2020-2021學年物理新教材人教版必修第一冊分級訓練：3.5 共點力的平衡 Word版含解析

1、第三章 相互作用力5 共點力的平衡【基礎鞏固】1.如圖所示,重力為g的小球固定在一輕質細鋼絲下端,鋼絲能繞懸掛點o在豎直平面內轉動.整個裝置能自動隨著風的轉向而轉動(即風對小球的作用力總是在圖示平面內).無風時鋼絲自然下垂,若某段時間內在恒定水平風力f的作用下,鋼絲偏離豎直方向的角=30,此時鋼絲上的拉力為ft.關于重力g、風力f和拉力ft的大小關系,下列說法正確的是()a.g最小b.f最小c.ft最小d.g最大答案:b2.在修建高速公路的路基時,允許的邊坡傾角最大值叫作“自然休止角”,如果邊坡傾角超過自然休止角會導致路基不穩(wěn)定.關于與土壤顆粒之間的動摩擦因數(shù)的關系,下列說法正確的是(最大靜摩

2、擦力等于滑動摩擦力)()a.tan b.tan c.tan =d.與無關答案:c3.如圖所示,電燈懸于兩壁之間,保持o點及繩ob的位置不變,而將繩端a點向上移動(繩oa長度可調),則()a.繩oa所受的拉力逐漸增大b.繩oa所受的拉力逐漸減小c.繩oa所受的拉力先增大后減小d.繩oa所受的拉力先減小后增大答案:d4.如圖所示,一質量為m的沙袋用不可伸長的輕繩懸掛在支架上,一隊員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起,使繩與豎直方向的夾角為=30,且繩繃緊,重力加速度為g,則該隊員對沙袋施加的作用力大小為()a.12mg b.32mg c.33mg d.3mg答案:a5.(多選)如圖所示,建筑工人通過由一

3、個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組將一重物緩慢吊起,在此過程中,不計滑輪與繩的重力及摩擦,則()a.繩子的拉力逐漸變大b.繩子的拉力先變大后變小c.人對地面的壓力逐漸變小d.人對地面的壓力逐漸變大答案:ac6.物體a在水平力f=400 n的作用下,沿傾角=53的斜面勻速下滑,如圖所示.物體a受的重力g=400 n,求斜面對物體a的支持力的大小和a與斜面間的動摩擦因數(shù).sin 53=0.8,cos 53=0.6.解析:對a進行受力分析,a受到重力、水平力f、支持力、摩擦力,共四個力作用,如圖所示,ff=fn.根據(jù)正交分解可得在沿斜面方向上:gsin 53=fcos 53+ff,在垂直斜面方向上:f

4、n=gcos 53+fsin 53,聯(lián)立可得fn=560 n,=17.答案:560 n17【拓展提高】7.如圖所示,加裝“保護器”的飛機在空中發(fā)生事故失去動力時,上方的降落傘就會自動彈出.已知一根傘繩能承重2 940 n,傘展開后傘繩與豎直方向的夾角為30,飛機的質量約為30 t.忽略其他因素,僅考慮當飛機處于平衡狀態(tài)時,降落傘的傘繩至少所需的根數(shù)最接近于(圖中只畫出了2根傘繩)()a.120 b.90 c.60 d.30解析:設至少需要n根傘繩,每根傘繩的拉力f等于2 940 n,飛機受力平衡,將每根繩子的拉力沿著水平和豎直方向正交分解,如圖所示.則根據(jù)平衡條件,有nfcos 30=g,解得

5、n118,則降落傘的傘繩至少所需的根數(shù)最接近120根,選項a正確.答案:a8.如圖所示,跳水運動員在走板時,從跳板的a端緩慢走到b端,跳板逐漸向下彎曲,在此過程中,該運動員對跳板的()a.壓力不斷增大b.摩擦力不斷增大c.作用力不斷增大d.作用力不斷減小解析:本題是動態(tài)平衡問題,要選擇好研究對象,分析受力情況,明確各力與夾角間的關系,再根據(jù)夾角的變化確定各力的變化.以運動員為研究對象,由平衡條件知,跳板對運動員的支持力fn=mgcos ,摩擦力ff=mgsin ,是跳板與水平方向的夾角.隨著的增大,fn減小,ff增大.由牛頓第三定律知,運動員對跳板的壓力減小,摩擦力增大,選項a錯誤,選項b正確

6、.跳板對運動員的作用力是支持力和摩擦力的合力,與重力等大反向,則跳板對運動員的作用力保持不變,所以運動員對跳板的作用力保持不變,故選項c、d均錯誤.答案:b9.如圖所示,一個內表面粗糙的半圓形軌道固定于水平面上,o點為軌道最低點.一個可視為質點的滑塊從圖示位置p點緩慢滑下,如果滑塊經過po間的每一位置時都處于平衡狀態(tài),則滑塊在從p點運動到o點過程中()a.軌道對滑塊的彈力逐漸增大b.軌道對滑塊的彈力逐漸減小c.軌道對滑塊的摩擦力逐漸增大d.滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)處處相同解析:設物體所在的位置圓弧切線與水平方向的夾角為,以物體為研究對象進行受力分析如圖所示.重力垂直于切面向下的分力大小等于支持

7、力,即fn=mgcos ,越來越小,支持力越來越大,根據(jù)牛頓第三定律可知壓力越來越大,故選項a正確,選項b錯誤.軌道對滑塊的摩擦力大小為ff=mgsin ,越來越小,則摩擦力越來越小;根據(jù)ff=fn可知=fffn=tan ,越來越小,動摩擦因數(shù)越來越小,故選項c、d錯誤.答案:a【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.如圖所示,質量為m1的物體通過3段輕繩懸掛,3段輕繩的結點為o,輕繩ob水平且b端與站在水平面上的質量為m2的人相連,輕繩oa與豎直方向的夾角=37,物體及人均處于靜止狀態(tài).已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.(1)輕繩oa、ob的拉力分別是多大?(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若人的質量m2=60 kg,人與水平面之間的動摩擦因數(shù)為=0.3,則欲使人在水平面上不滑動,物體的質量m1最大不能超過多少?解析:(1)以結點o為研究對象,受力分析如圖甲所示.將foa沿水平方向和豎直方向分解,由平衡條件得fob=foasin ,foacos =foc,又foc=m1g,聯(lián)立得foa=m1gcos=54m1g,fob=m1gtan =34m1g. 甲 乙(2)人水平方向受到ob繩的拉力和水平面的靜摩擦力,如圖乙所示.由平衡條件得ff=fob,所以ff=34m1g,方向水平向左.(3)當物體的質量增大到人剛要