高中物理 第4章 物體的平衡 1 共點力作用下物體的平衡學業(yè)分層測評 教科版必修1

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1 共點力作用下物體的平衡 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．(2016資陽檢測)下列物體中處于平衡狀態(tài)的是(　　) A．F1賽道上汽車剛啟動的一瞬間 B．物體做自由落體運動剛開始下落的一瞬間 C．運動員撐桿跳到最高點的一瞬間 D．停在斜面上的汽車 【解析】　A、B、C中物體的瞬時速度為零但加速度不是零，不是平衡狀態(tài)，D項中物體靜止處于平衡狀態(tài)，故選D. 【答案】　D 2．(多選)下面關于共點力的平衡與平衡條件的說法正確的是(　　) A．物體所受的合外力為零時不一定處于平衡狀態(tài) B．物體的速度方向改變時，物體可能處于平衡狀態(tài) C．物體處于平衡狀態(tài)時，所受合力一定為零 D．物體處于平衡狀態(tài)時不一定靜止 【解析】　共點力作用下物體的平衡狀態(tài)是物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，即F合＝0，a＝0的狀態(tài)，故C、D正確． 【答案】　CD 3．(2016揚州一中檢測)如圖413所示，處于水平面上的物體受沿右上方的傾斜拉力F的作用處于靜止．則物體受到的靜摩擦力f與拉力F的合力方向必(　　) 圖413 A．斜向右上方　　 B．豎直向上 C．斜向左上方 D．無法確定 【解析】　以物體為研究對象，它受到四個力作用：重力G、拉力F、地面支持力N、靜摩擦力f，由平衡條件知四個力的合力為零，說明f與F的合力方向必豎直向上，方可保持與G和N的合力相平衡． 【答案】　B 4．如圖414所示，某人靜躺在椅子上，椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ.若此人所受重力為G，則椅子各部分對他的作用力的合力大小為(　　) 圖414 A．G　　 B．Gsin θ　　　 C．Gcos θ　　　 D．Gtan θ 【解析】　運用力的平衡條件，可求得椅子對人的作用力．選人為研究對象，人受到重力和椅子各部分對他的作用力的合力，根據(jù)力的平衡條件可知，椅子對他的作用力的合力與重力等大、反向，故選項A正確． 【答案】　A 5．某物體受到四個力的作用而處于靜止狀態(tài)，保持其中三個力的大小和方向均不變，使另一個大小為F的力方向轉過90，則欲使物體仍能保持靜止狀態(tài)，必須再加上一個大小為多少的力(　　) A．F　　　 B.F　　　 C．2F　　　 D．3F 【解析】　物體受到四個力的作用而處于靜止狀態(tài)，由物體的平衡條件可知，力F與另三個力的合力一定等大反向，當力F轉過90時，力F與另三個力的合力大小為F，因此，欲使物體仍能保持靜止狀態(tài)，必須再加一個大小為F的力，故只有B正確． 【答案】　B 6．(2016安陽高一檢測)如圖415所示，一質量為m的沙袋用不可伸長的輕繩懸掛在支架上，一練功隊員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為θ＝30，且繩繃緊，則練功隊員對沙袋施加的作用力大小為(　　) 圖415 A. B.mg C.mg D.mg 【解析】　如圖建立直角坐標系對沙袋進行受力分析有： 由平衡條件有： Fcos 30－Tsin 30＝0 Tcos 30＋Fsin 30－mg＝0 聯(lián)立可解得： F＝ 故選A. 【答案】　A 7．(多選)如圖416所示，物體P靜止于固定的斜面上，P的上表面水平．現(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上，則(　　) 圖416 A．P向下滑動 B．P靜止不動 C．P所受的合外力增大 D．P與斜面間的靜摩擦力增大 【解析】　物體P處于靜止狀態(tài)，把物體Q輕輕地疊放在P上時，P、Q仍處于靜止狀態(tài)．根據(jù)共點力的平衡條件解決問題． 設斜面傾角為θ，P、Q的質量分別為M、m，因物體P靜止于固定的斜面上，則動摩擦因數(shù)μ≥tan θ，所受合外力F1＝0，靜摩擦力f1＝Mgsin θ，把物體Q輕輕地疊放在P上，選整體為研究對象，則(M＋m)gsin θ≤μ(M＋m)g cos θ，故P、Q仍處于靜止狀態(tài)．P所受的合外力F2＝0，即F1＝F2，P與斜面間的靜摩擦力f2＝(M＋m)gsin θ>f1，故選項B、D正確，選項A、C錯誤．如果將P、Q兩物體視為一個整體，則更容易得正確的選項為B、D. 【答案】　BD 8. (2016自貢期中)一種磁性吸盤，原理是利用磁極的相互作用將物體牢固地吸在鐵板上，但可在鐵板的平面內移動．如圖417所示是用這種吸盤將電燈吸附在鐵皮做的天花板上，以便燈可以移動到任何需要的地方．已知燈和吸盤共重10 N，磁鐵和鐵皮間的動摩擦因數(shù)為0.4，磁鐵對鐵皮的吸引力為30 N，那么在勻速移動該燈時需要對吸盤施加的水平力的大小為多少？ 圖417 【解析】　對燈和吸盤整體受力分析如圖所示． 根據(jù)共點力的平衡條件得 F吸＝N＋G，F(xiàn)＝f.又f＝μN，由以上三式代入數(shù)據(jù)解得F＝8 N. 【答案】　8 N [能力提升] 9.如圖418所示，一重為8 N的球固定在AB桿的上端，今用彈簧測力計水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，此時測力計的示數(shù)為6 N，則AB桿對球作用力的大小為(　　) 圖418 A．6 N B．8 N C．10 N D．12 N 【解析】　小球受重力mg、彈簧測力計的水平拉力F和桿的彈力N處于平衡狀態(tài)，其合力為零，故N＝＝ N＝10 N，C正確． 【答案】　C 10．(2016瀘州期中)質量為m的木塊在推力F作用下，在水平地面上做勻速運動，如圖419所示，已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動摩擦力應為下列各值的哪個(　　) 圖419 A．μmg B．μ(mg＋Fsin θ) C．μ(mg－Fsin θ) D．Fcos θ 【解析】　木塊勻速運動時受四個力的作用：重力mg、支持力N、摩擦力f、推力F.沿水平方向建立x軸，將F進行正交分解(如圖所示，這樣建立只需分解F)．由于木塊做勻速直線運動，所以在x軸上，向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡)；在y軸上向上的力等于向下的力(豎直方向上受力平衡)．即Fcos θ＝f，又N＝mg＋Fsin θ，f＝μN，得f＝μ(mg＋Fsin θ)． 【答案】　BD 11.如圖4110所示，質量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC，∠ABC＝α，AB邊靠在豎直墻上，AB與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力，現(xiàn)物塊剛好靜止不動，求推力F的大小(認為物塊與墻之間為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)． 圖4110 【解析】　由于物塊剛好靜止，物塊與墻之間為最大靜摩擦力，可認為是滑動摩擦力，由平衡條件得： 在x軸方向：N＝Fcos α 在y軸方向：mg＋Fsin α＝f，f＝μN 由以上兩式得：F＝. 【答案】　 12．(2016渭南高一期末)如圖4111所示，輕彈簧AB原長為35 cm，A端固定于一個放在傾角為30的斜面、重50 N的物體上，手執(zhí)B端，使彈簧與斜面平行，當彈簧和物體沿斜面勻速下滑時，彈簧長變?yōu)?0 cm；當勻速上滑時，彈簧長變?yōu)?0 cm.求： 圖4111 (1)彈簧的勁度系數(shù)k； (2)物體跟斜面間的動摩擦因數(shù)μ. 【解析】　當彈簧和物體沿斜面勻速下滑時，物體受力情況如圖甲所示： 甲 由平衡條件得： F1＋f＝Gsin 30 N＝Gcos 30，f＝μN 而F1＝k(0.4－0.35)＝0.05k 當彈簧和物體沿斜面勻速上滑時，物體受力情況如圖乙所示： 乙 由平衡條件得：F2＝Gsin 30＋f′ 而N＝Gcos 30，f′＝μN F2＝k(0.5－0.35)＝0.15k 以上各式聯(lián)立求得： k＝250 N/m，μ＝. 【答案】　(1)250 N/m　(2)