动态平衡简单问题试卷

动态平衡简单问题试卷一、动态平衡基础概念辨析题（一）单选题下列关于动态平衡的说法中，正确的是（）A.动态平衡系统中各物体的速度必须为零B.动态平衡时物体所受合外力为零但合外力矩可以不为零C.匀速圆周运动的物体处于动态平衡状态D.荡秋千到最高点时的人处于动态平衡状态质量为m的物体在粗糙水平面上做匀速直线运动，已知滑动摩擦系数为μ，此时物体受到的摩擦力大小为（）A.大于μmgB.等于μmgC.小于μmgD.无法确定如图所示，物体A和B通过轻绳跨过定滑轮相连，A在水平桌面上做匀速直线运动，B做匀速竖直下落。若不计滑轮摩擦，则A受到的摩擦力方向为（）A.水平向左B.水平向右C.竖直向上D.竖直向下（二）多选题下列哪些情景中物体处于动态平衡状态（）A.静止在斜面上的木块B.沿斜面匀速下滑的金属块C.悬挂在天花板上的吊灯D.绕地球做匀速圆周运动的卫星关于动态平衡条件的应用，下列说法正确的有（）A.三力平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向B.多力平衡时，正交分解后x轴和y轴的合力均为零C.有固定转动轴的物体平衡时，顺时针力矩之和等于逆时针力矩之和D.动态平衡问题中，摩擦力的方向总是与物体运动方向相反二、受力分析与平衡方程计算题（一）平面力系平衡质量为5kg的物体静止在倾角为37°的斜面上，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s²。求：（1）物体受到的支持力大小；（2）物体受到的静摩擦力大小。如图所示，轻杆AB一端固定在竖直墙壁上，另一端用轻绳BC悬挂在天花板上，B点悬挂一重为100N的物体。已知∠ABC=30°，∠BAC=60°，求轻杆AB和轻绳BC所受的力。（二）摩擦力动态平衡质量为2kg的物块放在水平地面上，现用与水平方向成30°角的拉力F拉动物块做匀速直线运动，已知物块与地面间的滑动摩擦系数为0.5，g=10m/s²。求：（1）拉力F的大小；（2）地面对物块的支持力大小。传送带以2m/s的速度匀速向右运动，将质量为1kg的物体轻轻放在传送带上，物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。求：（1）物体刚放上传送带时的加速度大小；（2）物体达到与传送带共速所需的时间；（3）共速后物体受到的摩擦力大小。三、动态平衡图像分析题（一）力的动态变化如图所示，小球用轻绳悬挂在天花板上，现用水平力F缓慢拉动小球，使绳与竖直方向夹角θ逐渐增大。在此过程中，下列说法正确的是（）A.绳的拉力逐渐减小B.水平力F逐渐增大C.绳的拉力与水平力F的合力逐渐增大D.小球受到的合力逐渐增大质量为m的物体放在粗糙斜面上，用平行于斜面的拉力F使其沿斜面匀速上滑。若斜面倾角θ逐渐增大（物体仍匀速运动），则拉力F和摩擦力f的变化情况是（）A.F增大，f增大B.F增大，f减小C.F减小，f增大D.F减小，f减小（二）力矩平衡分析长度为L的均匀木棒AB，质量为M，可绕A端在竖直平面内转动。现用水平力F作用于B端，使木棒与竖直方向成θ角静止，求：（1）水平力F的大小；（2）A端受到的支持力大小。如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，OA=3m，在A点悬挂重为G的物体。现在OB段（OB=1m）施加一个竖直向上的力F，使杠杆保持水平平衡，则F的大小为（）A.G/3B.GC.2GD.3G四、综合应用题建筑工地上的起重机将质量为2000kg的货物以0.5m/s的速度匀速提升，已知钢丝绳与竖直方向夹角为30°，g=10m/s²。求：（1）每根钢丝绳的拉力大小；（2）若起重机以0.5m/s²的加速度匀加速提升货物，此时钢丝绳拉力与匀速时相比如何变化？如图所示，质量为m的小球用两根轻绳系在竖直杆上，当杆以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，此时两绳均处于伸直状态。已知上绳长L1，下绳长L2，与杆的夹角分别为α和β。（1）分析小球受到的力并画出受力示意图；（2）写出水平方向和竖直方向的平衡方程；（3）若ω增大，判断哪根绳先达到松弛状态。质量为50kg的人站在电梯内的体重计上，求以下情况中体重计的示数：（1）电梯静止；（2）电梯以2m/s的速度匀速上升；（3）电梯以1m/s²的加速度匀加速上升；（4）电梯以0.5m/s²的加速度匀减速上升。倾角为θ的传送带以速度v匀速向上运行，将质量为m的物体轻轻放在传送带底端，物体与传送带间的动摩擦因数为μ（μ>tanθ）。（1）分析物体从开始运动到与传送带共速的过程中的受力情况；（2）计算物体的加速度大小；（3）求出物体在传送带上滑行的距离。五、实验探究题某同学用如图所示装置探究动态平衡条件，实验步骤如下：①将轻质弹簧秤A、B通过定滑轮连接，下端悬挂钩码；②调整滑轮位置，使弹簧秤示数稳定；③记录两弹簧秤的读数F1、F2及绳与竖直方向的夹角α、β；④改变钩码数量，重复实验三次。（1）实验中需要测量的物理量有：__________；（2）若满足__________条件，则可验证动态平衡时力的合成法则；（3）若某次实验中F1=3N，α=30°，F2=4N，β=60°，则理论上悬挂的钩码重力应为__________N。用打点计时器研究物体做匀速直线运动的实验中：（1）所需实验器材除打点计时器、纸带、复写纸外，还需要__________；（2）实验时应先__________再__________（填“释放纸带”或“接通电源”）；（3）若纸带上相邻两点间的距离均为2.00cm，打点时间间隔为0.02s，则物体运动速度为__________m/s。六、开放拓展题设计一个测量动摩擦因数的实验方案，要求：（1）写出实验原理；（2）列出所需器材；（3）简述实验步骤；（4）推导出动摩擦因数的表达式。结合生活实例，分析以下情景中的动态平衡原理：（1）骑自行车匀速直线行驶时，人和车的受力平衡；（2）杂技演员走钢丝时手中长杆的作用；（3）起重机吊臂的角度调节与受力变化关系。如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，框架内用轻弹簧悬挂一质量为m的小球。当用竖直向下的力F压小球使弹簧压缩后突然撤去F，在小球上下振动过程中，框架始终没有离开地面。求框架对地面的最大压力和最小压力。研究表明，当物体在流体中运动时，会受到与运动方向相反的阻力，其大小可表示为f=kv²（k为常数，v为速度）。质量为m的雨滴从高空由静止下落，最终达到匀速运动状态，求：（1）雨滴匀速下落时的速度vm；（2）雨滴下落过程中加速度a随速度v变化的关系式；（3）定性画出雨滴下落的v-t图像。七、附加题（选做）如图所示，两个半径均为R的光滑半圆柱固定在水平地面上，半圆柱顶端有一质量为m的光滑小球。现用水平力F缓慢推动小球，使两半圆柱之间的距离逐渐增大，当小球与半圆柱接触点的切线与竖直方向夹角为θ时，求：（1）水平力F的大小；（2）半圆柱对小球的支持力大小。质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F推物体，使物体沿斜面匀速上升，求F的大小（用m、θ、μ、g表示）。长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，链条的1/4悬于桌边。现由静止释放链条，求链条刚好全部滑离桌面时的速度大小（重力加速度为g）。本试卷涵盖动态平衡的基本概念、受力分析、平衡方程、图像分析、实验探究等模