2019-2020新教材高中物理 課時素養(yǎng)評價十四 共點(diǎn)力的平衡（含解析）新人教版必修1

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1、課時素養(yǎng)評價十四　共點(diǎn)力的平衡 (25分鐘　60分) 一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分) 1.物體受到共點(diǎn)力的作用,下列說法中正確的是 (　　) A.速度在某一時刻等于0的物體一定處于平衡狀態(tài) B.相對于另一物體保持靜止的物體一定處于平衡狀態(tài) C.物體所受合力為0時,一定處于平衡狀態(tài) D.物體做勻加速直線運(yùn)動時,一定處于平衡狀態(tài) 【解析】選C。處于平衡狀態(tài)的物體,在運(yùn)動形式上是處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),從受力上來看,物體所受合力為零,C正確;某一時刻速度為零的物體,受力不一定為零,故不一定處于平衡狀態(tài),A錯誤;某物體相對于另一物體靜止時,該物體不一定靜止,如

2、當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動時,該物體也做變速運(yùn)動,此物體不處于平衡狀態(tài),故B錯誤;物體做勻加速直線運(yùn)動,所受合力不為零,故不處于平衡狀態(tài),D錯誤。 2.用三根輕繩將質(zhì)量為m的物塊懸掛在空中,如圖所示。已知ac和bc與豎直方向的夾角分別為30°和60°,則ac繩和bc繩中的拉力分別為(　　) A.mg,mg　　　　 　 B.mg,mg C.mg,mg D.mg,mg 【解析】選A。結(jié)點(diǎn)c受到繩子向下的拉力F大小等于物塊的重力mg,它產(chǎn)生兩個作用效果:拉緊ac繩和bc繩,將力F沿ac繩和bc繩方向分解,如圖所示,由圖中的幾何關(guān)系可得F1=Fcos30°=mg,F2=Fsin30°=m

3、g。則有ac繩中的拉力Fac=F1=mg,bc繩中的拉力Fbc=F2=mg,所以選項(xiàng)A正確。 3.如圖,電燈懸掛于兩墻之間,更換水平繩OA使A點(diǎn)向上移動而保持O點(diǎn)的位置不變,則A點(diǎn)向上移動時 (　　) A.繩OA的拉力逐漸增大 B.繩OA的拉力逐漸減小 C.繩OA的拉力先增大后減小 D.繩OA的拉力先減小后增大 【解析】選D。對O點(diǎn)受力分析,如圖 通過作圖可以看出,繩OA的拉力先變小后變大,故A、B、C錯誤,D正確。 4.某物體受四個力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),保持其他三個力的大小和方向均不變,使另一個大小為F的力的方向轉(zhuǎn)過90°,則欲使物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),必須再加上一

4、個力,大小為 (　　) A.F B.F C.2F D.3F 【解析】選B。物體受四個力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)時,F與其余三個力的合力等大、反向,設(shè)為F′,當(dāng)F轉(zhuǎn)過90°時,F′與F夾角為90°,又F′=F,兩力的合力F合=F,故需加一個與F合方向相反、大小為F的力,選項(xiàng)B正確。 5.如圖所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O為球心。一質(zhì)量為m的小滑塊,在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為FN,OP與水平方向的夾角為θ,下列關(guān)系正確的是 (　　) A.F= B.F=mgtanθ C.FN= D.FN=mgtanθ 【解析】選A。 方法一:合成法?；瑝K受

5、力如圖所示,由平衡條件知: F=, FN=。 方法二:正交分解法。將小滑塊受的力沿水平、豎直方向分解,如圖所示。 mg=FNsinθ F=FNcosθ 聯(lián)立解得:F=,FN=。故本題選A。 6.將重為6mg的均勻長方體切成相等的A、B兩部分,切面與邊面夾角為60°,如圖所示疊放并置于水平地面上,現(xiàn)用彈簧秤豎直向上拉物塊A的上端,彈簧秤示數(shù)為mg,整個裝置保持靜止,則 (　　) A.A、B之間的靜摩擦力大小為mg B.A對B的壓力大小為2mg C.物塊對地面的壓力大于5mg D.地面與物塊間存在靜摩擦力 【解析】選A。對A受力分析,受到重力、彈簧的拉力、B對A

6、的支持力以及B對A的靜摩擦力,B視為傾角為30°的斜面,根據(jù)平衡條件得,B對A的支持力為:FN=(3mg-mg)cos30°,A、B間靜摩擦力為:f=(3mg-mg)sin30°,解得: FN= mg,f=mg,由牛頓第三定律知,A對B的壓力大小為mg,故A正確,B錯誤;對A、B整體受力分析,豎直方向受力平衡,則有:F′N+F=6mg,解得:F′N=5mg,則物塊對地面的壓力等于5mg,故C錯誤;對A、B整體受力分析,水平方向不受地面的摩擦力,否則不能平衡,故D錯誤。 二、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位) 7.(14分)如圖所示,一質(zhì)量

7、為1 kg、橫截面為直角三角形的物塊ABC,∠ABC=30°,物塊BC邊緊靠光滑豎直墻面,用一推力垂直作用在AB邊上使物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),則推力F多大?物塊受墻的彈力多大?(g=10 N/kg) 【解析】物塊受重力G、推力F和墻的彈力FN作用,如圖所示,由平衡條件知,F和FN的合力與重力等大反向。 故有F== N=20 N FN=Gtan60°=1×10× N=10 N。 答案:20 N　10 N 8.(16分)電梯修理員或牽引專家常常需要監(jiān)測金屬繩中的張力FT,但不能到繩的自由端去直接測量,某公司制造出一種能測量繩中張力的夾在繩上的儀器(圖中B、C為該夾子的橫截面)。測量時,

8、只要如圖示那樣用一硬桿豎直向上作用在繩上的某點(diǎn)A,使繩產(chǎn)生一個微小偏移量a,借助儀表很容易測出這時繩對硬桿的壓力F。現(xiàn)測得該微小偏移量為a=12 mm,BC間的距離為2 L=250 mm,繩對硬桿的壓力為F=300 N,試求繩中的張力FT大小是多少。 【解析】對A點(diǎn)受力分析,如圖所示, 由平衡條件得:F=2FTsinα 當(dāng)α很小時,sinα≈tanα 由幾何關(guān)系得:tanα= 解得:FT= 代入數(shù)據(jù)解得FT≈1.6×103 N。 答案:1.6×103 N (15分鐘　40分) 9.(6分)如圖所示,用一根細(xì)繩連接矩形相框的兩個頂角b、c,將其掛在豎直墻的釘子

9、a上,a到b、c兩點(diǎn)的距離相等,b、c間的距離為s,相框重為G,細(xì)繩能承受的最大拉力為G,不計(jì)一切摩擦,則繩的長度不能小于 (　　) A.s　　　　　　　 B.s C.s D.2s 【解析】選B。矩形相框受力如圖:設(shè)細(xì)線與水平方向的夾角為α,根據(jù)平衡條件,豎直方向,有:2Tsin α=G,設(shè)細(xì)線長度為L,結(jié)合幾何關(guān)系,有:sin α= ,聯(lián)立解得:L=s,故A、C、D錯誤,B正確。 10.(6分)(多選)如圖,氫氣球受風(fēng)力作用而使拉住它的細(xì)繩與地面的夾角為θ,在細(xì)繩被剪斷的瞬間,氣球所受外力的合力為(氫氣球的重力忽略不計(jì)) (　　) A.與原來繩子的拉力大小相等,方向相

10、反 B.沿風(fēng)力方向,大小等于風(fēng)力 C.沿豎直方向向上,大小等于氣球所受的浮力 D.與原來繩子的拉力方向相反,大小等于風(fēng)力與浮力的合力 【解析】選A、D。氫氣球受到三個力的作用:豎直向上的浮力、風(fēng)力、沿著繩子方向的拉力,三個力的合力為零,故風(fēng)力和浮力的合力與繩子的拉力等大反向;當(dāng)把繩子剪斷后,氫氣球受到的風(fēng)力和浮力和沒剪斷繩子之前相等,所以兩者的合力沿著繩子的反方向,故A、D正確,B、C錯誤。 11.(6分)吊墜是日常生活中極為常見的飾品,深受人們喜愛?，F(xiàn)將一“心形”金屬吊墜穿在一根細(xì)線上,吊墜可沿細(xì)線自由滑動。在佩戴過程中,某人手持細(xì)線兩端,讓吊墜靜止在空中,如圖所示,現(xiàn)讓兩手水平向

11、外緩慢移動,不計(jì)吊墜與細(xì)線間的摩擦,則在此過程中,細(xì)線中張力大小變化情況為 (　　) A.保持不變 B.逐漸減小 C.逐漸增大 D.先減小后增大 【解析】選C。以吊墜為研究對象,分析受力情況如圖所示: 因繩子兩端的張力始終相等,根據(jù)平衡條件得:2Fcosθ=mg,解得:F=,現(xiàn)讓兩手水平向外緩慢移動,θ逐漸增大,所以拉力F逐漸增大,故C正確,A、B、D錯誤。 12.(22分)一物體置于粗糙的斜面上,給該物體施加一個平行于斜面的力,當(dāng)此力為100 N且沿斜面向上時,物體恰能沿斜面向上勻速運(yùn)動;當(dāng)此力為20 N且沿斜面向下時,物體恰能在斜面上向下勻速運(yùn)動,求施加此力前物體

12、在斜面上受到的摩擦力大小。 【解析】物體沿斜面向上運(yùn)動時受力分析如圖甲所示。 由共點(diǎn)力的平衡條件得 x軸:F1-Ff1-mgsinα=0, y軸:mgcosα-FN1=0 又Ff1=μFN1 物體沿斜面向下運(yùn)動時受力分析如圖乙所示。 由共點(diǎn)力的平衡條件得 x軸:Ff2-F2-mgsinα=0, y軸:mgcosα-FN2=0 又Ff2=μFN2,Ff1=Ff2=Ff 以上各式聯(lián)立得:Ff1=Ff2=Ff= 代入數(shù)據(jù)得:Ff= N=60 N, mgsinα=40 N 當(dāng)不施加此力時,物體受重力沿斜面向下的分力mgsinα