2024-2025学年高中物理强化训练2平衡条件的应用含解析鲁科版必修1

PAGE5-重难强化训练(二)平衡条件的应用(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分．1～6为单选，7～9为多选)1．如图所示，物体A放在物体B上，物体B为一个斜面体，且放在粗糙的水平地面上，A、B均静止不动，则物体B的受力个数为()A．2B．3C．4D．5C[对物体A受力分析，如图a所示；由于A、B均静止，故可将A、B视为一个整体，其水平方向无外力作用，B相对地面也就无运动趋势，故地面对B无摩擦力，受力如图b所示；对物体B受力分析，如图c所示，共有四个力，选项C正确．abc]2．如图所示，有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行，在此过程中，蜻蜓受到空气对它作用力的方向是()A．a方向 B．b方向C．c方向 D．d方向A[蜻蜓做匀速直线运动，蜻蜓受重力和空气的作用力而平衡，所以空气对蜻蜓的作用力竖直向上，即沿a方向．故选A．]3．如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，假如把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的改变状况是()A．F1先增大后减小，F2始终减小B．F1先减小后增大，F2始终减小C．F1和F2都始终减小D．F1和F2都始终增大B[小球受力如图甲所示，因挡板是缓慢移动，所以小球处于动态平衡状态，在移动过程中，此三力(重力、斜面的支持力N、挡板的弹力F)组成一矢量三角形的改变状况如图乙所示(重力大小、方向均不变，斜面对其支持力方向始终不变)，由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小，挡板对小球弹力先减小后增大，再由牛顿第三定律知B对．]甲乙4．质量为m的物体放在倾角为30°的斜面上，在平行斜面对下的力F作用下处于静止状态，如图所示，下列关于斜面对物体摩擦力大小的说法，不正确的是()A．肯定大于F B．肯定等于F＋eq\f(\r(3),2)mgC．可能等于mg D．可能等于2mgB[设斜面对物体的摩擦力的大小为f，对物体受力分析可知，f的方向沿斜面对上，依据平衡条件可得，F＋mgsin30°＝f，由于F的大小不确定，故B选项不正确，选B选项．]5．弹性轻绳的一端固定在O点，另一端拴一个物体，物体静止在水平地面上的B点，并对水平地面有压力，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑杆，如图所示，OA为弹性轻绳的自然长度，现在用水平力使物体沿水平面运动，在这一过程中，物体所受水平面的摩擦力的大小的改变状况是()A．先变大后变小 B．先变小后变大C．保持不变 D．条件不够充分，无法确定C[假设弹性轻绳和水平方向夹角为θ，lAB＝x，则弹性轻绳的伸长量为eq\f(x,sinθ)，弹性绳的弹力T＝eq\f(kx,sinθ)，对物体进行受力分析，竖直方向Tsinθ＋N＝mg，得N＝mg－Tsinθ，物体沿水平面运动过程摩擦力为滑动摩擦力，f＝μN＝μmg－μTsinθ＝μmg－μkx，滑动摩擦力和夹角无关，故选C选项．]6．如图所示，轻弹簧的一端与物块P相连，另一端固定在木板上．先将木板水平放置，并使轻弹簧处于拉伸状态．缓慢抬起木板的右端，使倾角渐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块P所受静摩擦力的大小改变状况是()A．先减小后增大 B．先增大后减小C．始终增大 D．保持不变A[设轻弹簧对物块P的弹力大小始终为F，物块P的质量为m，木板的倾角为θ，在缓慢抬起木板右端的过程中，对物块P受力分析并依据平衡条件可知，当sinθ＜eq\f(F,mg)时，物块P所受静摩擦力方向沿木板表面对下，其大小f＝F－mgsinθ，f会随着θ的增大而减小；当sinθ＝eq\f(F,mg)时，f＝0；当sinθ＞eq\f(F,mg)时，物块P所受静摩擦力方向沿木板表面对上，其大小f＝mgsinθ－F，f会随着θ的增大而增大．综上分析，f会先减小后增大，故A选项正确．]7．如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态．则()A．物块B、C间的摩擦力可能为零B．斜面体C受到水平面对它的摩擦力肯定为零C．水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等D．不论B、C间摩擦力的大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向肯定向左AD[假如A的重力恰好等于B的重力沿斜面对下的分力，则B、C间的摩擦力为零，故A选项正确；把B、C视为一个整体，整体受四个力的作用而处于平衡状态，即重力，水平面的弹力，细绳斜向右上方的拉力，水平面对C水平向左的摩擦力，依据正交分解法，水平面对C的支持力小于B、C的总重力，故B、C选项错误，D选项正确．]8．如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同．下列说法正确的有()A．三条绳中的张力都相等B．杆对地面的压力大于自身重力C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力BC[杆静止在水平地面上，则杆受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力．依据平衡条件，则三条绳的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零．杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，选项B、C正确．由于三条绳长度不同，即三条绳与竖直方向的夹角不同，所以三条绳上的张力不相等，选项A错误．绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，选项D错误．]9．如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．f表示木块与挡板间摩擦力的大小，N表示木块与挡板间正压力的大小．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止，且O1、O2始终等高，则()A．f变小 B．f不变C．N变小 D．N变大BD[以两个木块m和重物M整体作为探讨对象，在竖直方向上，f＝eq\f(2m＋M,2)g，与挡板间的距离无关，A错误，B正确；如图所示，以轴O点为探讨对象，杆对轴O的作用力为F＝eq\f(Mg,2cosθ)，再以木块m为探讨对象，挡板对木块的正压力N＝F′sinθ＝Fsinθ＝eq\f(Mgtanθ,2)，当挡板间的距离稍许增大时，θ增大，N增大，C错误，D正确．]二、非选择题(本题共3小题，共46分)10．(15分)如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在固定的光滑斜面上，设小球质量m＝1kg，斜面倾角α＝30°，细绳与竖直方向夹角θ＝30°．求细绳对小球拉力的大小．(g取10m/s2)解析：以小球为探讨对象，受力分析如图所示．F＝mg，Tcos30°＝eq\f(1,2)F解得T＝eq\f(\f(1,2)mg,cos30°)＝eq\f(\f(1,2)×1×10,\f(\r(3),2))N＝eq\f(10\r(3),3)N．答案：eq\f(10\r(3),3)N11．(15分)如图所示，用绳AC和BC吊起一重物，绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°，AC绳能承受的最大拉力为150N，而BC绳能承受的最大拉力为100N，求重物的最大重力不能超过多少？解析：重物静止，依据共点力平衡可得TACsin30°＝TBCsin60°TACcos30°＋TBCcos60°＝G由以上两式可得，当TBC＝100N时，TAC＝173.2N＞150N而当TAC＝150N时，TBC＝86.6N＜100N将TAC＝150N，TBC＝86.6N代入平衡方程解得G＝173.2N所以重物的最大重力不能超过173.2N．答案：173.2N12．(16分)如图所示，在水平粗糙横杆上，有一质量为m的小圆环A，用一细线悬吊一个质量为m的球B．现用一水平拉力缓慢地拉起球B，使细线与竖直方向成37°角，此时环A仍保持静止．求：(1)此时水平拉力F的大小；(2)横杆对环的支持力的大小；(3)杆对环的摩擦力．解析：(1)取小