2020—2021学年鲁科版必修1 5.4平衡条件的应用 同步作业4（含解析）.docx

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1、20212021学年鲁科版必修15.4平衡条件的应用同步作业4含解析1 .如下列图，A3两物体用绳子连着跨过定滑轮静止，A8物体所受的重力分别为40N 和10N,绳子和滑轮的质量、摩擦不计。以下说法正确的选项是UA.地面对A的支持力是40NB.物体A受到的合外力是30NC.测力计示数为IOND.测力计示数为20N.如下列图，水平桌面上固定一个竖直挡板，现将一个球体A与截面为直角三角形的物 块B叠放在一起，用水平外力F缓缓向左推动B,使A缓慢升高，设备接触面均光滑， 那么该过程中A. A和B均受三个力作用B. B对桌面的压力越来越大C. A对B的压力越来越大D. A对墙面的压力大小保持不变.如下

2、列图，小蚂蚁从一半球形碗底沿碗内外表缓慢向上爬，球面半径为R,蚂蚁与碗 的内外表的动摩擦因数为=行，它可以爬的最大高度为)A. 0. 2RB. 0. 57?C. 0. 75/?D. 0. 87?3 .如图，物体静止于倾角为0的斜面上，当斜面倾角。变小些时，物体受力的变化情况是( )A.可能不受静摩擦力作用B.重力、支持力、静摩擦力均增大C.重力不变，支持力增大，静摩擦力减小D.重力不变，支持力、静摩擦力减小4 .如下列图，轻弹簧的一端与物块尸相连，另一端固定在木板上。先将木板水平放置， 并使弹簧处于压缩状态。缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直看至物块。刚要沿 木板向下滑动，在这个过程中，物

3、块P所受静摩擦力的大小变化情况是()A. 一直增大B.保持不变C.先减小后增大D.先增大后减小.如下列图，物体A的质量大于B的质量，绳子的质量、绳与滑轮间的摩擦可不计，A、 B恰好处于平衡状态，如果将悬点P靠近Q少许，那么物体B的运动情况是U A.仍保持静止状态B.向下运动c【解析】系统最终将处于平衡状态，两个轻质小环p、Q分别受到两个力作用，一是框架对它们的支 持力，垂直AC、BC边向外，二是细绳拉力，这两个力是平衡力.根据三角函数关系可知 两细绳与水平方向的夹角，对结点O受力分析，其水平方向的合力为零，可得出 及cos370=用- 37,此题选A.注意题目中提到的“轻质小环可以不计重力，绳

4、子的长短并不能代表力的大小，要与力的平行四边形定那么中的边长区别开来，力的平行四边形 定那么中边长的长与短代表着力的大小.10. D【分析】整个装置在纸面内缓慢转动，装置在每个位置都处于状态.以小球为研究对象，设AC绳与 竖直方向的夹角为a,根据平衡条件，得到CA绳中的拉力R和CB绳中的拉力F2与。的函 数关系，再分析拉力如何变化.【详解】设AC绳与竖直方向的夹角为a那么BC绳与竖直方向的夹角为0-a根据平衡条件，得Fisina=F2sin (0-a)Ficosa+F2cos (。-a) =G解得：也,g=3上sin 0sin 0由题。不变，a由90。变到0。根据数学知识，得H先变大后变小F2

5、逐渐减小，当a=0。时，F2=0故应选D.【点睛】此题属于动态变化分析问题，采用的是函数法.有的题目也可以用作图法求解.作图时要抓 住不变的量，它是作图的依据.11. AC【解析】试题分析：物体3处于平衡状态，绳的拉力等于8物体的重力，即T=m喏，绳通过定滑轮 与弹簧相连，故弹簧的弹力的大小等于绳的拉力的大小，即/=T=mBg,再分析A物体的受力如下列图，由物体的平衡条件根Agsin450 =尸+ /,解得A物体受到的静摩擦力大小为mBg,方向沿斜面向上，现将斜面倾角由45。减小到30。时，设物体B仍能处于平衡状态，那么根Agsin30 =/解得/=咏,所以，A受到的摩擦力减小，B物体仍处于平

6、衡状态，故A、C选项正确，D选项错误；物体A受到的支持力Fn =町1gsin。, 当。减小时，sin。减小，所以物体A受到的支持力减小，B选项错误。考点：物体平衡受力分析【解析】物体分别受到重力，斜面对物体的支持力和摩擦力，三力平衡.答案选B.14. A【解析】 解：对物体受力分析：重力、支持力及摩擦力，作出受力图如下列图.将重力沿斜面方向及垂直斜面的方向进行分解，那么根据共点力的平衡条件可得：摩擦力 Ff=mgsin30=-mg；支持力 FN=mgcos30=考mg；应选A【点评】对小球进行受力分析，运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题.要注意 物体受到的是静摩擦力，不能直接根据摩擦

7、力公式求解其大小.15. BCD【详解】当弹力较小物体有向下的运动趋势时那么当弹力较大物体有向上的运动趋势时那么综上所述，弹力的大小范围故A错误，BCD正确。应选BCDo【点睛】此题难度适中，静摩擦力的大小和方向都可以是变化的，要根据物体的运动趋势进行判断。16. BCD【详解】A.以球为研究对象，受力如图由平衡条件知那么正方体对球的支持力的大小故A错误；B.以正方体和球整体为研究对象，竖直方向受重力(m+M)g和地面的支持力五n，水平方向受墙壁的弹力尸2和地面的摩擦力Ff,根据平衡条件，有联立解得球的质量故B正确；C.假设球的质量对整体分析，有 2联立解得那么正方体的右侧面到墙壁的最大距离是

8、故C正确；D.由上述分析知，正方体不滑动的条件即当e430。时，上述式子必定成立，此时正方体的右侧面到墙壁的距离3所以当正方体的右侧面到墙壁的距离小于一R时，无论球的质量是多少，正方体都不会滑动, 故D正确。应选BCDoABD【解析】试题分析：工人受到重力、支持力和拉力，如图根据共点力平衡条件，有耳=,F2=mgtana,当工人下移时，细绳与竖直方向的夹角a cosa变小，故Fi变小，F2变小，但B与F2的合力与重力平衡，保持不变；G与Fi的合力等于 F2变小应选ABD.考点：物体的平衡【名师点睛】此题关键是根据共点力平衡条件，由几何关系得到B与F2的表达式，再讨论 变化情况.17. ABCD

9、【解析】【分析】将重力按照作用效果分解为平行斜面的下滑分力和垂直斜面的垂直分力，当最大静摩擦力平 行斜面向下和平行斜面向上时，分别求解出对应的弹簧弹力，得到弹簧弹力的作用范围.【详解】将重力按照作用效果分解：平行斜面的下滑分力为mgsin3(r=10N,垂直斜面的垂直分力为 mgcos30=15V3N；当最大静摩擦力平行斜面向下时，物体与斜面间的最大静摩擦力为 12N,弹簧弹力为拉力，等于22N；当最大静摩擦力平行斜面向上时，物体与斜面间的最大 静摩擦力为12N,弹簧弹力为推力，等于2N；故弹簧弹力可以是不大于2N推力或者不大 于22N的拉力，也可以没有弹力；故ABCD均正确；应选ABCD。【

10、点睛】此题关键是根据平衡条件求解出物体即将上滑和即将下滑的两种临界情况的弹簧弹力.18. AD【详解】ABC.物体对。点拉力等于物体重力，此力有两个效果：一是使绳M9拉紧；二是使绳 拉紧；按效果把物体对。点的拉力分解，如下列图由此可知绳NO受的力大于绳M。受的力，当重力逐渐增大，绳N。先到达最大拉力，绳 NO先断，故A正确，BC错误；D.根据平衡条件可知，绳子断前重物始终处于静止状态，合力为0,保持不变，故D正确。应选ADoAC【详解】根据共点力平衡条件,n、+ n2sme = fN2 cos 0 - mg = 0A、B,由受力分析图可知小球一定受斜面的支持力；如果不受墙面弹力，3个力也可以平

11、衡，故A正确B错误C、N2=-,即斜面对球的压力与推力无关, cos 3即推力变化时，压力不变，故C正确；D、N1=F-mgtan9 ,故F增大Ni一定增大，D错误；所以AC选项是正确的.19. BD【解析】试题分析：A、没有F,这个力找不到施力物体；错误B、假设存在以2那么小球会向右运动；错误C、如果有以，小球受力不平衡；错误D、杆在这四个力作用下才能保持平衡，且每个力都能找到施力物体；正确应选D考点：受力分析点评：中等难度。分析物体受力时，为防止漏掉力，应养成按一定步骤分析受力的习惯，一 般应先分析场力，再分析接触处的弹力和摩擦力，为防止分析物体受力时多力：每分析一 个力，都应找出施力的物

12、体；分析研究对象受的力，不要把研究对象对其他物体施加的力 也加在研究对象上；合力和分力不能都作为物体所受的力；只分析根据力的性质命名的 力，不分析根据力的效果命名的力.20. BC【解析】甲中球对斜面的压力为N = mg cosy,乙中球对斜面的压力为=空,丙中球对斜面的 cos a压力为零，因为绳子处于拉紧状态，丁中相当于将B中角度变大，所以小于N一， cos a所以球对斜面压力最大的是乙图所示情况，球对斜面压力最小的是丙图所示情况，BC正确, 思路分析：根据力的平衡知识得出四幅图中的压力表达式N = mg cos a, N =吆，N = O,N N。，那么在不断增 加重物G重力的过程中绳。

13、不会断)，以下说法正确的选项是)N。绳先被拉断A. 绳先被拉断C.细绳和NO同时被拉断D.绳子断前重物G所受合力为零.将一斜面固定在竖直的光滑墙壁上，为使一光滑的铁球贴靠在墙壁与斜面之间处于静止，需加一水平推力F,且F的作用线过球心，那么以下判断正确的选项是1 )A.铁球一定受到斜面的弹力作用B.铁球一定受到墙壁的弹力作用C.当水平推力F增大时，斜面对铁球的弹力一定不变D.当水平推力F增大时，墙壁对铁球的弹力可能不变.以下物体的受力分析图正确的选项是)细”gJBL悬校光港R 群止旦与斜面核期D.生为G的杆靠在洗 滑竖直墙上萍止.如下列图，甲、乙、丙、丁四种情况，光滑斜面的倾角都是圆 球的质量都

14、是2,球 都是用轻绳系住处于平衡状态，那么A.球对斜面压力最大的是甲图所示情况B.球对斜面压力最大的是乙图所示情况C.球对斜面压力最小的是丙图所示情况D.球对斜面压力最大的是丁图所示情况20 . 一个物体在共点力的作用下，如果处于静止或者，我们就说物体处于平衡状态，此 时物体所受合外力F合二21 .如下列图，电荷量为储、Q的两个正点电荷分别固定在光滑绝缘水平面上的A点和 8点，两点相距乙。在水平面上固定一个以乙为直径的水平光滑半圆环，在半圆环上穿着一个带电量为+9视为点电荷)的小球，并在P点平衡。P4与A3的夹角为a, 由此可求&和0的电荷量之比半=。22 .在固定的斜面上有一质量为根=2依的

15、物体，如下列图，当用水平力/ =20N推物体时, 物体沿斜面匀速上升，假设a=37。，求物体与斜面间的动摩擦因数.g取102/s2)(,)23 .如下列图一质量为冽=的木块静止的放置在倾角。=30的斜面上，求斜面对木块的支持 力和摩擦力的大小。参考答案1. D【解析】试题分析：分别对A、B受力分析，根据共点力平衡求出绳子的拉力和地面对A的支持力, 以及物体所受的合力.解：物体A、B都处于静止状态，即平衡状态，对B分析有：T=Gb=10N.对A分析，受拉力、地面的支持力和重力，有：Ga=T+N,那么N=Ga - T=40 - 10N=30N.A 所受的合力为零.对滑轮分析，受两个向下的拉力和弹簧

16、的弹力，所以F=2T=20N,所以弹簧计的示数为20N.故 D正确，A、B、C错误.应选D.【点评】解决此题的关键能够正确地进行受力分析，运用共点力平衡进行求解.2. D【解析1A、先以小球A为研究对象，分析受力情况：重力、墙的弹力和斜面的支持力三个 力.3受到重力、A的压力、地面的支持力和推力/四个力.故A错误.B、C、D、当斜面 向左移动时、斜面3对A的支持力和墙对A的支持力方向均不变，根据平衡条件得知，这 两个力大小保持不变.那么A对8的压力也保持不变.对整体分析受力如下列图， 由平衡条件得知，F=N,墙对A的支持力M不变，那么推力尸不变.桌面对整体的支持力 N=G总，保持不变.那么8对

17、桌面的压力不变.故B, C错误，D正确.应选D.【点睛】此题首先要对小球受力分析，根据共点力平衡条件分析小球受力情况，再运用整体 法研究地面的支持力和推力如何变化.3. B【解析】【详解】小孩沿半球形的碗状装置内外表缓慢向上爬的过程中，受到重力、支持力和摩擦力而处于动 态平衡状态，受力如下列图：设最高点圆弧的切线与水平方向夹角为根据平衡条件有：f=mgsind, N=mgcosO, 且有月zN,得:tan=/= G解得：8二60。又根据几何知识得最大高度为：h=R( 1 -cos3)=RR o故B正确，ACD错误。应选：BoC【解析】物体受重力、支持力和静摩擦力，木板倾角0缓慢变小的过程中，物

18、体的合力为 零，根据共点力平衡条件，那么有垂直斜面方向：Fn=MgcosO, 9减小，Fn增加；平行斜 面方向：Ff=Mgsin 9 , 9减小，Ff减小；当地的重力加速度不变，所以重力一定不变；故 ABD错误，C正确；应选C。4. A【解析】解：设物块的重力为G,木板与水平面的夹角为仇弹簧的弹力大小为尸，静摩擦力大小为 九由题，缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动的过程中，弹簧的弹力不变，那么有Gsin9+/。增大时,F不变，/增加.应选A.5. B【分析】整个系统重新平衡后，滑轮两侧的绳子的合力等于物体A的重力不变；B物体对滑轮的拉力 也不变；根据平衡条件分析两

19、滑轮间绳子的夹角，再研究角度绳子与竖直方向夹角a的变化 情况.【详解】B物体对滑轮的拉力不变，等于物体B的重力；动滑轮和物体A整体受重力和两个拉力，拉力大小恒定，重力恒定，故两个拉力的夹角不 变，如下列图；故物体B下降；应选B.【点睛】此题关键抓住平衡后滑轮所受的三个拉力大小都不变.对于动滑轮，平衡时两侧绳子的拉力 关于竖直方向具有对称性.6. A【详解】以绳子结点。为研究对象，根据平衡条件可得即0A绳受的拉力最大，而细绳04、。8、。能承受的最大拉力相同，那么当物体的质量 逐渐增加时，04绳最先被拉断；应选A。7. B【详解】以小球为研究对象，处于平衡状态，根据受力平衡，由图可知AB.当墙与

20、薄板之间的夹角。缓慢地从90。逐渐减小的过程中，薄板给球的支持力后逐渐 增大，木板受到的压力增大，小球对薄板的压力不可能小于小球的重力，A错误B正确； CD.当墙与薄板之间的夹角。缓慢地从90。逐渐减小的过程中，墙壁给球的压力尸2逐渐增 大，根据牛顿第三定律可知墙壁受到的压力增大，小球对墙的正压力可能大于小球的重力, CD错误。应选B。8. B【解析】试题分析：将木块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面方向，在垂直于斜面的平面内 分析受力情况，根据平衡条件分析摩擦力大小和方向如何变化.由平衡条件可得摩擦力耳=J7不痴丽的方向与F和，叫sin (mgsin)2，撤去尸后木块对斜面的压 力没有变化，此时机gsin(9F,故木块不会沿斜面下滑，AC错误；摩擦力大小为F/ = mgsin0Ff9即摩擦力变小，摩擦力方向沿斜面向上，B正确D错误.