【紅對勾】2020高考物理 共點力作用下物體的平衡課時作業(yè) 新課標

上傳人:艷*** 文檔編號:110949685 上傳時間:2022-06-20 格式:DOC 頁數(shù):8 大?。?34.50KB
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1、課時作業(yè)7 共點力作用下物體的平衡 時間:45分鐘  滿分:100分 一、選擇題(8×8′=64′) 圖1 1.如圖1,質量為M的楔形物塊靜置在水平地面上,其斜面的傾角為θ.斜面上有一質量為m的小物塊,小物塊與斜面之間存在摩擦,用恒力F沿斜面向上拉小物塊,使之勻速上滑.在小物塊運動的過程中,楔形物塊始終保持靜止.地面對楔形物塊的支持力為(  ) A.(M+m)g       B.(M+m)g-F C.(M+m)g+Fsinθ D.(M+m)g-Fsinθ 解析:m勻速上滑,M靜止,均為平衡態(tài),將m、M作為系統(tǒng),在豎直方向有Mg+mg=N+Fsinθ得N=(Mg+mg)-

2、Fsinθ,即D正確,ABC錯誤. 答案:D 圖2 2.如圖2所示整個裝置靜止時,繩與豎直方向的夾角為30°.AB連線與OB垂直.若使帶電小球A的電量加倍,帶電小球B重新穩(wěn)定時繩的拉力為(  ) A.Gcos30° B.Gcos60° C.Gcos45° D.2G 解析:小球A電量加倍后,球B仍受重力G、繩的拉力T、庫侖力F,但三力的方向已不再具有特殊的幾何關系.若用正交分解法,設角度,列方程,很難有結果.此時應改變思路,并比較兩個平衡狀態(tài)之間有無必然聯(lián)系.于是交正交分解為力的合成,注意觀察,不難發(fā)現(xiàn):AOB與FBT′圍成的三角形相似,則有:AO/G=OB/T.說明系統(tǒng)

3、處于不同的平衡狀態(tài)時,拉力T大小不變.由球A電量未加倍時這一特殊狀態(tài)可以得到:T=Gcos30°.球A電量加倍平衡后,繩的拉力仍是Gcos30°.A正確. 答案:A 圖3 3.一質量為M的探空氣球在勻速下降,若氣球所受浮力F始終保持不變,氣球在運動過程中所受阻力僅與速率有關,重力加速度為g,現(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升,則需從氣球吊籃中減少的質量為(  ) A.2(M-)    B.M- C.2M- D.0 解析:設氣球所受阻力為f=kv,當氣球勻速下降時,有Mg=F+kv,當氣球勻速上升時,有(M-m0)g+kv=F,解之可得m0=2(M-),即A正確. 答案:A

4、 圖4 4.如圖4所示,一質量為M的楔形木塊放在水平桌面上,它的頂角為90°,兩底角為α和β;a、b是兩個位于斜面上質量均為m的木塊,已知所有接觸面都是光滑的.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑,而楔形木塊靜止不動,這時楔形木塊對水平桌面的壓力等于(  ) A.Mg+mg         B.Mg+2mg C.Mg+mg(sinα+sinβ) D.Mg+mg(cosα+cosβ) 圖5 解析:由于各接觸面是光滑的,a、b兩物體均加速下滑,分析M受力:M自身的重力G,地面的支持力FN,a對M的壓力Fa=mgcosα,b對M的壓力Fb=mgcosβ.如圖5所示. 利用正交分解,在豎直

5、方向上合力為零. FN=G+Fbcosβ+Facosα =G+mgcos2α+mgcos2β 因為α與β互余,所以cos2α+cos2β=1. 所以FN=G+mg=Mg+mg 答案:A 圖6 5.有一個直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB豎直向下,表面光滑.AO上套有小環(huán)P,OB上套有小環(huán)Q,兩環(huán)質量均為m,兩環(huán)由一根質量可忽略、不可伸長的細繩相連,并在某一位置平衡(如圖6所示).現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次達到平衡,那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較,AO桿對P環(huán)的支持力FN和摩擦力f的變化情況是(  ) A.FN不變,f變大 B.FN不變,f變

6、小 C.FN變大,f變大 D.FN變大,f變小 解析: 圖7 以兩環(huán)和細繩整體為對象求FN,可知豎直方向上始終二力平衡,F(xiàn)N=2mg不變;以Q環(huán)為對象,在重力、細繩拉力F和OB壓力N作用下平衡,設細繩和豎直方向的夾角為α, 則P環(huán)向左移的過程中α將減小,N=mgtanα也將減?。僖哉w為對象,水平方向只有OB對Q的壓力N和OA對P環(huán)的摩擦力f作用,因此f=N也減?。? 答案:B 圖8 6.如圖8所示,質量m1=10 kg和m2=30 kg的兩物體,疊放在動摩擦因數(shù)為0.50的粗糙水平地面上,一處于水平位置的輕彈簧,勁度系數(shù)為250 N/m,一端固定于墻壁.另一端與質量

7、為m1的物體相連,彈簧處于自然狀態(tài),現(xiàn)用一水平推力F作用于質量為m2的物塊上,使它緩慢地向墻壁一側移動,當移動0.40 m時,兩物體間開始相對滑動,這時水平推力F的大小為(g取10 m/s2)(  ) A.100 N B.300 N C.200 N D.250 N 解析:當兩物體相對滑動時,處于一種臨界狀態(tài),整體合力仍為零,對整體受力分析,水平方向受彈簧的彈力、地面的摩擦力和水平推力,由平衡條件得: F=kx+μ(m1+m2)g =250×0.4 N+0.5×40×10 N=300 N. 答案:B 圖9 7.如圖9所示,物塊M通過與斜面平行的細繩與小物塊m相連.斜面

8、的傾角α可以改變.討論物塊M對斜面的摩擦力的大小,則有(  ) A.若物塊M保持靜止,則α角越大,摩擦力一定越大 B.若物塊M保持靜止,則α角越大,摩擦力一定越小 C.若物塊M沿斜面下滑,則α角越大,摩擦力越大 D.若物塊M沿斜面下滑,則α角越大,摩擦力越小 解析:若物塊M保持靜止,所受摩擦力為靜摩擦力,其大小等于繩上拉力mg與物塊M沿斜面方向的重力分量Mgsinα的合力,當mg>Mgsinα時,摩擦力方向沿斜面向下,其大小等于(mg-Mgsinα),則α越大,摩擦力越小,當mg

9、斜面下滑,所受摩擦力為滑動摩擦力,其大小等于μFN=μMgcosα,α越大,摩擦力越?。? 答案:D 圖10 8.如圖10所示,A、B是兩根豎直立在地上的木樁.輕繩系在兩木樁上不等高的P、Q兩點,C為光滑的質量不計的滑輪.下面懸掛著重物G,現(xiàn)保持結點P的位置不變,當Q點的位置變化時,輕繩的張力大小的變化情況是(  ) A.Q點上下移動時,張力不變 B.Q點向上移動時,張力變大 C.Q點向下移動時,張力變小 D.條件不足,無法判斷 解析:滑輪輕質且光滑,兩側細繩的拉力大小相等,設兩繩夾角為θ,則有:2Fcos=mg 且d=LPC·sin+LCQsin=L·sin 其中L為P

10、Q繩全長,d為A、B兩木樁間距離 故sin= ∴θ角一定,相應地,繩子中的張力大小不隨Q點上下移動而改變. 答案:A 二、計算題(3×12′=36′) 圖11 9.如圖11所示,質量為M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面傾角為θ.質量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間,A和B都處于靜止狀態(tài),求地面對三棱柱的支持力和摩擦力各為多少? 解析:選取B為研究對象,它受到重力mg、三棱柱對它的支持力FNB、墻壁對它的彈力F的作用(如圖12甲所示)而處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件有: 圖12 豎直方向上:FNBcosθ=mg 水平方向上:FNB·sin

11、θ=F 解得F=mgtanθ 再以A和B整體為研究對象,它受到重力(M+m)g、地面支持力FN、墻壁的彈力F和地面的摩擦力Ff的作用(如圖12乙所示)而處于平衡狀態(tài).根據(jù)平衡條件有: FN-(M+m)g=0 F=Ff 可得:FN=(M+m)g,F(xiàn)f=F=mgtanθ. 答案:(M+m)g mgtanθ 10.當物體從高空下落時,空氣阻力隨速度的增大而增大,因此經(jīng)過一段距離后將勻速下落,這個速度稱為此物體下落的終極速度.已知球形物體速度不大時所受的空氣阻力正比于速度v,且正比于球半徑r,即阻力F=krv,k是比例系數(shù).對于常溫下的空氣,比例系數(shù)k=3.4×10-4N·s/m2.已知水

12、的密度ρ=1.0×103 kg/m3,取重力加速度g=10 m/s2,試求半徑r=0.10 mm的球形雨滴在無風情況下的終極速度vT.(結果取兩位有效數(shù)字) 解析:雨滴下落時受兩個力作用:重力,方向豎直向下;空氣阻力,方向豎直向上,當雨滴達到終極速度vT后,加速度為零,二力平衡,用m表示雨滴的質量,有 mg-krvT=0 ① m=πr3ρ ② 由①②得終極速度vT= 代入數(shù)值得vT=1.2 m/s 答案:1.2 m/s 圖13 11.一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內,環(huán)上套著兩個小球A和B(中央有孔),A、B間由細繩連接著,它們處于如圖13中所示位置時恰好都能保持靜止狀態(tài).此情況下,B球與環(huán)中心O處于同一水平面上,A、B間的細繩呈伸直狀態(tài),且與水平線成30°角.已知B球的質量為3 kg,求細繩對B球的拉力和A球的質量.(g取10 m/s2) 解析: 圖14 對B球受力分析如圖14所示,物體B處于平衡狀態(tài)有:Tsin30°=mBg T=2mBg=2×3×10 N=60 N 物體A處于平衡狀態(tài)有: 在水平方向:Tcos30°=NAsin30° 在豎直方向:NAcos30°=mAg+Tsin30°. 由上兩式解得:mA=2mB=6 kg 答案:60 N 6 kg

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