高中物理必修1练习第4章牛顿运动定律习题课共点力平衡的应用

习题课共点力平衡的应用(教师备用)1.(2017·湘潭检测)孔明灯又叫天灯,相传是由三国时的诸葛亮所发明.当年,诸葛亮被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救.诸葛亮算准风向,制成会飘浮的纸灯笼,系上求救的讯息,其后果然脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯.现有一孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速上升,则此时孔明灯所受空气的作用力(含风力)大小和方向是(C)A.0B.mg,东北偏上方向C.mg,竖直向上D.2mg,东北偏上方向解析:孔明灯向着东北偏上方向匀速上升,即做匀速直线运动,处于平衡状态,则合力为零,根据平衡条件,空气的作用力大小F=mg,方向竖直向上.故选项C正确.2.(2017·成都检测)如图所示,OA,OB为竖直平面的两根固定光滑杆,OA竖直、OB与OA间夹角为45°,两杆上套有可以自由移动的轻质环E和F,通过不可伸长的轻绳在结点D点悬挂质量为m的物体,当物体静止时,环E与杆OA间的作用力大小为F1,环F与杆OB间作用力大小为F2,则(B)A.F1=mg,F2=mg B.F1=mg,F2=2mgC.F1=2mg,F2=mg D.F1=2mg,F2=2mg解析:由于杆光滑,当物体静止时,两根绳都与杆垂直,则物体受力如图所示.由平衡条件,力F1,F2的合力与物体重力为平衡力,其大小为mg,则F1=mgtan45°=mg,F2=mgsin45°=3.(2017·辽宁葫芦岛六校协作体初考)如图所示,半球形物体A和小球B紧靠着放在一固定斜面上,并处于静止状态,忽略小球B表面的摩擦,用水平力F沿物体A表面将小球B缓慢拉至物体A的最高点C,物体A始终保持静止状态,则下列说法中正确的是(A)A.物体A受到4个力的作用B.物体A受到斜面的摩擦力大小始终不变C.小球B对物体A的压力大小始终不变D.小球B对物体A的压力大小一直增加解析:物体A受重力、B球的压力、斜面的支持力和静摩擦力作用,选项A正确;对A,B整体,其受力为拉力、重力、支持力和静摩擦力,受力如图(甲)所示,根据平衡条件,有Ff=(mA+mB)gsinα+Fcosα,球B受水平拉力、重力和支持力而处于平衡,则F与FN的合力与重力等大反向,如图(乙)所示,则FN=GB'cosθ,F=GB′tanθ,将小球B缓慢拉至物体A的最高点过程中,4.(2017·天水检测)如图所示,斜面放置于粗糙水平地面上,物块A通过跨过光滑定滑轮的轻质细绳与物块B连接,系统处于静止状态,现对B施加一水平力F使B缓慢地运动,使绳子偏离竖直方向(A与斜面均保持静止),在此过程中(C)A.斜面对物块A的摩擦力一直增大B.绳对滑轮的作用力不变C.地面对斜面的摩擦力一直增大D.地面对斜面的支持力一直增大解析:取物块B为研究对象,设细绳与竖直方向夹角为α,则有F=mgtanα,FT=mgcosα;即该过程中绳子张力变大,但是开始时,并不知道物块A所受斜面的摩擦力方向,故物块A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定,选项A错误;随着B的位置向右移动,绳子的拉力的方向一定会变化,选项B错误;在物块B缓慢拉高的过程中,5.(2017·襄阳检测)如图所示,在水平桌面上叠放着质量均为m的木板A,B以及木块C,初始时刻木板与木块均处于静止状态,A,B,C之间以及B与桌面之间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g.现将水平轻绳一端固定在A上,另一端绕过光滑滑轮系一质量为m′的小物块D,则以下判断正确的是(D)A.当m′g>3μmg时,木板B开始滑动B.B受到地面的摩擦力大小不可能等于m′gC.A,C之间的摩擦力大小一定等于μmgD.不管m′多大,木板B一定保持静止解析:对木板B,竖直方向受重力、压力和支持力,水平方向受A对B向右的摩擦力FfAB和地面对B向左的摩擦力FfDB,由于A对B的最大静摩擦力为2μmg,小于桌面对B的最大静摩擦力3μmg,故物体B一定保持静止,选项A错误,D正确;当D的质量m′较小时,ABC保持静止,根据平衡条件可知,B受到地面的摩擦力大小等于m′g,选项B错误;当A,C发生相对滑动时,A,C之间的摩擦力等于μmg,选项C错误.6.(2017·崇明县一模)如图所示,用与竖直方向成θ角(θ<45°)的倾斜轻绳a和水平轻绳b共同固定一个小球,这时绳b的拉力为FT1.现保持小球在原位置不动,使绳b在原竖直平面内逆时针转过θ角固定,绳b的拉力变为FT2;再转过θ角固定,绳b的拉力为FT3,则(A)A.FT1=FT3>FT2 B.FT1<FT2<FT3C.FT1=FT3<FT2 D.绳a的拉力增大解析:由于小球在重力、a,b两绳的拉力作用下处于静止,而小球重力不变.根据平衡条件各力矢量关系如图所示,由此可知,FT2最小,FT1=FT3,选项A正确,B,C,D错误.7.(2017·天津期末)如图,三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球保持静止,A,D间细绳是水平的,现对B球施加一个水平向右的力F,将B缓缓拉到图中虚线位置,这时三根细绳张力FTAC,FTAD,FTAB的变化情况是(B)A.都变大B.FTAD和FTAB变大,FTAC不变C.FTAC和FTAB变大,FTAD不变D.FTAC和FTAD变大,FTAB不变解析:以B为研究对象受力分析,受力及重力分解法如图(甲)所示由图可以看出,当将B缓缓拉到图中虚线位置过程,A,B间细绳与竖直方向夹角变大,绳的拉力大小对应图中1,2,3三个位置大小所示,即FTAB逐渐变大,F逐渐变大;以A,B整体为研究对象,受力如图(乙)所示,设AC绳与水平方向夹角为α,则竖直方向有FTACsinα=2mg得FTAC=2mgsinα水平方向有FTAD=FTACcosα+F,FTACcosα不变,而F逐渐变大,故FTAD逐渐变大;选项B正确.8.(2017·葫芦岛检测)如图所示容器中装有两种互不相溶且界限分明的液体,密度分别为ρ1和ρ2,将一圆柱体放入容器中,圆柱体的密度为ρ3.静止时圆柱体的上表面到分界线的距离为a,如图1所示.将第一个圆柱体取出,再将另一形状与体积完全相同,但用不同材料制成的圆柱体放入容器中,静止时圆柱体的上表面到分界线的距离为b,如图2所示,求后一圆柱体的密度ρ4.解析:设圆柱体的体积为V,高度为h,物体悬浮,由平衡条件,对图1情况有ρ3Vg=ρ1gV排1+ρ即ρ3Vg=ρ1gaVh+ρ2g可得ah=同理,对图2情况可得bh=ρ由两式得ρ4=ρ2+ba(ρ3ρ2答案:ρ2+ba(ρ3ρ29.(2017·临沂期末)如图所示,位于粗糙斜面上的物体P,由跨过定滑轮的轻绳与物体Q相连.已知物体P和Q以及P与斜面之间的动摩擦因数都是μ,斜面的倾角为θ,物体P的质量为m,物体Q的质量为2m,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,若用一沿斜面向下的力F拉P,使其匀速下滑,试求:(1)连接两物体的轻绳的拉力FT的大小;(2)拉力F的大小.解析:(1)物体Q受力如图(甲)所示.由平衡条件得FT=2mgsinθ+Ff1FN1=2mgcosθ又Ff1=μFN1,解得FT=2mg(sinθ+μcosθ).(2)物体