高三物理总练习23共点力作用下物体的平衡练习新苏版.docx
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高三物理总练习23共点力作用下物体的平衡练习新苏版
高三物理总练习2-3共点力作用下物体的平衡练习新苏版
一、选择题
1.(2017·海南)如下图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力( )
A.等于零
B.不为零,方向向右
C.不为零,方向向左
D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右
[答案] A
[解析] 物块受力如图(甲),由平衡条件得:
mgsinθ=Ff,F=mgcosθ.斜劈受力如图(乙),设地面对斜劈的摩擦力为Ff地,方向向右,水平方向由平衡条件得Ff′cosθ=Ff地+F′sinθ.
由牛顿第三定律可知:
Ff=Ff′,F=F′.
由以上各方程解得:
Ff地=0.A正确.
2.如下图,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为( )
A.2个B.3个
C.4个D.5个
[答案] AC
[解析] 若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg,则MN对P没有力的作用,如图(a)所示,P受到2个力,A对;若弹簧弹力大于P的重力,则MN对P有压力FN,只有压力FN则P不能平衡,一定存在向右或有向右分量的力,只能是MN对P的摩擦力Ff,因此P此时受到4个力,如图(b)所示,C对.
3.(2017·安庆模拟)如下图,在超市内倾角为θ的电梯斜面上有一箱西瓜随电梯匀速向上运动,在箱子的中央有一个质量为m的西瓜,则在该西瓜随箱一起匀速前进的过程中,周围其他西瓜对它的作用力的方向为( )
A.沿斜面向上B.沿斜面向下
C.竖直向上D.垂直斜面向上
[答案] C
[解析] 该西瓜受到重力和周围其他西瓜对它的作用力,由平衡条件可知,周围其他西瓜对它的作用力的合力与重力大小相等,方向相反.故C正确,A、B、D错误.
4.(2017·山东)如下图,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁.开始时a、b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )
A.Ffa大小不变B.Ffa方向改变
C.Ffb仍然为零D.Ffb方向向右
[答案] AD
[解析] 绳子剪断前,a、b木块静止,水平受力如图,
因为Ffb=0,所以弹簧弹力等于F2,
又Ffa≠0,所以a水平方向受了力作用.
当剪断右侧细绳瞬间,右侧绳的力发生突变,F2立即变为零.弹簧弹力不发生突变,其大小方向不变.b木块受弹簧弹力作用,Ffb水平向右,对a木块,弹簧弹力不变,F1、Ffa大小方向也不变.故A、D正确,B、C错误.
5.(2017·苏北四市模拟)如下图,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G,悬绳与竖直墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F1,墙壁对工人的弹力大小为F2,则( )
A.F1=
B.F2=Gtanα
C.若缓慢减小悬绳的长度,F1与F2的合力变大
D.若缓慢减小悬绳的长度,F1减小,F2增大
[答案] B
[解析] ①对工人受力分析如下图,则F1=
、F2=Gtanα,故A错误、B正确;
②若缓慢减小悬绳的长度,则α角增大,所以F1和F2均增大,故D错误;
③F1与F2的合力与工人的重力G等大反向,故缓慢减小悬绳的长度时,F1与F2的合力不变,故C错误.
6.(2017·长春模拟)两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图放置,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,物体M的重力大小为20N,M、m均处于静止状态.则( )
A.绳OA对M的拉力大小为10
N
B.绳OB对M的拉力大小为10N
C.m受到水平面的静摩擦力大小为10
N
D.m受到水平面的静摩擦力方向为水平向左
[答案] D
[解析] ①对O点受力分析如图(甲)所示,则F1cos30°=F2cos60°、F1sin30°+F2sin60°=Mg,由以上两式解得绳OA拉力的大小为F1=10N、绳OB的拉力大小为F2=10
N,故A、B均错误;②对物体m受力分析如图(乙)所示,由于F1-1)N,故C错误、D正确.
7.(2017·上饶模拟)如下图,整个装置处于静止状态,A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接,A为一带孔小球,穿在光滑固定的竖直杆OD上,且A球与斜面不接触,B受到水平向左的拉力F1作用,C处滑轮摩擦不计,C、B之间的绳与竖直方向成30°角,C、A之间的绳与斜面平行,斜面倾角θ为30°,则A、B两球的质量比为( )
A.
B.1
C.
D.
[答案] D
[解析] ①对B球受力分析如图(甲)所示,则F=
;②对A球受力分析如图(乙)所示,则F=
;③由以上两式解得
=
,故D正确.
8.(2017·济南模拟)如下图,三根长度均为l的轻绳分别连接于C、D两点,A、B两端被悬挂在水平天花板上,相距2l.现在C点上悬挂一个质量为m的重物,为使CD绳保持水平,在D点上可施加力的最小值为( )
A.mg B.
mg
C.
mg D.
mg
[答案] C
[解析] ①对C点受力分析如图(甲)所示,由于AB间距离为2l,CD间距离为l,由几何关系得,θ=30°,则CD绳的拉力大小为F1=mgtan30°=
mg;②对D点受力分析可知,D点受CD绳拉力F1′、BD绳的拉力F2和在D点施加的力F,且F1′=F1;③F2和F的合力F1″与F1′等大反向,则F2、F和F1″构成的矢量三角形如图(乙)所示;④当F与F2垂直时,F最小,则F=F″sin60°=F1′sin60°=
mg,故C正确.
二、非选择题
9.在装修工程中,用与竖直方向成β角的力F使质量为m的物体静止在斜板的某一位置上.如下图,斜板与水平方向成α角.请在图中画出这个物体的受力示意图,并写出计算斜板对它的压力大小的表达式________.
[答案] Fcos(α+β)-mgcosα
[解析] 物体受力如下图,沿垂直于斜板面的合力为零,则有FN=Fcos(α+β)-mgcosα.
10.如下图,木板B放在粗糙的水平地面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在直立墙壁上,用水平力F向左拉动B,使B以速度v做匀速运动,A、B的质量均为m,且A、B间及B与水平地面间的动摩擦因数都是μ,则绳的拉力FT=________,水平拉力F=________.
[答案] μmg 3μmg
[解析] 对A受力分析知FT=FfA=μmg,
对B受力分析知F=FfA′+Ff地
Ff地=2μmg,故F=3μmg.
11.如下图,楼梯口一倾斜天花板与水平面的夹角θ=37°,一装璜工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板.工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=0.5kg,刷子可视为质点,且沿天花板向上匀速运动,取sin37°=0.6,试求刷子与天花板间的动摩擦因数.
[答案] 0.75
[解析] 刷子受四个力作用,如图
由平衡条件,得:
Fsinθ=mgsinθ+Ff,Fcosθ=mgcosθ+FN
且Ff=μFN,
由三式得μ=tanθ=0.75.
12.在医院里常用如下图装置对小腿受伤的病人进行牵引治疗,其中a为动滑轮,其他滑轮为定滑轮.不计滑轮的摩擦和绳子的质量,绳子下端所挂重物的质量是5kg,问:
(1)病人的脚所受水平方向的牵引力是多大?
(2)病人的脚和腿所受的竖直向上的牵引力一共是多大?
(g取10N/kg)
[答案]
(1)93.3N
(2)75N
[解析] 因绳子中间各处与其他物体没有结点,所以绳子中间各处的张力(拉力)都等于所悬挂的重物的重力,即FT=mg=50N,将ab段的绳子拉力沿水平方向和竖直方向分解,如下图:
F水平=FTcos30°=43.3N
F竖直=FTsin30°=25N
(1)由图知,病人的脚所受水平方向的牵引力:
F牵=FT+F水平=50N+43.3N=93.3N.
(2)由图知,病人的脚和腿所受的竖直向上的牵引力:
F′牵=FT+F竖直=50N+25N=75N.
13.某同学表演魔术时,将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里,然后对着一悬挂的金属小球指手画脚,结果小球在他神奇的功力下飘动起来.假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=30°)时,金属小球偏离竖直方向的夹角θ也是30°,如下图.已知小球的质量为m,该同学(含磁铁)的质量为M,求此时:
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少?
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少?
[答案]
(1)
mg
(2)Mg+
mg
mg
[解析]
(1)以小球为研究对象,受力分析如图甲所示,则由平衡条件得
Fsin30°=FCsin30°
FCcos30°+Fcos30°=mg
解得F=FC=
mg
(2)以小球和该同学整体为研究对象,受力分析如图乙所示,同理有Ff=Fsin30°
FN+Fcos30°=(M+m)g
将F值代入解得Ff=
mg
FN=Mg+
mg