2022年高中物理《第二章 第3單元 受力分析 共點(diǎn)力的平衡》配套練習(xí) 魯科版選修3-3

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1、2022年高中物理《第二章 第3單元 受力分析 共點(diǎn)力的平衡》配套練習(xí) 魯科版選修3-3 1．如圖1所示是xx年第七屆城市運(yùn)動會吊環(huán)比賽的一個場景， 此時人靜止不動，兩根吊帶對稱并與豎直方向有一定夾角，下列判斷正確的是(　　) A．兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小不等 B．手對吊環(huán)作用力方向豎直向下 C．每根吊帶受到環(huán)的拉力大小都等于人重量的一半 D．兩根吊帶受到環(huán)的拉力合力一定豎直向下 圖1 2．如圖2所示的水平面上，橡皮繩一端固定，另一端連接兩根彈簧，連接點(diǎn)P在 F1、F2和 F3三力作用下保持靜止。下列判斷正確的是(　　) A. F1>F2>F3 B．F3>F1>

2、F2 C．F2>F3>F1 圖2 D．F3>F2>F1 3.如圖3所示，截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的豎直墻面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F，推動木塊與鐵 塊一起向上勻速運(yùn)動，運(yùn)動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止，則下列說法正確的是(　　) A．木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力 圖3 B．木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力

3、 C．木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力 D．豎直向上的作用力F大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和 4．如圖4所示，一光滑斜面固定在地面上，重力為G的物體在一水平推力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。若斜面的傾角為θ，則(　　) A．F＝Gcosθ B．F＝Gsinθ 圖4 C．物體對斜面的壓力FN＝Gcosθ D．物體對斜面的壓力FN＝ 5.半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎直擋板MN。在P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖5所示是這個裝置的縱截面圖。若用外力使MN保持豎直，緩慢地向右移動，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始

4、終保持靜止。在此過程中，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．MN對Q的彈力逐漸減小 B．地面對P的摩擦力逐漸增大 C．P、Q間的彈力先減小后增大 D．Q所受的合力逐漸增大 6．如圖6所示，水平細(xì)桿上套一環(huán)A，環(huán)A與球B間用一輕質(zhì)繩相連，質(zhì)量分別為mA、mB，由于B球受到風(fēng)力作用，環(huán)A與B球一起向右勻速運(yùn)動。已知細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ，則下列說法中正確的是(　　) A．B球受到的風(fēng)力F為mBgtanθ 圖6 B．風(fēng)力增大時，輕質(zhì)繩對B球的拉力保持不變 C．風(fēng)力增大時，桿對環(huán)A的支持力保持不變 D．環(huán)A與水平細(xì)桿間的動摩擦因數(shù)為 7．在如圖7所示裝

5、置中，兩物體質(zhì)量分別為m1、m2，懸點(diǎn)a、b間的距離遠(yuǎn)大于滑輪的直徑，不計一切摩擦，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。由圖可知(　　) 圖7 A．α一定等于β　　　　　　 B．m1一定大于m2 C．m1一定小于2m2 D．m1可能大于2m2 8．如圖8所示，所受重力為G的均勻小球放在傾角為α的斜面上，球被與斜面夾角為θ的木板擋住，球面、木板均光滑。若使球?qū)δ景鍓毫ψ钚?，則木板與斜面間夾角θ應(yīng)為(　　) A．α　　　　　　　　 B.－α C. D.＋α 圖8 9．如圖9所示，在一根粗糙的水平直桿上

6、套有兩個質(zhì)量均為m的鐵環(huán)，兩鐵環(huán)上系著兩根等長細(xì)線，共同拴住質(zhì)量為M的小球，兩鐵環(huán)與小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)想辦法使得兩鐵環(huán)間距離增大稍許而同時仍能保持系統(tǒng)平衡，則水平直桿對鐵環(huán)的支持力FN和摩擦力 圖9 Ff的可能變化是(　　) A．FN不變 B．FN增大 C．Ff增大 D．Ff不變 10.如圖10所示，一個質(zhì)量為3.0 kg的物體，放在傾角為θ＝30°的斜面上靜止不動。若用豎直向上的力F＝5.0 N提物體，物體仍靜止，(g＝10 m/s2)下述結(jié)論正確的是(　　) A．物體受到的摩擦力減小2.5 N

7、 圖10 B．物體對斜面的作用力減小5.0 N C．斜面受到的壓力減小5.0 N D．物體受到的合外力減小5.0 N 11.如圖11所示，輕桿BC的C點(diǎn)用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點(diǎn)通過水平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30°的夾角。若在B點(diǎn)懸掛一個定滑輪(不計重力)，某人用它勻速地提起重物。已知重物的質(zhì)量m＝30 kg，人的質(zhì)量M＝50 kg，g取10 m/s2。試求： (1)此時地面對人的支持力的大??； (2)輕桿BC和繩AB所受力的大小。 圖11 12.一個底面粗糙、質(zhì)量為M的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且與水平面成3

8、0°角；現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球，小球放在斜面上，小球靜止時輕繩與豎直方向的夾角也為30°，如圖12所示，試求： 圖12 (1)當(dāng)劈靜止時繩子的拉力大小。 (2)若地面對劈的最大靜摩擦力等于地面對劈支持力的k倍，為使整個系統(tǒng)靜止，k值必須滿足什么條件？ 詳解答案 1．解析：由兩根吊帶對稱可知，兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小相等，A錯；人受力平衡，每個吊環(huán)對手的作用力方向由人的重心指向環(huán)，方 向斜向上方，手對吊環(huán)的作用力斜向下方，B錯誤；兩吊帶對環(huán)的拉力方向沿著吊帶斜向上，其合力與人和環(huán)的重力平衡，

9、即其合力方向豎直向上，故兩根吊帶受到環(huán)的拉力合力一定豎直向下，D正確；由于每根吊帶受到環(huán)的拉力方向不是豎直向下，故其大小一定大于人的重量的一半，C錯誤。 答案：D 2．解析：由于三力的共點(diǎn)平衡，三力首尾相連構(gòu)建封閉三角形，由三角形的邊角關(guān)系可知，B項(xiàng)正確。 答案：B 3．解析：鐵塊b勻速運(yùn)動，故鐵塊b受重力、斜面對它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的靜摩擦力，選項(xiàng)A正確；將a、b看做一個整體，豎直方向：F＝Ga＋Gb，選項(xiàng)D錯誤；整體水平方向不受力，故木塊與豎直墻面間不存在水平彈力，沒有彈力也就沒有摩擦力，選項(xiàng)B、C均錯。 答案：A 4．解析：物體所受三力如圖所示，根據(jù)平衡條件，

10、F、FN′的合力與重力等大反向，有F＝Gtanθ，F(xiàn)N＝FN′＝，故只有D選項(xiàng)正確。 答案：D 5．解析：對圓柱體Q受力分析如圖所示，P對Q的彈力為F，MN對Q的彈力為FN，擋板MN向右運(yùn)動時，F(xiàn)和豎直方向的夾角逐漸增大，如圖所示，而圓柱體所受重力大小不變，所以F和FN的合力大小不變，故D選項(xiàng)錯誤；由圖可知，F(xiàn)和FN都在不斷增大，故A、C兩項(xiàng)都錯；對P、Q整體受力分析知，地面對P的摩擦力大小就等于FN，所以地面對P的摩擦力也逐漸增大。故選B。 答案：B 6．解析：對B受力分析可知A正確；當(dāng)風(fēng)力增大時，由于F拉＝mBg/cosθ，所以B錯誤；以整體為研究對象，豎直方向桿對環(huán)A的支持力與環(huán)

11、A和B球受到的重力平衡，C正確；水平方向上，mBgtanθ＝μ(mA＋mB)g，所以D錯誤。 答案：AC 7．解析：光滑滑輪兩邊繩的拉力相等，由物體處于平衡可得：水平方向：m2gsinα＝m2gsinβ，∴α＝β。豎直方向：2m2gcosβ＝m1g，所以m1一定小于2m2。 答案：AC 8．解析：以小球?yàn)檠芯繉ο?，小球受到三個力的作用處于平衡狀態(tài)，且重力大小、方向一定，斜面的支持力方向一定，板的支持力可由矢量三角形得出，在板的支持力與斜面的支持力垂直時有最小值，故板與斜面垂直時，板對小球的支持力最小，由牛頓第三定律可知，小球?qū)δ景鍓毫ψ钚?，選項(xiàng)C正確。 答案：C 9．解析：對鐵環(huán)和

12、小球受力分析如圖所示，以整體為研究對象，2FN＝Mg＋2mg，可見FN與α角無關(guān)，即FN不變，A對，B錯；摩擦力Ff＝Fcosα，2Fsinα＝Mg，所以Ff＝，所以說Ff隨著α角的減小而增大，C對，D錯。 答案：AC 10．解析：對物體m進(jìn)行受力分析：m始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，不加豎直向上的力時，摩擦力f＝mgsin30°＝15 N，支持力FN＝mgcos30°＝15 N，物體對斜面的作用力是指物體對斜面的壓力和摩擦力的合力，其大小等于重力mg＝30 N；若加上一個豎直向上的力提物體時，相當(dāng)于重力減小了，可看作重力為G＝(30－5) N＝25 N的物體，此時摩擦力為f＝Gsin30°＝12

13、.5 N，減少了2.5 N，A正確；支持力為FN＝Gcos30°＝12.5 N，斜面受到的壓力減小2.5 N，C錯誤；物體對斜面的作用力大小為25 N，減小5.0 N，B正確；m始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，合外力為零，D錯誤。 答案：AB 11．解析：(1)因勻速提起重物，則FT＝mg，且繩對人的拉力為mg，所以地面對人的支持力為： FN＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，方向豎直向上。 (2)定滑輪對B點(diǎn)的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對B點(diǎn)的彈力方向沿桿的方向，如圖所示，由共點(diǎn)力平衡條件得： FAB＝2mgtan30°＝2×30×10× N＝200 N FBC＝＝ N

14、 ＝400 N。 答案：(1)200 N　(2)400 N　200 N 12．解析：(1)以小球?yàn)檠芯繉ο?，其受力如圖甲所示，并建立如圖所示直角坐標(biāo)系，對FT和mg進(jìn)行正交分解，由物體的平衡條件可知：FTcos30°＝mgsin30° 得FT＝mg (2)以劈和小球整體為研究對象，整體受力情況如圖乙所示，由物體平衡條件可得： 甲 Ff＝FTcos60°，為使整個系統(tǒng)靜止，其臨界狀態(tài)是靜摩擦力Ff為最大值，即有 Ffmax＝k[(M＋m)g－FTsin60°] 聯(lián)立以上兩式可得k＝ 乙 即k值必須滿足k≥。 答案：(1)mg　(2)k≥