2024年新教材高中物理第三章相互作用-力5共點(diǎn)力的平衡檢測含解析新人教版必修第一冊

PAGEPAGE7共點(diǎn)力的平衡【基礎(chǔ)鞏固】1.一架無人機(jī)執(zhí)行航拍任務(wù)時(shí)正沿虛線朝斜向下方向勻速運(yùn)動.用G表示無人機(jī)重力,F表示空氣對它的作用力.下列四幅圖中能表示此過程中無人機(jī)受力狀況的是 ()ABCD答案:B2.如圖所示,重力為G的小球固定在一輕質(zhì)細(xì)鋼絲下端,鋼絲能繞懸掛點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.整個(gè)裝置能自動隨著風(fēng)的轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(即風(fēng)對小球的作用力總是在圖示平面內(nèi)).無風(fēng)時(shí)鋼絲自然下垂,若某段時(shí)間內(nèi)在恒定水平風(fēng)力F的作用下,鋼絲偏離豎直方向的角θ=30°,此時(shí)鋼絲上的拉力為FT.關(guān)于重力G、風(fēng)力F和拉力FT的大小關(guān)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:B3.在修建高速馬路的路基時(shí),允許的邊坡傾角最大值叫作“自然休止角”,假如邊坡傾角超過自然休止角θ會導(dǎo)致路基不穩(wěn)定.關(guān)于θ與土壤顆粒之間的動摩擦因數(shù)μ的關(guān)系,下列說法正確的是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) ()A.tanθ>μ B.tanθ<μC.tanθ=μ D.θ與μ無關(guān)答案:C4.如圖所示,電燈懸于兩壁之間,保持O點(diǎn)及繩OB的位置不變,而將繩端A點(diǎn)向上移動(繩OA長度可調(diào)),則 ()A.繩OA所受的拉力漸漸增大B.繩OA所受的拉力漸漸減小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:D5.如圖所示,一質(zhì)量為m的沙袋用不行伸長的輕繩懸掛在支架上,一隊(duì)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θ=30°,且繩繃緊,重力加速度為g,則該隊(duì)員對沙袋施加的作用力大小為 ()A.12mg B.32mg C.33mg答案:A6.(多選)如圖所示,建筑工人通過由一個(gè)動滑輪和一個(gè)定滑輪組成的滑輪組將一重物緩慢吊起,在此過程中,不計(jì)滑輪與繩的重力及摩擦,則 ()A.繩子的拉力漸漸變大B.繩子的拉力先變大后變小C.人對地面的壓力漸漸變小D.人對地面的壓力漸漸變大答案:AC7.物體A在水平力F=400N的作用下,沿傾角θ=53°的斜面勻速下滑,如圖所示.物體A受的重力G=400N,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)μ.sin53°=0.8,cos53°=0.6.解析:對A進(jìn)行受力分析,A受到重力、水平力F、支持力、摩擦力,共四個(gè)力作用,如圖所示,Ff=μFN.依據(jù)正交分解可得在沿斜面方向上:Gsin53°=Fcos53°+Ff,在垂直斜面方向上:FN=Gcos53°+Fsin53°,聯(lián)立可得FN=560N,μ=17答案:560N1【拓展提高】8.科技正在不斷地變更著我們的生活,圖甲是一款放在水平桌面上的手機(jī)支架,其表面采納了納米微吸材料,用手觸碰無粘感,接觸到平整光滑的硬物體時(shí),會牢牢吸附在物體上.圖乙是手機(jī)靜止吸附在該手機(jī)支架上的側(cè)視圖,若手機(jī)的重力為G,下列說法正確的是 ()甲乙A.手機(jī)受到的支持力大小為GcosθB.手機(jī)受到的摩擦力大小大于GsinθC.手機(jī)支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上D.手機(jī)支架對手機(jī)的作用力大小為Gsinθ解析:手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,依據(jù)平衡條件可知,在垂直支架方向有FN=Gcosθ+F吸,FN大于Gcosθ,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在平行斜面方向有Ff=Gsinθ,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,受到重力和支架對手機(jī)的作用力,依據(jù)平衡條件可知,支架對手機(jī)的作用力大小等于手機(jī)的重力,方向與重力方向相反,豎直向上,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C9.如圖所示,加裝“愛護(hù)器”的飛機(jī)在空中發(fā)生事故失去動力時(shí),上方的著陸傘就會自動彈出.已知一根傘繩能承重2940N,傘綻開后傘繩與豎直方向的夾角為30°,飛機(jī)的質(zhì)量約為30t.忽視其他因素,僅考慮當(dāng)飛機(jī)處于平衡狀態(tài)時(shí),著陸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(shè)至少須要n根傘繩,每根傘繩的拉力F等于2940N,飛機(jī)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.則依據(jù)平衡條件,有nFcos30°=G,解得n≈118,則著陸傘的傘繩至少所需的根數(shù)最接近120根,選項(xiàng)A正確.答案:A10.如圖所示,跳水運(yùn)動員在走板時(shí),從跳板的a端緩慢走到b端,跳板漸漸向下彎曲,在此過程中,該運(yùn)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,要選擇好探討對象,分析受力狀況,明確各力與夾角間的關(guān)系,再依據(jù)夾角的變更確定各力的變更.以運(yùn)動員為探討對象,由平衡條件知,跳板對運(yùn)動員的支持力FN=mgcosα,摩擦力Ff=mgsinα,α是跳板與水平方向的夾角.隨著α的增大,FN減小,Ff增大.由牛頓第三定律知,運(yùn)動員對跳板的壓力減小,摩擦力增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.跳板對運(yùn)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(yùn)動員的作用力保持不變,所以運(yùn)動員對跳板的作用力保持不變,故選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤.答案:B11.如圖所示,一個(gè)內(nèi)表面粗糙的半圓形軌道固定于水平面上,O點(diǎn)為軌道最低點(diǎn).一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從圖示位置P點(diǎn)緩慢滑下,假如滑塊經(jīng)過PO間的每一位置時(shí)都處于平衡狀態(tài),則滑塊在從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)過程中 ()A.軌道對滑塊的彈力漸漸增大B.軌道對滑塊的彈力漸漸減小C.軌道對滑塊的摩擦力漸漸增大D.滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)到處相同解析:設(shè)物體所在的位置圓弧切線與水平方向的夾角為θ,以物體為探討對象進(jìn)行受力分析如圖所示.重力垂直于切面對下的分力大小等于支持力,即FN=mgcosθ,θ越來越小,支持力越來越大,依據(jù)牛頓第三定律可知壓力越來越大,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.軌道對滑塊的摩擦力大小為Ff=mgsinθ,θ越來越小,則摩擦力越來越小;依據(jù)Ff=μFN可知μ=FfFN=tanθ答案:A【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.如圖所示,質(zhì)量為m1的物體通過3段輕繩懸掛,3段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OB水平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為m2的人相連,輕繩OA與豎直方向的夾角θ=37°,物體及人均處于靜止?fàn)顟B(tài).已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2.設(shè)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(zhì)量m2=60kg,人與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,則欲使人在水平面上不滑動,物體的質(zhì)量m1最大不能超過多少?解析:(1)以結(jié)點(diǎn)O為探討對象,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=FOAsinθ,FOAcosθ=FOC,又FOC=m1g,聯(lián)立得FOA=m1gcosθ=5FOB=m1gtanθ=34m1g甲乙(2)人水平方向受到OB繩的拉力和水平面的