专题1——力与物体的平衡专题达标测试(1).ppt

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1、一、选择题一、选择题 ( (每小题每小题5 5分分, ,共共6060分分) )1.1.( (20092009重庆市二检重庆市二检) )如图如图1-11-1所示所示, , 物体受到斜物体受到斜向上的恒定拉力向上的恒定拉力F F作用作用, ,在粗糙水平在粗糙水平面上做匀速直线运动面上做匀速直线运动, ,则下列说法则下列说法正确的是正确的是 ( )( )A.A.拉力拉力F F在竖直方向的分力的大小等于重力的大小在竖直方向的分力的大小等于重力的大小B.B.拉力拉力F F在竖直方向的分力的大小大于重力的大小在竖直方向的分力的大小大于重力的大小C.C.拉力拉力F F在水平方向的分力的大小等于摩擦力的大小在

2、水平方向的分力的大小等于摩擦力的大小D.D.拉力拉力F F在水平方向的分力的大小大于摩擦力的大小在水平方向的分力的大小大于摩擦力的大小图图1-11-1C专题达标测试专题达标测试2.2.( (20092009宁夏宁夏2121) )水平地面上有一木箱水平地面上有一木箱, , 木箱与木箱与地面之间的动摩擦因数为地面之间的动摩擦因数为(0(01).tan 30tan 30时时, ,无论无论F F多大多大, ,ABAB间都不会相对滑动间都不会相对滑动. .答案答案 BCBC10.(200910.(2009龙岩市质检龙岩市质检) )我国国家大剧院外部呈椭球我国国家大剧院外部呈椭球型型. .假设国家大剧院的

3、屋顶为半球形假设国家大剧院的屋顶为半球形, ,一警卫人员为执行特殊任务一警卫人员为执行特殊任务, ,必须冒必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行险在半球形屋顶上向上缓慢爬行( (如如图图1-101-10所示所示),),他在向上爬的过程中他在向上爬的过程中 ( )( )图图1-101-10A.A.屋顶对他的支持力变大屋顶对他的支持力变大B.B.屋顶对他的支持力变小屋顶对他的支持力变小C.C.屋顶对他的摩擦力变大屋顶对他的摩擦力变大D.D.屋顶对他的摩擦力变小屋顶对他的摩擦力变小解析解析 由于警卫人员在半球形屋顶上向上缓慢爬行由于警卫人员在半球形屋顶上向上缓慢爬行, ,他爬行到的任一位置时都看作处于平

4、衡状他爬行到的任一位置时都看作处于平衡状态态. .在图所示位置在图所示位置, ,对该警卫人员进行受对该警卫人员进行受力分析力分析, ,其受力图如右图所示其受力图如右图所示. .将重力沿将重力沿半径方向和球的切线方向分解后列出沿半径方向和半径方向和球的切线方向分解后列出沿半径方向和球的切线方向的平衡方程球的切线方向的平衡方程F FN N= =mgmgcoscos, ,F Ff f= =mgmgsinsin他在向上爬的过程中他在向上爬的过程中, ,变小变小, cos, cos变大变大, ,屋顶对他屋顶对他的支持力变大的支持力变大;sin;sin变小变小, ,屋顶对他的摩擦力变小屋顶对他的摩擦力变小

5、. .所以正确选项为所以正确选项为A A、D D. .答案答案 ADAD11.11.如图如图1-111-11所示所示, , 斜面静止于桌面上斜面静止于桌面上, ,物体物体m m1 1置于置于斜面上斜面上, ,通过轻线跨过定滑轮与通过轻线跨过定滑轮与m m2 2、m m3 3连接连接( (滑轮的质量和摩擦不计滑轮的质量和摩擦不计),),整个系整个系统处于静止状态统处于静止状态, ,m m1 1 m m2 2+ +m m3 3. .现将现将m m3 3解解下下, ,再叠放在再叠放在m m1 1的上方的上方, ,系统仍处于静止系统仍处于静止, ,比较比较m m1 1与斜与斜面间的摩擦力面间的摩擦力F

6、 F1 1和斜面与桌面间的摩擦力和斜面与桌面间的摩擦力F F2 2的大小变的大小变化情况化情况, ,下列叙述正确的是下列叙述正确的是 （ ） A.A.F F1 1一定变小一定变小, ,F F2 2可能变小可能变小B.B.F F1 1一定变大一定变大, ,F F2 2一定不变一定不变C.C.F F1 1可能变小可能变小, ,F F2 2一定不变一定不变D.D.F F1 1可能变大可能变大, ,F F2 2一定不变一定不变图图1-111-11解析解析 取取m m1 1、m m2 2、m m3 3和斜面整体为研究对象和斜面整体为研究对象, ,水平方水平方向不受外力向不受外力, ,无相对桌面运动趋势无

7、相对桌面运动趋势, ,F F2 2=0=0不变不变,A,A错错; ;原原来来m m1 1平衡时平衡时m m1 1g gsinsin+ +F F1 1=(=(m m2 2+ +m m3 3) )g g, ,若移若移m m3 3后后, ,m m1 1受摩受摩擦力擦力F F1 1仍沿斜面向下仍沿斜面向下, ,则得则得:(:(m m1 1+ +m m3 3) )g gsinsin+ +F F1 1=m m2 2g g, ,F F1 1=(=(m m2 2+ +m m3 3) )g g- -m m1 1g gsinsin, ,F F1 1=m m2 2g g-(-(m m1 1+ +m m3 3) )g

8、 gsinsin F F1 1, C, C正确正确; ;若移若移m m3 3后后, ,m m1 1受摩擦力沿斜面向上受摩擦力沿斜面向上, D, D正确正确. .答案答案 CDCD12.(200912.(2009聊城市二模聊城市二模) ) 将一圆形金属框水平置于竖直向将一圆形金属框水平置于竖直向下的匀强磁场中下的匀强磁场中, ,磁感应强度磁感应强度B B1 1随时间随时间t t的变化关系如图甲的变化关系如图甲所示所示. .圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接, ,导轨导轨处于磁感应强度恒为处于磁感应强度恒为B B2 2，垂直纸面向下的另一匀强磁场中，垂

9、直纸面向下的另一匀强磁场中, ,导轨上放置一根导体棒导轨上放置一根导体棒, ,如图乙所示如图乙所示. .若导体棒始终保持静若导体棒始终保持静止止, ,设向右为静摩擦力的正方向设向右为静摩擦力的正方向, ,则其所受的静摩擦力则其所受的静摩擦力F Ff f静随静随时间时间t t变化的图象是下图中的（变化的图象是下图中的（ ）解析 001 s1 s内内, ,由由E E= = 知感应电流恒定知感应电流恒定, ,且棒中电流且棒中电流为向上为向上, ,F Ff f静静= =F F安安= =B B2 2ILIL, ,方向向右方向向右;1;12 s2 s内无感应电流内无感应电流, ,F Ff f静静=0;2=

10、0;23 s3 s内内, ,棒中电流向下棒中电流向下, ,F Ff f静静= =B B2 2ILIL, ,方向向左方向向左, A, A正确正确. .tB答案答案 A二二、解答题解答题 ( (第第1313、1414题各题各8 8分分, ,第第1515、1616题各题各1212分分)1313. 如图如图1-131-13所示所示, , A A、B B两物体通过两物体通过轻细绳跨过定滑轮相连接轻细绳跨过定滑轮相连接, ,已知物体已知物体A A的质量大于物体的质量大于物体B B的质量的质量, ,开始它们处开始它们处于静止状态于静止状态. .在水平拉力在水平拉力F F的作用下的作用下, ,使物体使物体A

11、A向右做变速运动向右做变速运动, ,同时物体同时物体B B匀速上升匀速上升. .设水设水平地面对物体平地面对物体A A的支持力为的支持力为F FN N, ,对对A A的摩擦力为的摩擦力为F Ff f, ,绳绳子对子对A A的拉力为的拉力为F FT T, ,那么在物体那么在物体B B匀速上升的过程中匀速上升的过程中, ,三个力的大小将如何变化三个力的大小将如何变化? ?图1-13解析 物体物体B B受到两个力作用而处于平衡状态受到两个力作用而处于平衡状态, ,即绳即绳的拉力和重力的拉力和重力, ,且二力大小相等且二力大小相等. .由定滑轮的特点可由定滑轮的特点可知知, , 绳两端的拉力大小相等绳

12、两端的拉力大小相等, ,故绳子对故绳子对A A的拉力的拉力F FT T保保持不变持不变; ;对物体对物体A A进行受力分析进行受力分析, ,如右如右图所示图所示, ,由共点力平衡特点可得由共点力平衡特点可得: :F FN N= =G G- -F FT1T1, ,因因F FT1T1= =F FT Tsinsin, ,逐渐减小逐渐减小, ,故故F FT1T1逐渐减小逐渐减小, ,则则F FN N逐渐增大逐渐增大; ;由由F Ff f= =F FN N可知可知, ,地面对地面对物体物体A A的摩擦力逐渐增大即水平地面对物体的摩擦力逐渐增大即水平地面对物体A A的支持的支持力力F FN N和摩擦力和摩

13、擦力F Ff f均增大均增大, ,而绳子的拉力而绳子的拉力F FT T不变不变. .答案答案 F FN N逐渐增大逐渐增大 F Ff f增大增大 F FT T不变不变14. 14. 如图如图1-141-14所示所示, , 在轻质细线的下端悬在轻质细线的下端悬挂一个质量为挂一个质量为m m的物体的物体, ,若用力若用力F F拉物体拉物体, ,使细线偏离竖直方向的夹角为使细线偏离竖直方向的夹角为, ,且始终且始终图1-14解析 以物体为研究对象以物体为研究对象, ,始终保持始终保持角不变角不变, ,说明处于静止状态说明处于静止状态. .物体受到的细线的张力物体受到的细线的张力F FT T与拉力与拉

14、力F F的合力的合力F F与物体的重力等大反向与物体的重力等大反向. . 由于细由于细线的张力线的张力F FT T的方向不变的方向不变, ,根据各力的特点可组成矢量根据各力的特点可组成矢量三角形如右图所示三角形如右图所示, ,由图解可以看出由图解可以看出, ,当当F F垂直于力垂直于力F FT T时时, ,F F有最小值有最小值, ,F Fminmin= =F Fsinsin, ,因因F F=mgmg, ,故故F Fminmin= =mgmgsinsin. .保持保持角不变角不变, ,求拉力求拉力F F的最小值的最小值. .答案答案 mgmgsinsin15.15.如图如图1-151-15所示

15、所示, ,CDCD、EFEF是长度均为是长度均为40 cm,40 cm,质量分质量分别为别为60 g60 g、20 g20 g的两个金属棒的两个金属棒, ,两端由两端由两根等长的细金属杆相连两根等长的细金属杆相连( (不计杆重不计杆重力力),),形成闭合回路形成闭合回路CDEFCDEF, ,将整个回路将整个回路用两根绝缘细线悬于天花板上用两根绝缘细线悬于天花板上, ,使两棒使两棒保持水平并处于竖直向上的匀强磁场中保持水平并处于竖直向上的匀强磁场中. .磁感应强度磁感应强度为为B B=1 T,=1 T,在闭合电路在闭合电路CDEFCDEF中通以如图所示的电流中通以如图所示的电流, ,电流电流I

16、I=0.5 A,=0.5 A,待系统稳定后待系统稳定后, ,取取g g=10 m/s=10 m/s2 2, ,求求: :(1)(1)每根绝缘细线所受的拉力每根绝缘细线所受的拉力. .(2)(2)细金属棒细金属棒EFEF所受的拉力所受的拉力. .图1-15cos2gm解析 (1)(1)取取CDCD、EFEF两金属棒构成的整体为研究对两金属棒构成的整体为研究对象象, ,则每根绝缘细线所受的拉力则每根绝缘细线所受的拉力F FT T= =0.4 N= =0.4 N(2) (2) 对于对于CDCD、EFEF两金属棒构成的整体两金属棒构成的整体, ,当其稳定后当其稳定后, ,两绝缘细线呈竖直状态两绝缘细线

17、呈竖直状态, ,作作EFEF棒的受力分析如右图所示棒的受力分析如右图所示. .安培力安培力F F= =BILBIL=1=10.50.50.4 N=0.2 N0.4 N=0.2 N重力重力m m2 2g g=0.02=0.0210 N=0.2 N10 N=0.2 N故故=45=45, ,细金属棒细金属棒EFEF所受拉力为所受拉力为F F= = = m m2 2g g=0.28 N=0.28 N221gmgm2cos2gm答案答案 （1 1）0.4 N (2)0.28 N0.4 N (2)0.28 N图1-1616.(2009(2009汕头市二模汕头市二模) ) 水平面内固定一水平面内固定一U U

18、形光滑金形光滑金属导轨属导轨, , 轨道宽轨道宽d d=2 m,=2 m,导轨的左端接有导轨的左端接有R R=0.3 =0.3 的电阻的电阻, ,导轨上放一阻值为导轨上放一阻值为R R0 0=0.1 ,=0.1 ,m m=0.1 kg=0.1 kg的导体棒的导体棒abab, ,其余其余电阻不计电阻不计, ,导体棒导体棒abab用水平轻线通过定用水平轻线通过定滑轮连接处于水平地面上质量滑轮连接处于水平地面上质量MM=0.3 kg=0.3 kg的重物的重物, , 空空间有竖直向上的匀强磁场间有竖直向上的匀强磁场, ,如图如图1-161-16所示所示, ,已知已知t t = 0= 0时时, ,B B

19、=1 T, =1 T, l l=1 m,=1 m,此时重物上方的连线刚刚被拉直此时重物上方的连线刚刚被拉直, ,从从t t=0=0开始开始, ,磁场以磁场以 =0.1 T/s=0.1 T/s均匀增加均匀增加, , 取取g g = =10 m/s10 m/s2 2. .求求: :(1)(1)经过多长时间经过多长时间t t物体才被拉离地面物体才被拉离地面. .(2)(2)在此时间在此时间t t内电阻内电阻R R上产生的电热上产生的电热Q Q. .tB解析 (1)(1)由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势动势E E= = =S S 由闭合电路欧姆定律可求出回路

20、中电流由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流I I= = 在在t t时磁感应强度为时磁感应强度为B B=B B+ + 此时安培力为此时安培力为F F安安= =B BILILabab 物体被拉动的临界条件为物体被拉动的临界条件为F F安安= =MgMg 由由式并代入数据得式并代入数据得t t=20 s=20 s 所以经过所以经过t t=20 s=20 s物体能被拉动物体能被拉动. .ttBRRE0ttB(2)(2)在此时间在此时间t t内电阻内电阻R R上产生的电热上产生的电热Q Q= =I I2 2RtRt由由式并代入数据得式并代入数据得Q Q=1.5 J=1.5 J答案答案 (1)20 s (2)1.5 J(1)20 s (2)1.5 J返回