3.5共点力的平衡之受力分析导学案高一上学期物理人教版

《受力分析共点力的平衡》习题课一：知识梳理，技能点拨（一）、受力分析1．定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图，这个过程就是受力分析。2．受力分析的顺序：场力(如重力、电场力)、弹力、摩擦力、其他力。（二）.受力分析的步骤（三）．力的有无的判断方法(1)条件法：根据不同性质力的产生条件判断。(2)状态法：结合物体的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律进行分析判断。(3)转换法：转换为研究该力的反作用力或转换研究对象进行研究。二、试题部分（一）选择题(多选)下列说法正确的是（）(1)物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用。(2)物体的速度为零即处于平衡状态。(3)物体处于平衡状态时，其加速度一定为零。(4)物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力必定等大反向。(5)物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力。(6)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态，若将F2转动90°，则三个力的合力大小为eq\r(2)F2。A.(3)(4)(6)B.(1)(3)(5)C.(2)(4)(6)D.(2)(3)(4)2.(多选)如图所示，固定斜面上有一光滑小球，与一竖直轻弹簧P和一平行斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则关于小球所受力的个数可能的是()A．1 B．2C．3 D．43.如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面水平，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0。则下列描述正确的是()A．B可能受到3个或4个力作用B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A对B的摩擦力可能为零D．A、B整体不可能受三个力作用4.如图所示，竖直放置的光滑圆环，顶端D点处固定一定滑轮(大小忽略)，圆环两侧套着质量分别为m1、m2的两小球A、B，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，A、B连线过圆心O点，且与右侧绳的夹角为θ。则A、B两小球的质量之比为()A．tanθB．eq\f(1,tanθ)C．eq\f(1,cosθ)D．sin2θ5.2013年8月我国“蛟龙”号载人潜水器成功实现下潜5km深度．设潜水器在下潜或上升过程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用，其中，海水浮力F始终不变，所受海水阻力仅与潜水器速率有关．已知当潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降，若使潜水器以同样速率匀速上升，则需要从潜水器储水箱向外排出水的质量为（重力加速度为g）：（）A．2（M－）B．M－ C．2M－D．2M－6.如图所示在固定于地面的斜面上垂直安放了一个挡板，截面为1/4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，乙没有与斜面接触而处于静止状态．现在从球心处对甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿斜面方向缓慢地移动，直至甲与挡板接触为止．设乙对挡板的压力为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保持不变7.为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻杆组成，示意图如图所示．小明同学缓缓上推涂料滚，不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力。轻杆对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，涂料滚的重力为G，以下说法中正确的是()A．F1增大 B．F1先减小后增大C．F2增大 D．F2减小8.如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上，现在b盒内缓慢加入适量砂粒，a、b、c始终位置保持不变，下列说法中正确的是：（）A、b对c的摩擦力可能先减小后增大B、地面对c的支持力可能不变C、c对地面的摩擦力方向始终向左D、弹簧的弹力始终不变9.如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比：（）10.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为()A．eq\f(1,3)B．eq\f(1,4)C．eq\f(1,5)D．eq\f(1,6)11.如图所示，两个质量均为m的A、B小球用轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放在倾角为θ的斜面上，A、B均静止，B球没有滑动趋势，则A球对挡板的压力大小为(重力加速度为g)()A．mgtanθ B．eq\f(2mg,tanθ)C．eq\f(mg,tanθ) D．2mgtanθ12.如图所示，重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力F的最小值为()A．eq\f(1,2)G B．eq\f(\r(3),3)GC．G D．eq\f(2\r(3),3)G13.细线OA、OB的O端与质量为m的小球拴接在一起，A、B两端固定于竖直墙面上，其中细线OA与竖直方向成45°角，细线OB与竖直方向成60°角，如图所示。现在对小球施加一个与水平方向成45°角的拉力F，小球保持静止，细线OA、OB均处于伸直状态。已知重力加速度为g，小球可视为质点，下列说法错误的是()A.在保证细线OA、OB都伸直的情况下，若F增大，则细线OA中拉力变小，细线OB中拉力变大B．当F＝eq\f(\r(2),2)mg时，细线OB中拉力为零C．为保证两根细线均伸直，拉力F不能超过eq\f(3\r(2)＋\r(6),2)mgD．为保证两根细线均伸直，拉力F不能超过eq\f(3\r(2),2)mg二：计算题14.如图所示，质量M=2kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块与质量m=QUOTEkg的小球B相连。今用跟水平方向成α=30°角的力F=10QUOTEN拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变，g取10m/s2。求：（1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ。（2）木块与水平杆间的动摩擦因数μ。15.如图所示，水平桌面上有三个质量分别为．．的物体叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为的小球相连，绳与水平方向的夹角为，小球静止在光滑的半圆形器皿中，水平向右的力作用在b上，三个物体恰好处于静止状态且a与桌面恰好不打滑，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，ab间．bc间最大静摩擦力足够大，取，求：（1）绳对球的拉力大小；（2）b对c，a对b以及桌面对a摩擦力大小；（3）撤去力F的瞬间，三个物体的加速度大小。《受力分析共点力的平衡》习题课一：知识梳理，技能点拨（一）、受力分析1．定义：把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图，这个过程就是受力分析。2．受力分析的顺序：场力(如重力、电场力)、弹力、摩擦力、其他力。（二）.受力分析的步骤（三）．力的有无的判断方法(1)条件法：根据不同性质力的产生条件判断。(2)状态法：结合物体的运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律进行分析判断。(3)转换法：转换为研究该力的反作用力或转换研究对象进行研究。二、试题部分（一）选择题下列说法正确的是（）(1)物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用。(2)物体的速度为零即处于平衡状态。(3)物体处于平衡状态时，其加速度一定为零。(4)物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力必定等大反向。(5)物体处于平衡状态时，其所受的作用力必定为共点力。(6)物体受三个力F1、F2、F3作用处于平衡状态，若将F2转动90°，则三个力的合力大小为eq\r(2)F2。A.(3)(4)(6)B.(1)(3)(5)C.(2)(4)(6)D.(2)(3)(4)2.(多选)如图所示，固定斜面上有一光滑小球，与一竖直轻弹簧P和一平行斜面的轻弹簧Q连接着，小球处于静止状态，则关于小球所受力的个数可能的是()A．1 B．2C．3 D．4【答案】BCD【解析】设小球质量为m，若FP＝mg，则小球只受拉力FP和重力mg两个力作用；若FP<mg，则小球受拉力FP、重力mg、支持力FN和弹簧Q的弹力FQ四个力作用；若FP＝0，则小球要保持静止，应受FN、FQ和mg三个力作用，故小球受力个数不可能为1。A错误，B、C、D正确。3.如图所示，固定的斜面上叠放着A、B两木块，木块A与B的接触面水平，水平力F作用于木块A，使木块A、B保持静止，且F≠0。则下列描述正确的是()A．B可能受到3个或4个力作用B．斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下C．A对B的摩擦力可能为零D．A、B整体不可能受三个力作用【答案】B【解析】对B受力分析，木块B受重力、A对B的压力、A对B水平向左的静摩擦力、斜面对B垂直于斜面向上的支持力、斜面对B可能有静摩擦力(当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力与木块A对B的压力与木块B重力的合力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对B没有静摩擦力)作用，故B受4个力或者5个力作用，故A错误；当A对B向左的静摩擦力平行斜面方向的分力大于木块A对B的压力与木块B重力的合力沿斜面方向的分力时，木块B有上滑趋势，此时木块B受到平行斜面向下的静摩擦力，故B正确；对木块A受力分析，受水平力、重力、B对A的支持力和静摩擦力，根据平衡条件，B对A的静摩擦力与水平力F平衡，根据牛顿第三定律，A对B的摩擦力水平向左，大小为F，故C错误；对A、B整体受力分析，受重力、斜面对整体的支持力、水平力，可能有静摩擦力(当推力沿斜面方向的分力与A、B整体重力沿斜面方向的分力平衡时，斜面对A、B整体的静摩擦力为零)，所以A、B整体可能受三个力作用，故D错误。4.如图所示，竖直放置的光滑圆环，顶端D点处固定一定滑轮(大小忽略)，圆环两侧套着质量分别为m1、m2的两小球A、B，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，A、B连线过圆心O点，且与右侧绳的夹角为θ。则A、B两小球的质量之比为()A．tanθB．eq\f(1,tanθ)C．eq\f(1,cosθ)D．sin2θ【答案】B【解析】对两小球分别受力分析，作出力的矢量三角形，如图所示。对小球A，可得eq\f(m1g,sin90°－θ)＝eq\f(T,sinα)；对小球B，可得eq\f(m2g,sinθ)＝eq\f(T,sin180°－α)；联立解得eq\f(m1,m2)＝eq\f(1,tanθ)，故选B。5.2013年8月我国“蛟龙”号载人潜水器成功实现下潜5km深度．设潜水器在下潜或上升过程中只受重力、海水浮力和海水阻力作用，其中，海水浮力F始终不变，所受海水阻力仅与潜水器速率有关．已知当潜水器的总质量为M时恰好以速率v匀速下降，若使潜水器以同样速率匀速上升，则需要从潜水器储水箱向外排出水的质量为（重力加速度为g）：（）A．2（M－）B．M－ C．2M－D．2M－【答案】A【解析】6.如图所示在固定于地面的斜面上垂直安放了一个挡板，截面为1/4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，乙没有与斜面接触而处于静止状态．现在从球心处对甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿斜面方向缓慢地移动，直至甲与挡板接触为止．设乙对挡板的压力为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保持不变【答案】D【解析】7.为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻杆组成，示意图如图所示．小明同学缓缓上推涂料滚，不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力。轻杆对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，涂料滚的重力为G，以下说法中正确的是()A．F1增大 B．F1先减小后增大C．F2增大 D．F2减小【答案】D【解析】本题考查三力平衡问题。以涂料滚为研究对象，分析受力情况，作出受力图如图所示设轻杆与墙壁间的夹角为α，根据平衡条件得F1＝eq\f(G,cosα)，F2＝Gtanα；由题知，轻杆与墙壁间的夹角α减小，cosα增大，tanα减小，则F1、F2均减小。故选D。8.如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，连接a的一段细绳竖直，a连接在竖直固定在地面的弹簧上，现在b盒内缓慢加入适量砂粒，a、b、c始终位置保持不变，下列说法中正确的是：（）A、b对c的摩擦力可能先减小后增大B、地面对c的支持力可能不变C、c对地面的摩擦力方向始终向左D、弹簧的弹力始终不变【答案】AD9.如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比：（）【答案】BC【解析】设板与水平地面的夹角为．以A为研究对象，A原来只受到重力和支持力而处于平衡状态，所以B对A的作用力与A的重力大小相等，方向相反；当将P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，B的上表面不再水平，A受力情况如图1，A受到重力和B的支持力、摩擦力三个力的作用，其中B对A的支持力、摩擦力的和仍然与A的重力大小相等，方向相反，则A受到B对A的作用力保持不变．根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力也不变，故A错误；开始时物体A不受B对A的摩擦力，B对A的支持力大小与重力相等；后来时设B的上表面与水平方向之间的夹角是，受到的B对A的支持力、摩擦力的和仍然与A的重力大小相等，方向相反，则A受到B对A的作用力保持不变，由于支持力与摩擦力相互垂直，，所以A受到的支持力一定减小了，故B正确；以AB整体为研究对象，分析受力情况如图2：总重力、板的支持力和摩擦力，板对B的作用力是支持力和摩擦力的合力．由平衡条件分析可知，板对P的作用力大小与总重力大小相等，保持不变．，，减小，增大，减小．故C正确D错误．10.如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45°时，物块A、B刚好要滑动，则μ的值为()A．eq\f(1,3)B．eq\f(1,4)C．eq\f(1,5)D．eq\f(1,6)【解析】选C。当木板与水平面的夹角为45°时，两物块刚好滑动，对A物块受力分析如图甲，沿斜面方向，A、B之间的滑动摩擦力f1＝μN＝μmgcos45°，根据平衡条件可知T＝mgsin45°＋μmgcos45°①；对B物块受力分析如图乙，沿斜面方向，B与斜面之间的滑动摩擦力f2＝μN″＝μ·3mgcos45°，根据平衡条件可知2mgsin45°＝T＋μmgcos45°＋μ·3mgcos45°②，①②两式联立，可得2mgsin45°＝mgsin45°＋μmgcos45°＋μmgcos45°＋μ·3mgcos45°，解得μ＝eq\f(1,5)，A、B、D错误，C正确。11.如图所示，两个质量均为m的A、B小球用轻杆连接，A球与固定在斜面上的光滑竖直挡板接触，B球放在倾角为θ的斜面上，A、B均静止，B球没有滑动趋势，则A球对挡板的压力大小为(重力加速度为g)()A．mgtanθ B．eq\f(2mg,tanθ)C．eq\f(mg,tanθ) D．2mgtanθ【解析】选D。根据题述，B球没有滑动趋势，说明B球不受摩擦力作用。竖直挡板光滑，A球不受摩擦力作用。设挡板对A球的支持力为F，把A、B看成整体并进行受力分析如图(F与重力合成可得图甲，或重力分解可得图乙，或根据三角形定则可得图丙)。由平衡条件和数学知识可得tanθ＝eq\f(F,2mg)，解得F＝2mgtanθ，由牛顿第三定律可知，A球对挡板的压力大小为2mgtanθ，D正确。12.如图所示，重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上，则拉力F的最小值为()A．eq\f(1,2)G B．eq\f(\r(3),3)GC．G D．eq\f(2\r(3),3)G【解析】选A。对A球受力分析可知，因O、A间绳竖直，则A、B间绳上的拉力为0。对B球受力分析如图所示，则可知当F与O、B间绳垂直时F最小，Fmin＝Gsinθ，其中sinθ＝＝eq\f(1,2)，则Fmin＝eq\f(1,2)G，故选项A正确。13.细线OA、OB的O端与质量为m的小球拴接在一起，A、B两端固定于竖直墙面上，其中细线OA与竖直方向成45°角，细线OB与竖直方向成60°角，如图所示。现在对小球施加一个与水平方向成45°角的拉力F，小球保持静止，细线OA、OB均处于伸直状态。已知重力加速度为g，小球可视为质点，下列说法错误的是()A.在保证细线OA、OB都伸直的情况下，若F增大，则细线OA中拉力变小，细线OB中拉力变大B．当F＝eq\f(\r(2),2)mg时，细线OB中拉力为零C．为保证两根细线均伸直，拉力F不能超过eq\f(3\r(2)＋\r(6),2)mgD．为保证两根细线均