【步步高】2021-2021学年高中物理 4.3 共点力的平衡及其应用（一）每课一练 沪科版必修1.doc

4.3 共点力的平衡及其应用（一） 每课一练（沪科版必修1）题组一对平衡状态和共点力平衡条件的理解1关于物体的平衡，下列说法正确的是()A如果物体所受合力等于零，则一定处于静止状态B如果物体所受合力等于零，则一定处于匀速直线运动状态C只要物体速度等于零，物体就处于平衡状态D如果物体受到共点力作用而处于平衡状态，则合力一定为零答案D解析物体所受合力等于零，则物体处于静止状态或匀速直线运动状态，因此，A、B均错；物体速度为零时，合力可能不为零，如竖直上抛物体到达最高点的瞬间，故C错2一个物体在三个力的作用下处于平衡状态，则()A三个力的合力可能不为零B三个力的合力一定为零C三个力一定是共点力D三个力可以不是共点力答案BC3某物体受四个力的作用而处于静止状态，保持其他三个力的大小和方向均不变，使另一个大小为F的力的方向转过90°，则欲使物体仍能保持静止状态，必须再加上一个大小为多少的力()AF B.F C2F D3F答案B题组二共点力平衡条件的简单应用4如图1所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力()图1A大小为7.5 NB大小为10 NC方向与水平方向成53°角斜向右下方D方向与水平方向成53°角斜向左上方答案D解析小球受力如图所示，则F2sin G，F2cos F1，tan ，53°，F2 N12.5 N.5如图2所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F14 N，F28 N，物体处于静止状态如果将水平力F1增加5 N，则()图2A物体M仍处于静止B物体M受到的合力方向向左C物体M受到的合力方向向右D物体M受到的摩擦力等于5 N答案A解析据题意可知，当F14 N，F28 N时，物体处于静止状态，即物体所受最大静摩擦力的最小值应为F2F1(84) N4 N如果将F1增加5 N，则F1(45) N9 N显然F1F2(98) N1 N，小于最大静摩擦力，故物体仍处于静止状态，所受静摩擦力为1 N，方向与F1的方向相反，物体所受合力为零，故A选项正确6如图3所示，物体M在斜向右下方的推力F作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力F和物体M受到的摩擦力的合力方向()图3A竖直向下B竖直向上C斜向下偏左D斜向下偏右答案A解析物体M受四个力作用(如图所示)，支持力N和重力G的合力一定在竖直方向上，由平衡条件知，摩擦力f和推力F的合力与支持力N和重力G的合力必定等大反向，故f与F的合力方向竖直向下题组三利用正交分解法处理共点力的平衡问题7.如图4所示，一物体放在水平地面上，对物体施加一个倾角为的斜向右上方的力F，当这个力从零开始逐渐增大时，物体受到的摩擦力将()图4A逐渐增大B逐渐减小C先逐渐增大，后又减小D先逐渐减小，后又增大答案C解析对物体进行受力分析，如图所示，将F进行正交分解，可得F1Fcos ，F2Fsin .在F较小时，物体不运动，摩擦力f是静摩擦力，其大小应为fF1Fcos .所以F增大时，f也增大在F较大时，物体发生了运动，静摩擦力变为滑动摩擦力，其大小应为fN，又由竖直方向受力平衡，有NF2G，所以NGF2GFsin .滑动摩擦力的大小f(GFsin )，所以当F增大时，f减小8.小船用绳索拉向岸边，如图5所示，设船在水中运动时水的阻力大小不变，那么在小船匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是()图5A绳子的拉力T不断增大B绳子的拉力T不变C船的浮力减小D船的浮力增大答案AC解析如图所示，小船受四个力的作用而匀速前进，水平方向：fTcos ，竖直方向：Tsin F浮mg当角增大时，由于f不变，则拉力T增大，浮力F浮减小9.如图6所示，在倾角为的固定光滑斜面上，质量为m的物体受外力F1和F2的作用，F1方向水平向右，F2的方向竖直向上若物体静止在斜面上，则下列关系正确的是()图6AF1sin F2cos mgsin ，F2mgBF1cos F2sin mgsin ，F2mgCF1sin F2cos mgsin ，F2mgDF1cos F2sin mgsin ，F2mg答案B解析物体静止在斜面上应有F2mg，受力如图所示，x方向：F2sin F1cos mgsin ，故B对，D错y方向：F2cos NF1sin mgcos ，因N0，则F2cos F1sin mgcos ，故A、C都错题组四综合应用10用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°，如图7所示则物体所受摩擦力()图7A等于零B大小为mg，方向沿斜面向下C大小为mg，方向沿斜面向上D大小为mg，方向沿斜面向上答案A解析设弹簧的劲度系数为k，竖直悬挂时kLmg，将物体放在斜面上时，设摩擦力为f，根据物体的平衡条件得kLf2mgsin 30°mg.由两式得：f0，选项A正确11如图8所示，物体的质量m4.4 kg，用与竖直方向成37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动物体与墙壁间的动摩擦因数0.5，取重力加速度g10 N/kg，求推力F的大小(sin 37°0.6，cos 37°0.8)图8答案88 N或40 N解析若物体向上做匀速直线运动，则受力如图甲所示Fcos mgfFsin NfN故推力F N88 N若物体向下做匀速直线运动，受力如图乙所示Fcos fmgFsin NfN故推力F N40 N12跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和物体B，物体A放在倾角为的斜面上(如图9所示)已知物体A的质量为m，物体A与斜面间的动摩擦因数为(<tan )，定滑轮的摩擦不计，要使物体A静止在斜面上，求物体B的质量的取值范围图9答案m(sin cos )mBm(sin cos )解析先选物体B为研究对象，它受到重力mBg和拉力T的作用，根据平衡条件有TmBg再选物体A为研究对象，它受到重力mg、斜面支持力N、轻绳拉力T和静摩擦力f作用假设物体A处于将要上滑的临界状态，则物体A受的向下的静摩擦力最大，设最大静摩擦力为fmax，这时A的受力情况如图所示，根据平衡条件有Nmgcos 0Tfmaxmgsin 0由摩擦力公式知fmaxN四式联立，解得mBm(sin cos )再假设物体A处于将要下滑的临界状态，则物体A受的向上的静摩擦力最大，根据平衡条件有Nmgcos 0Tfmaxmgsin 0由摩擦力公式知fmaxN四式联立，解得mBm(sin cos )综上所述，物体B的质量的取值范围是m(sin cos )mBm(sin cos )6