高中物理滬科版第四章怎樣求合力與分力學業(yè)分層測評14

學業(yè)分層測評(十四)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．(2023·佛山高一檢測)下列關于質點處于平衡狀態(tài)的論述，正確的是()【導學號：69370210】A．質點一定不受力的作用B．質點一定沒有加速度C．質點一定做勻速直線運動D．質點一定保持靜止【解析】處于平衡狀態(tài)的物體，合力為零，物體可以受力的作用，只是合力是零，所以A錯誤．處于平衡狀態(tài)的物體，合力為零，由牛頓第二定律可知，物體的加速度為零，所以B正確．平衡狀態(tài)指的是物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，物體可以保持靜止，所以C錯誤．平衡狀態(tài)指的是物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，物體可以做勻速直線運動，所以D錯誤．【答案】B2．(多選)下面關于共點力的平衡與平衡條件的說法正確的是()A．如果物體的運動速度為零，則必處于平衡狀態(tài)B．如果物體的運動速度大小不變，則必處于平衡狀態(tài)C．如果物體處于平衡狀態(tài)，則物體沿任意方向的合力都必為零D．如果物體受到三個共點力的作用而處于平衡狀態(tài)，則任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反【解析】物體運動速度為零時不一定處于靜止狀態(tài)，A錯誤．物體運動速度大小不變、方向變化時，不是做勻速直線運動，一定不是處于平衡狀態(tài)，B錯誤．物體處于平衡狀態(tài)時，合力為零，物體沿任意方向的合力都必為零，C正確．任意兩個共點力的合力與第三個力等大反向、合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，D正確．【答案】CD3．2012年6月29日10時03分，圓滿完成載人航天飛行任務的“神舟九號”飛船返回艙成功降落在內蒙古中部的主著陸場預定區(qū)域，如圖4-3-8所示．返回艙在將要著陸之前的一段時間里，由于空氣阻力的作用勻速下落．假設返回艙受到的空氣阻力與其速率的平方成正比，比例系數(shù)為k，返回艙的質量為m，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，則返回艙勻速下落時的速度大小是()【導學號：69370211】圖4-3-8A．mg/kB．k/mgC．gt\r(mg/k)【解析】返回艙勻速下落，重力和空氣阻力平衡，即mg＝kv2，v＝eq\r(mg/k)，D正確．【答案】D4．一個質量為3kg的物體，被放置在傾角為α＝30°的固定光滑斜面上，在如圖4-3-9所示的甲、乙、丙三種情況下處于平衡狀態(tài)的是(取g＝10m/s2)()【導學號：69370212】甲乙丙圖4-3-9A．僅甲圖 B．僅丙圖C．僅乙圖 D．甲、乙、丙圖【解析】物體重力沿斜面方向的分力G1＝mgsinθ＝3×10×eq\f(1,2)N＝15N，恰好和乙圖中的拉力F平衡；垂直于斜面方向，支持力和重力沿垂直于斜面方向的分力平衡，C正確．【答案】C5．(多選)如圖4-3-10，用輕繩吊一個重為G的小球，欲施一力F使小球在圖示位置平衡(θ<30°),下列說法正確的是()圖4-3-10A．力F最小值為GsinθB．若力F與繩拉力大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角C．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角D．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可成2θ角【解析】此題實際上可視為一動態(tài)平衡問題，如圖，可知ABD正確．【答案】ABD6．運動員在進行吊環(huán)比賽時，先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開，此時連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為θ.已知他的體重為G，吊環(huán)和繩索的重力不計．則每條繩索的張力為()【導學號：69370213】\f(G,2cosθ)\f(G,2sinθ)\f(G,2)cosθ\f(G,2)sinθ【解析】運動員受力情況如圖所示，根據(jù)二力平衡可得，兩繩索的合力與重力平衡，即G＝2Fcosθ則每條繩索的張力為F＝eq\f(G,2cosθ)，選項A正確．【答案】A7．如圖4-3-11所示，一重為8N的球固定在AB桿的上端，今用彈簧測力計水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，此時測力計的示數(shù)為6N，則AB桿對球作用力的大小為()圖4-3-11A．6NB．8NC．10ND．12N【解析】小球受重力mg、彈簧測力計的水平拉力F和桿的彈力N處于平衡狀態(tài)，其合力為零，故N＝eq\r(mg2＋F2)＝eq\r(62＋82)N＝10N，C正確．【答案】C8．有一小甲蟲，在半徑為r的半球碗中向上爬，設蟲足與碗壁間的動摩擦因數(shù)為μ＝.試問它能爬到的最高點離碗底多高？【導學號：69370214】【解析】受力分析如圖所示．f＝μN＝μmgcosθ①由受力平衡知f＝mgsinθ②由①②式解得θ＝37°所以離地面高度h＝r－rcos37°＝.【答案】[能力提升]9．如圖4-3-12所示，質量為M的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為θ.斜面上有一質量為m的小物塊，小物塊與斜面之間存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑．在小物塊運動的過程中，楔形物塊始終保持靜止．地面對楔形物塊的支持力為()圖4-3-12A．(M＋m)g B．(M＋m)g－FC．(M＋m)g＋Fsinθ D．(M＋m)g－Fsinθ【解析】勻速上滑的小物塊和靜止的楔形物塊都處于平衡狀態(tài)，可將二者看做一個處于平衡狀態(tài)的整體．由豎直方向上受力平衡可得(M＋m)g＝N＋F·sinθ，因此，地面對楔形物塊的支持力N＝(M＋m)g－Fsinθ，D選項正確．【答案】D10．長直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板繞固定端O由水平位置緩慢向上轉動(即木板與水平面間的夾角α變大)，如圖4-3-13所示．則鐵塊受到的摩擦力f隨夾角α的變化圖像可能正確的是圖中的(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()【導學號：69370215】圖4-3-13【解析】設木板與水平面間的夾角增大到θ時，鐵塊開始滑動，當α＜θ時，鐵塊與木板相對靜止．由力的平衡條件可知，鐵塊受到的靜摩擦力的大小為f＝mgsinα；當α≥θ時，鐵塊與木板間的摩擦力為滑動摩擦力．設動摩擦因數(shù)為μ，由滑動摩擦力公式知鐵塊所受摩擦力為f＝μmgcosα.通過上述分析可知：α＜θ時，靜摩擦力隨α角增大按正弦函數(shù)增加；α≥θ時，滑動摩擦力隨α角增大按余弦函數(shù)減?。x項C正確．【答案】C11．如圖4-3-14所示，物體質量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻之間的動摩擦因數(shù)為μ，若要使物體沿墻向上勻速運動，試求外力F的大?。畧D4-3-14【解析】物體向上運動，受力分析如圖所示，建立如圖所示的坐標系．由共點力平衡條件得：Fcosα－N＝0 ①Fsinα－f－mg＝0 ②又f＝μN③又①②③得F＝eq\f(mg,sinα－μcosα).【答案】eq\f(mg,sinα－μcosα)12．如圖4-3-15所示，在A點有一物體(未畫出)，其質量為2kg，兩根輕繩AB和AC的一端系在豎直墻上，另一端系在物體上，在物體上另施加一個方向與水平線成θ＝60°角的拉力F，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍．(g取10m/s2)圖4-3-15【解析】作出物體A的受力示意圖如圖所示，由平衡條件Fy＝Fsinθ＋T1sinθ－mg＝0 ①Fx＝Fcosθ－T2－T1cosθ＝0 ②由①②式得F＝eq\f(mg,sinθ)－T1 ③F＝eq\f(T2,2cosθ)＋eq\f(mg,2sinθ) ④要使兩繩都能繃直，則有T1≥0， ⑤T2≥0 ⑥由③⑤式得F有最大值Fmax＝eq\f(mg,sinθ)＝eq\f(40\r(3),3)N，此時T1＝0，A