2020-2021物理第一冊(cè)3-5 共點(diǎn)力的平衡含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年新教材物理人教版必修第一冊(cè)課時(shí)作業(yè)：3-5共點(diǎn)力的平衡含解析課時(shí)作業(yè)13共點(diǎn)力的平衡時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．下面四個(gè)圖象依次分別表示四個(gè)物體A,B,C,D的加速度a、速度v、位移x和滑動(dòng)摩擦力f隨時(shí)間變化的規(guī)律．其中物體一定受力平衡的是(C）解析：A，B物體的加速度不為0，受力一定不平衡；D物體的受力可能平衡，可能不平衡，只有選項(xiàng)C正確．2．體操是力與美的運(yùn)動(dòng)．吊環(huán)比賽中運(yùn)動(dòng)員的兩臂從豎直位置開始緩慢展開到接近水平,形成如圖所示“十字支撐"這一優(yōu)美造型．開始時(shí)吊繩豎直，關(guān)于這一過程下列說法正確的是（B）A．吊繩的拉力逐漸減小B．吊繩的拉力逐漸增大C．兩繩的合力逐漸增大D．兩繩的合力逐漸減小解析：兩繩的拉力的合力與人的重力的大小相等,即兩繩的拉力的合力F不變；當(dāng)雙臂緩慢張開時(shí)，吊繩之間的夾角變大，則兩個(gè)分力都增大．3.氣球下掛一重物，沿與水平方向成60°角的方向斜向上勻速上升，如圖所示，不考慮空氣阻力，則關(guān)于氣球和重物整體的受力情況，下列說法正確的是(B)A．受重力、浮力、水平方向的風(fēng)力B．只受重力和浮力的作用C．受重力、浮力、斜向上的沖力D．受重力、浮力、水平方向的風(fēng)力、斜向上的沖力解析：氣球和重物整體不可能受到斜向上的沖力,因?yàn)槲覀冋也坏较鄳?yīng)的施力物體，選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤；若氣球和重物整體受重力、浮力、水平方向的風(fēng)力的作用，就不可能受力平衡而做勻速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．4。如圖所示，在兩木板中間夾住一個(gè)質(zhì)量均勻的立方體木塊A，左右兩邊的木板所施的壓力均為F,A與兩木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.當(dāng)A靜止時(shí),下面幾種說法正確的是（C)A．A木塊受到兩板壓力的合力是一個(gè)彈力，其大小為FB．A木塊受到兩板壓力的合力是2C．A木塊與板M之間摩擦力等于A所受重力的一半D．當(dāng)兩板的壓力增為2F時(shí)，A解析：A木塊受到兩板壓力的合力為0，選項(xiàng)A，B錯(cuò)誤；左右兩板對(duì)A木塊施加兩個(gè)摩擦力，并與重力平衡，則A木塊與板M之間摩擦力等于A所受重力的一半，選項(xiàng)C正確；當(dāng)兩板的壓力增大時(shí)，左右兩個(gè)摩擦力仍與重力平衡,即A受到的摩擦力不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．在圖中，AB，AC兩光滑斜面互相垂直,AC與水平面成30°角．如把球O所受的重力G按照其作用效果分解,則兩個(gè)分力的大小分別為(A）A。eq\f(1,2)G，eq\f(\r(3），2)G B.eq\f(\r（3),3)G,eq\r（3）GC.eq\f（\r(2）,3）G，eq\f（\r(2)，2)G D。eq\f（\r(2)，2)G，eq\f（\r（3),2)G解析：將重力分解為分別垂直于AB，AC兩斜面方向的分力，即得垂直于AB斜面方向的分力F1＝Gsin30°＝eq\f（1,2)G，垂直于AC斜面方向的分力F2＝Gsin60°＝eq\f(\r（3),2）G.二、多項(xiàng)選擇題6。如圖所示，一個(gè)足球用網(wǎng)兜懸掛于O點(diǎn)，A點(diǎn)為網(wǎng)兜上對(duì)稱分布的網(wǎng)繩的結(jié)點(diǎn)，OA為一段豎直繩,設(shè)網(wǎng)繩的長(zhǎng)短和足球重力不變，若足球越大，則(AD）A．網(wǎng)繩的拉力越大B．網(wǎng)繩的拉力越小C．網(wǎng)繩的拉力不變D．豎直繩OA的拉力不變解析：設(shè)有n根網(wǎng)繩，每根網(wǎng)繩與豎直方向的夾角為θ，則nFTcosθ＝mg得FT＝eq\f(mg,ncosθ）。若足球越大，網(wǎng)繩與豎直方向的夾角越大,cosθ越小，則FT越大，故A正確，B、C錯(cuò)誤；以網(wǎng)繩和足球整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件,豎直繩OA的拉力總是與足球的重力相等，保持不變,故D正確．7．如圖所示，物體P靜止于固定的斜面上，P的上表面水平．現(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上，則(BD)A．P向下滑動(dòng)B．P靜止不動(dòng)C．P所受的合外力增大D．P與斜面間的靜摩擦力增大解析：開始時(shí)對(duì)P受力分析,Ff＝Mgsinθ〈μMgcosθ,對(duì)P、Q整體受力分析，(M＋m)gsinθ<μ（M＋m)gcosθ，故P仍靜止不動(dòng),P所受合外力F合＝0,所以A、C錯(cuò)誤，B正確;開始時(shí)Ff＝Mgsinθ，放上Q后Ff′＝(M＋m）gsinθ，靜摩擦力增大,D正確．8.如圖所示，物塊a、b的質(zhì)量均為m，水平地面和豎直墻面均光滑，在水平推力F的作用下，兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．則（AD)A．b受到的摩擦力大小等于mgB．b受到的摩擦力大小等于2mgC．b對(duì)地面的壓力大小等于mgD．b對(duì)地面的壓力大小等于2mg解析：分析a、b整體的受力,如下圖甲所示，由平衡條件可知，F(xiàn)Nb＝2mg，即b對(duì)地面的壓力大小等于2mg，選項(xiàng)D正確；再隔離物塊a，對(duì)其受力分析如圖乙所示，由平衡條件可知，F(xiàn)fba＝mg,根據(jù)牛頓第三定律，a對(duì)b的摩擦力大小也等于mg，選項(xiàng)A正確．三、非選擇題9.生活中仔細(xì)觀察過“堆"的形狀嗎？這些圓錐體大小不同，卻很相似．想一想,這是為什么？如圖是一個(gè)鹽場(chǎng)利用傳送帶堆鹽的過程．若鹽堆表面摩擦因數(shù)為0.6,請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)建立一個(gè)物理模型,估算底面最大直徑為30m的鹽堆的最大高度．解析:當(dāng)鹽粒堆成圓錐的傾角最大時(shí)，其表面的沙粒恰好能勻速下滑．設(shè)鹽堆的傾角為θ，則有mgsinθ＝μmgcosθ,μ＝tanθ，根據(jù)幾何知識(shí),有tanθ＝eq\f（h，R），得h＝Rtanθ＝μR，代入R＝15m,即得h＝9m.答案：9m10.如圖所示，質(zhì)量為m1的物體甲通過三段輕繩懸掛，三段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OB水平且B端與放置在水平面上的質(zhì)量為m2的物體乙相連，輕繩OA與豎直方向的夾角θ＝37°，物體甲、乙均處于靜止?fàn)顟B(tài)．（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0。8，g＝10m/s2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)（1)輕繩OA，OB受到的拉力是多大?（2)物體乙受到的摩擦力是多大？方向如何?（3）若物體乙的質(zhì)量m2＝4kg，物體乙與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.3，則欲使物體乙在水平面上不滑動(dòng)，物體甲的質(zhì)量m1最大不能超過多少？解析:（1）方法1：(力的合成法)對(duì)結(jié)點(diǎn)O進(jìn)行受力分析（如圖甲),把FA與FB合成則F＝m1所以FA＝eq\f(m1g，cosθ)＝eq\f（5,4)m1gFB＝m1gtanθ＝eq\f（3,4)m1g故輕繩OA，OB受到的拉力大小分別等于FA，F(xiàn)B，即eq\f(5，4）m1g、eq\f(3，4）m1g方法2：（力的效果分解法)把甲對(duì)O點(diǎn)的拉力按效果分解為FOA和FOB，如圖乙所示則FOA＝eq\f（m1g，cosθ）＝eq\f（5，4)m1g，F(xiàn)OB＝m1gtanθ＝eq\f（3，4)m1g。方法3:(正交分解法)把OA繩對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力FA進(jìn)行正交分解，如圖丙所示．則有FAsinθ＝FBFAcosθ＝m1解得FA＝eq\f(5，4)m1g,FB＝eq\f(3，4)m1g（2)對(duì)乙受力分析有Ff＝FB＝eq\f(3，4）m1g，方向水平向左．(3）物體乙的最大靜摩擦力Ffm＝μm2g當(dāng)TOB＝eq\f(3，4）m1g＝12N時(shí)，m1＝1。6kg，即物體甲的質(zhì)量m1最大不能超過1.6kg。答案：見解析11。起重機(jī)用鋼繩把質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼管吊在空中，如圖所示，AO＝BO，試分析鋼繩AOB上的拉力F與鋼繩的總長(zhǎng)度x之間的關(guān)系．解析:將重力沿兩鋼繩AO、BO方向分解，由于對(duì)稱，兩繩子上的拉力相等．根據(jù)力的分解圖可得eq\f(F,\f（x，2))＝eq\f（\f(mg，2）,\r(\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f（x,2)））2－\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f（L，2)))2）)，整理即得F＝eq\f（mgx,2\r（x2－L2)）。答案：F＝eq\f（mgx，2\r(x2－L2)）12．滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)非常刺激的水上運(yùn)動(dòng)，研究表明，在進(jìn)行滑板運(yùn)動(dòng)時(shí)，水對(duì)滑板的作用力Fx垂直于板面，大小為kv2，其中v為滑板速率（水可視為靜止)．某次運(yùn)動(dòng)中，在水平牽引力作用下,當(dāng)滑板和水面的夾角θ＝37°時(shí)(如圖),滑板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的k＝54kg/m，人和滑板的總質(zhì)量為108kg，試求：(重力加速度g取10m/s2，sin37°取eq\f（3，5),忽略空氣阻力)（1）水平牽引力的大?。?2）滑板的速率．解析：(1）以滑板和運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，其受力如圖所示．由共點(diǎn)力平衡條件可得FNcosθ＝mg①FNsin