高中物理 第4章 物體的平衡 1 共點(diǎn)力作用下物體的平衡學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 教科版必修1

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1 共點(diǎn)力作用下物體的平衡 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．(2016資陽(yáng)檢測(cè))下列物體中處于平衡狀態(tài)的是(　　) A．F1賽道上汽車剛啟動(dòng)的一瞬間 B．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)剛開始下落的一瞬間 C．運(yùn)動(dòng)員撐桿跳到最高點(diǎn)的一瞬間 D．停在斜面上的汽車 【解析】　A、B、C中物體的瞬時(shí)速度為零但加速度不是零，不是平衡狀態(tài)，D項(xiàng)中物體靜止處于平衡狀態(tài)，故選D. 【答案】　D 2．(多選)下面關(guān)于共點(diǎn)力的平衡與平衡條件的說(shuō)法正確的是(　　) A．物體所受的合外力為零時(shí)不一定處于平衡狀態(tài) B．物體的速度方向改變時(shí)，物體可能處于平衡狀態(tài) C．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受合力一定為零 D．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)不一定靜止 【解析】　共點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(yáng)州一中檢測(cè))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(wú)法確定 【解析】　以物體為研究對(duì)象，它受到四個(gè)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(gè)力的合力為零，說(shuō)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(duì)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(yùn)用力的平衡條件，可求得椅子對(duì)人的作用力．選人為研究對(duì)象，人受到重力和椅子各部分對(duì)他的作用力的合力，根據(jù)力的平衡條件可知，椅子對(duì)他的作用力的合力與重力等大、反向，故選項(xiàng)A正確． 【答案】　A 5．某物體受到四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，保持其中三個(gè)力的大小和方向均不變，使另一個(gè)大小為F的力方向轉(zhuǎn)過(guò)90，則欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加上一個(gè)大小為多少的力(　　) A．F　　　 B.F　　　 C．2F　　　 D．3F 【解析】　物體受到四個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，由物體的平衡條件可知，力F與另三個(gè)力的合力一定等大反向，當(dāng)力F轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，力F與另三個(gè)力的合力大小為F，因此，欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再加一個(gè)大小為F的力，故只有B正確． 【答案】　B 6．(2016安陽(yáng)高一檢測(cè))如圖415所示，一質(zhì)量為m的沙袋用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在支架上，一練功隊(duì)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(duì)員對(duì)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(biāo)系對(duì)沙袋進(jìn)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(dòng) B．P靜止不動(dòng) 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?fàn)顟B(tài)，把物體Q輕輕地疊放在P上時(shí)，P、Q仍處于靜止?fàn)顟B(tài)．根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件解決問(wèn)題． 設(shè)斜面傾角為θ，P、Q的質(zhì)量分別為M、m，因物體P靜止于固定的斜面上，則動(dòng)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(duì)象，則(M＋m)gsin θ≤μ(M＋m)g cos θ，故P、Q仍處于靜止?fàn)顟B(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(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤．如果將P、Q兩物體視為一個(gè)整體，則更容易得正確的選項(xiàng)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(nèi)移動(dòng)．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(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，磁鐵對(duì)鐵皮的吸引力為30 N，那么在勻速移動(dòng)該燈時(shí)需要對(duì)吸盤施加的水平力的大小為多少？ 圖417 【解析】　對(duì)燈和吸盤整體受力分析如圖所示． 根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件得 F吸＝N＋G，F(xiàn)＝f.又f＝μN(yùn)，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(cè)力計(jì)水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6 N，則AB桿對(duì)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(cè)力計(jì)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(zhì)量為m的木塊在推力F作用下，在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)，如圖419所示，已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力應(yīng)為下列各值的哪個(gè)(　　) 圖419 A．μmg B．μ(mg＋Fsin θ) C．μ(mg－Fsin θ) D．Fcos θ 【解析】　木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受四個(gè)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(jìn)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)，得f＝μ(mg＋Fsin θ)． 【答案】　BD 11.如圖4110所示，質(zhì)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(dòng)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(dòng)，求推力F的大小(認(rèn)為物塊與墻之間為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(rèn)為是滑動(dòng)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(yùn) 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(zhǎng)為35 cm，A端固定于一個(gè)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(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速下滑時(shí)，彈簧長(zhǎng)變?yōu)?0 cm；當(dāng)勻速上滑時(shí)，彈簧長(zhǎng)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(dòng)摩擦因數(shù)μ. 【解析】　當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速下滑時(shí)，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(yùn) 而F1＝k(0.4－0.35)＝0.05k 當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速上滑時(shí)，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(yùn) 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)