2019-2020年新教材高中物理 重難強(qiáng)化訓(xùn)練（二）平衡條件的應(yīng)用（含解析）魯科版必修1

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1、重難強(qiáng)化訓(xùn)練(二)　平衡條件的應(yīng)用 (時(shí)間：40分鐘　分值：100分) 一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分.1～6為單選，7～9為多選) 1.如圖所示，跳傘運(yùn)動(dòng)員打開傘后經(jīng)過一段時(shí)間，將在空中保持勻速降落，已知運(yùn)動(dòng)員和他身上裝備的總重力為G1，圓頂形降落傘傘面的重力為G2，有8根相同的拉線一端與運(yùn)動(dòng)員相連(拉線質(zhì)量不計(jì))，另一端均勻分布在傘面邊緣上(圖中沒有把拉線都畫出來)．每根拉線和豎直方向都成30°角，那么每根拉線上的張力大小為(　　) A.　 B. C. D. A　[取運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，8根拉線圖中只畫出2根．由于8根拉線中每?jī)筛缄P(guān)于豎直線

2、對(duì)稱，故一對(duì)拉線(在圓頂形傘面直徑的兩端)的合力F12＝2F1cos 30°＝2×F1×＝F1.因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員勻速下降，處于平衡狀態(tài)，由共點(diǎn)力的平衡條件知：4F12－G1＝0，所以4F1＝G1.故F1＝＝，A正確．] 2.如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心，一質(zhì)量為m的小滑塊在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)．設(shè)滑塊所受支持力為N，OP與水平方向的夾角為θ.下列關(guān)系正確的是(　　) A．F＝ B．F＝mgtan θ C．N＝ D．N＝mgtan θ A　[對(duì)小滑塊進(jìn)行受力分析，如圖所示，小滑塊受重力mg、水平力F和容器的支持力N三個(gè)力的作用，其中支持力N的方向垂直于接觸面指

3、向球心．將N分解為沿水平方向的分力Ncos θ和沿豎直方向的分力Nsin θ，則小滑塊在水平方向和豎直方向均滿足二力平衡，有Ncos θ＝F，Nsin θ＝mg，從而可得N＝，F(xiàn)＝.故選項(xiàng)A正確．] 3.如圖所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，則此過程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的變化情況是(　　) A．F1先增大后減小，F(xiàn)2一直減小 B．F1先減小后增大，F(xiàn)2一直減小 C．F1和F2都一直減小 D．F1和F2都一直增大 B　[小球受力如圖甲所示，因擋板是緩慢移動(dòng)，所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在移動(dòng)過程中，此三

4、力(重力、斜面的支持力N、擋板的彈力F)組成一矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小、方向均不變，斜面對(duì)其支持力方向始終不變)，由圖可知此過程中斜面對(duì)小球的支持力不斷減小，擋板對(duì)小球彈力先減小后增大，由力的相互性可知B對(duì)．] 甲　　 　　乙 4．質(zhì)量為m的物體放在傾角為30°的斜面上，在平行斜面向下的力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，下列關(guān)于斜面對(duì)物體摩擦力大小的說法，不正確的是(　　) A．一定大于F B．一定等于F＋mg C．可能等于mg D．可能等于2mg B　[設(shè)斜面對(duì)物體的摩擦力的大小為f，對(duì)物體受力分析可知，f的方向沿斜面向上，根據(jù)平衡條件可得，

5、F＋mgsin 30°＝f，由于F的大小不確定，故B選項(xiàng)不正確，選B選項(xiàng)．] 5．如圖所示，彈性輕繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一個(gè)物體，物體靜止在水平地面上的B點(diǎn)，并對(duì)水平地面有壓力，O點(diǎn)的正下方A處有一垂直于紙面的光滑桿，OA為彈性輕繩的自然長(zhǎng)度，現(xiàn)在用水平力使物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，在這一過程中，物體所受水平面的摩擦力的大小的變化情況是(　　) A．先變大后變小 B．先變小后變大 C．保持不變 D．條件不夠充分，無法確定 C　[假設(shè)彈性輕繩和水平方向夾角為θ，lAB＝x，則彈性輕繩的伸長(zhǎng)量為，彈性繩的彈力T＝，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，豎直方向Tsin θ＋N＝mg，得N＝mg－Tsi

6、n θ，物體沿水平面運(yùn)動(dòng)過程摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，f＝μN(yùn)＝μmg－μTsin θ＝μmg－μkx，滑動(dòng)摩擦力和夾角無關(guān)，故選C選項(xiàng)．] 6．如圖所示，人向右運(yùn)動(dòng)的過程中，物體A緩慢地上升．若人對(duì)地面的壓力為F、人受到的摩擦力為f、人拉繩的力為T，則(　　) A．F、f、T均增大 B．F、f增大，T不變 C．F、f、T均減小 D．F增大，f減小，T不變 B　[設(shè)人和物體A的質(zhì)量分別為m、mA.物體A緩慢上升，即物體A在任何位置都可以認(rèn)為是處于靜止?fàn)顟B(tài)，故繩的張力為mAg，人拉繩的力T與繩中張力大小相等，故人拉繩的力T＝mAg不變．對(duì)人進(jìn)行受力分析，并建立直角坐標(biāo)系，如圖所示，人始

7、終處于平衡狀態(tài)，可得f－T′cos θ＝0，N＋T′sin θ＝mg，由力的相互性知N＝F，T′＝T，所以F＝mg－mAgsin θ，f＝mAgcos θ，顯然，F(xiàn)、f是關(guān)于自變量θ的函數(shù)，當(dāng)自變量θ減小時(shí)，F(xiàn)、f均增大，故B正確．] 7．如圖所示，小車M在恒力F作用下，沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)，由此可判斷(　　) A．若地面光滑，則小車一定受三個(gè)力作用 B．若地面粗糙，小車也可以不受摩擦力作用 C．若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則小車一定受四個(gè)力的作用 D．若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則小車可能受三個(gè)力的作用 BC　[由于F的豎直分力大小可能等于重力，因此地面可能對(duì)小車無彈力作用，不論地面光滑與否，小

8、車都不受摩擦力，此時(shí)小車僅受重力和F作用，故A錯(cuò)誤，B正確；若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡，這時(shí)小車一定受重力、恒力F、地面彈力、摩擦力四個(gè)力作用，C正確，D錯(cuò)誤．] 8．如圖所示，傾角為θ的斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)．則(　　) A．物塊B、C間的摩擦力可能為零 B．斜面體C受到水平面對(duì)它的摩擦力一定為零 C．水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等 D．不論B、C間摩擦力的大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向一定向左 AD　[如果A的重力恰好等

9、于B的重力沿斜面向下的分力，則B、C間的摩擦力為零，故A選項(xiàng)正確；把B、C視為一個(gè)整體，整體受四個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，即重力，水平面的彈力，細(xì)繩斜向右上方的拉力，水平面對(duì)C水平向左的摩擦力，根據(jù)正交分解法，水平面對(duì)C的支持力小于B、C的總重力，故B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．] 9．如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止．f表示木塊與擋板間摩擦力的大小，N表示木塊與擋板間正壓力的大?。魮醢彘g的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止，且O1、O2始終等高，則(　　) A．f變小

10、 B．f不變 C．N變小 D．N變大 BD　[以兩個(gè)木塊m和重物M整體作為研究對(duì)象，在豎直方向上，f＝g，與擋板間的距離無關(guān)，A錯(cuò)誤，B正確；如圖所示，以軸O點(diǎn)為研究對(duì)象，桿對(duì)軸O的作用力為F＝，再以木塊m為研究對(duì)象，擋板對(duì)木塊的正壓力N＝F′sin θ＝Fsin θ＝，當(dāng)擋板間的距離稍許增大時(shí)，θ增大，N增大，C錯(cuò)誤，D正確．] 二、非選擇題(本題共3小題，共46分) 10．(15分)如圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在固定的光滑斜面上，設(shè)小球質(zhì)量m＝1 kg，斜面傾角α＝30°，細(xì)繩與豎直方向夾角θ＝30°.求細(xì)繩對(duì)小球拉力的大?。?g取10 m/s2) [解析]　以小球

11、為研究對(duì)象，受力分析如圖所示． F＝mg，Tcos 30°＝F 解得T＝＝ N＝N. [答案]　N 11．(15分)質(zhì)量為m＝0.8 kg的砝碼懸掛在輕繩PA和PB的結(jié)點(diǎn)上并處于靜止?fàn)顟B(tài)．PA與豎直方向的夾角為37°，PB沿水平方向．質(zhì)量為M＝10 kg的木塊與PB相連，靜止于傾角為37°的斜面上，如圖所示．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)輕繩PB拉力的大小； (2)木塊所受斜面的摩擦力和彈力大?。? [解析]　(1)分析P點(diǎn)受力如圖甲所示，由平衡條件可得： FAcos 37°＝mg FAsin 37°＝FB 可解得：F

12、B＝6 N. 甲　 　乙 (2)再分析M的受力情況，如圖乙所示． 由物體的平衡條件可得： Ff＝Mgsin 37°＋FB′cos 37° FN＋FB′sin 37°＝Mgcos 37° 又FB′＝FB 可求得：Ff＝64.8 N FN＝76.4 N. [答案]　(1)6 N　(2)64.8 N　76.4 N 12.(16分)如圖所示，木板B放在水平地面上，在木板B上放一重為1 200 N的物體A，物體A與木板B間、木板B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2，木板B重力不計(jì)，當(dāng)用水平拉力F將木板B勻速拉出，繩與水平方向成30°角時(shí)，問繩的拉力FT多大？水平拉力F多

13、大？(重力加速度g取10 m/s2) [解析]　(1)求繩的拉力FT：隔離A，其受力如圖所示 則水平方向上： FTcos 30°－Ff1＝0 豎直方向上：FTsin 30°＋FN1－G＝0 而Ff1＝μFN1 聯(lián)立以上三式解得 FT≈248 N Ff1＝FTcos 30°≈215 N. (2)求水平拉力F：隔離B，其受力如圖所示 A對(duì)B的摩擦力大小為Ff1′，地對(duì)B的摩擦力為Ff地，地對(duì)B的彈力大小FN2＝F′N1，F(xiàn)′N1＝FN1，F(xiàn)f1＝F′f1 故拉力F＝Ff地＋Ff1′＝μFN2＋μFN1′＝2Ff1＝430 N. [答案]　248 N　430 N - 6 -