmgθA．＝sinFmgθB．＝cosmgD．＝θFmgθC．＝tanFtan[解析]对金属球受力分析,金属球受到重力、拉力和风力共3个力作用,由平衡条件可知,Fmgθ拉力和风力的合力与重力等大反向,如图所示．由几何关系,得到＝tan,故C正确．[答案]COAOBO10.如图所示,将小球用绳、悬挂起来,保持点不动,缓慢沿顺时针方向转动绳的BOB端,在此过程中,绳中的张力变化情况是()A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大后减小9D．先减小后增大FFB[解析]将小球的重力沿两绳的方向分解成和,取端顺时针转动过程中所经过的位ABBBFFFF置、、…,作出对应的两对分力和、和、…,如图所示,从图中可以看出两个分A1B1A2B212FFB力的变化情况为逐渐减小,先减小后增大．A[答案]D11．如图所示,质量为＝8kg的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为,轻绳mOOB1Bm2OA水平且端与站在水平面上的质量为的人相连,轻绳与竖直方向的夹角＝37°,物体甲θg及人均处于静止状态．(已知sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,取10m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．)求：OAOB(1)轻绳、的拉力；(2)人受到的摩擦力的大小及方向；mμ(3)若人的质量＝45kg,人与水平面之间的动摩擦因数为＝0.25,则欲使人在水平面2m上不滑动,物体甲的质量最大不能超过多少．1O[解析](1)以结点为研究对FOA象,如图所示,建立直角坐标系,将分解,9FFθ由平衡条件－sin＝0,OBOAFθmgcos－＝0,OA1mgF联立解得＝OA＝100N,1cosθFmgθ＝tan＝60N.OB1OB(2)人水平方向受到绳的拉力和水平面的静摩擦力,受力如右图所示,FF由平衡条件得＝＝60N,fOB方向水平向左．(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时,质量达到最大,此时人受到的静摩擦力达到最大值,Fμmg即f＝,m2FF由平衡条件得＝fOBmm3又＝tan＝,Fmgθmg41mOBm1mFgg33μmg＝15kg.244＝m解得＝1mOBm[答案](1)100N60N(2)60N,方向水平向左(3)15kg9mAm12．如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为的小圆环,用一细线悬吊一个质量为BBA.现用一水平拉力缓慢地拉起球,使细线与竖直方向成37°角,此时环仍保持静止．重的球g力加速度为,求：F(1)此时水平拉力的大小；(2)环对横杆的压力及环受到的摩擦力．[解析](1)取小球为研究对象进行受力分析,由平衡条件得FTFFmgs