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【优化指导】2016-2017学年高中物理 第4章 怎样求合力与分力 4.3共点力的平衡及其应用课后训练 沪科版必修1


4.3

共点力的平衡及其应用

1.物体受到共点力的作用,下列说法中正确的是(

)

A.速度在某一时刻等于 0 的物体一定处于平衡状态 B.相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态 C.物体所受合力为 0,就一定处于平衡状态 D.物体做匀加速运动时,一定处于平衡状态 解析:平衡状态指静止或匀

速直线运动状态,条件是 F 合=0 或 a=0,故只有 C 正确。 答案:C 2.人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上做匀速直线运动,如图所示。以下说法正确的是 ( )

A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C.人受到的合力不为零 D.人受到的合力方向与速度方向相同 解析:人做匀速直线运动,故所受合力为零,人所受重力和支持力均在竖直方向,故水平方向不受 力,即人不受摩擦力的作用,只有 A 正确。 答案:A 3.如下图所示,放在水平面上的物体受到斜向下的推力 F 作用做匀速直线运动,则推力 F 与物体 所受摩擦力的合力方向为( )

A.向下偏左 B.向下偏右 C.竖直向下 D.竖直向上 解析:画出物体所受推力 F 和摩擦力 f 的示意图,F 在水平方向上的分力 F2 和 f 等大反向,合力 为零;在竖直方向上 F 的分力为 F1,则 F 和摩擦力的合力方向竖直向下,则 C 选项正确。

答案:C 4.(多选)一物体静止放在斜面上,如图所示,当斜面的倾角逐渐增大而物体仍静止在斜面上时, 则( )

A.物体所受摩擦力逐渐增大

1

B.物体所受重力和支持力的合力逐渐增大 C.物体所受重力和静摩擦力的合力逐渐增大 D.物体所受重力、支持力和静摩擦力的合力逐渐增大 解析:物体缓缓运动而且相对斜面静止,物体的每个状态仍可看作平衡状态,物体受到重力、支 持力和摩擦力的作用,三个力的合力保持为零,重力与支持力的合力大小等于摩擦力,随倾角 θ 的 增大而增大,重力和摩擦力的合力大小等于支持力,随倾角的增大而减小。

答案:AB 5.如图,质量为 m 的物块在水平推力 F 的作用下静止在倾角为 θ 的光滑斜面上,则物块对斜面 的压力为( A.mgcos θ C. 状态。 ) B.mgsin θ D.

解析:以物块为研究对象,它受到三个力,即重力、斜面的弹力和推力,如图所示,物体处于平衡

法一:合成法。三力平衡,任何两个力的合力与第三个力等大反向,将 F、N 合成,合力为 F',如 图所示,且 F'=mg 得到 N=,F=mgtan θ 。 法二:用正交分解合成法求解。 如图建立平面直角坐标系,由平衡条件 Fx=0,Fy=0 可得

Ncos θ -mg=0 Nsin θ =F
解得 N=,F=mgtan θ 。 答案:C 6.(多选)如图所示,A、B 两物体通过一个定滑轮用细绳相连,A 物体放在水平地面上的 P 点时静 止。如果将 A 物体移到 Q 点放置仍静止,不计滑轮的摩擦,则 A 从 P 点移到 Q 点( )

2

A.绳子对 A 的拉力变小 B.地面对 A 的弹力变大 C.地面对 A 的摩擦力变小 D.地面对 A 的摩擦力变大 解析:绳子对 A 的拉力 F 的大小始终等于物体 B 的重力 GB,选项 A 错误;物体 A 受力如图所示,则

f=Fcos θ ,N+Fsin θ =GA,物体 A 向右移动时,θ 减小,则 f 变大、N 变大。

答案:BD 7.如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为 m1 和 m2 的木块 1 和 2,中间用一原长为 l、劲 度系数为 k 的轻质弹簧连接起来,木块与地面间的动摩擦因数为 μ ,现用一水平力向右拉木块 2,当 两木块一起匀速运动时,两木块之间的距离是( )

A.l+m1g C.l+m2g

B.l+(m1+m2)g D.l+)g

解析:隔离木块 1 进行受力分析,它共受到四个力的作用:重力 m1g、支持力 N1、弹簧弹力 F 和摩 擦力 f1。由平衡条件可知

N1=m1g,F=f1,f1=μ N1,F=kΔ x
联立可得 Δ x=m1g 两木块间的距离 l'=l+Δ x=l+m1g 故选项 A 正确。

答案:A 8.如图所示,质量为 m 的物体在与竖直方向成 θ 角的推力 F 作用下,沿竖直墙壁向上匀速运 动。若物体与墙面间的动摩擦因数为 μ ,试求 F 的大小。

3

解析:物体的受力如图所示 由共点力的平衡条件得 沿水平方向:N-Fsinθ =0① 竖直方向:Fcosθ =f+mg② 又 f=μ N③ 联立①②③得

F=
答案: 9.如图所示,质量为 m1 的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为 O。轻绳 OB 水平且 B 端 与放置在水平面上的质量为 m2 的物体乙相连,轻绳 OA 与竖直方向的夹角 θ =37°,物体甲、乙均处 于静止状态。(取 g=10 m/s ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
2

(1)轻绳 OA、OB 受到的拉力分别是多大? (2)乙受到的摩擦力是多大?方向如何? (3)若物体乙的质量 m2=4 kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数为 μ =0.3,则欲使物体乙在水平 面上不滑动,物体甲的质量 m1 最大不能超过多少? 解析:(1)对结点 O,受力如图所示,有:

cos θ =① tan θ =② 解得:TA=m1g,TB=m1g。 (2)乙受到的摩擦力 f=TB=m1g,方向水平向左。 (3)乙受到的最大静摩擦力 fmax=μ m2g③

TBmax=fmax④
由②③④得:m1max==1.6 kg。

4

答案:(1)m1g

m1g (2)m1g 方向水平向左 (3)1.6 kg

5


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