高中物理第三章第五节共点力的平衡条件练习含解析粤教版必修

高中物理第三章第五节共点力的平衡条件练习含解析粤
教版必修
A级抓基础
1．下列物体中处于平衡状态的是( )
A．F1赛道上汽车刚起动的一瞬间
B．物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间
C．11届全运会上运动员撑杆跳到最高点的一瞬间
D．停在斜面上的汽车
解析：A、B、C中物体的瞬时速度为零，但加速度不是零，不是平衡状态，D项中物体静止，处于平衡状态．
答案：D
2.如图所示，物体在同一平面内的四个共点力作用下处于静止状态，若其中F2、F3、F4大小和方向保持不变，将F1逆时针方向转动90°角，而大小保持不变，则此物体所受的合力大小为( )
A.2F1B．2F2C．F1 D.
2 2
F1
答案：A
3.举重运动员在抓举比赛时，为了减小杠铃上升的高度和便于发力，抓握杠铃的两手间要有较大距离，使两臂上举后两臂间成钝角，手臂伸直后所受作用力沿手臂方向，一质量为75 kg的运动员，在举起125 kg的杠铃时，两臂成120°角，如图所示，则此时运动员的每只手臂对杠铃的作用力F及运动员对地面的压力F N的大小分别为(g取10 m/s2)( )
A．F＝1 250 N，F N＝2 000 N
B．F＝1 250 N，F N＝3 250 N
C．F＝625 N，F N＝2 000 N
D．F＝722 N，F N＝2 194 N
解析：分析杠铃受力如图所示，重力、人给的两个支持力，三个力的夹角均为120°，杠铃处于静止状态，合力为零．两臂作用力大小相等，并等于杠铃重力G，所以F1＝F2＝1 250 N．把杠铃和人看做整体，整体受重力、地面的支持力，且两力大小相等，F N＝2 000 N.
答案：A
4.如图所示，某工人正在修理草坪，推力F与水平方向成α角，割草机沿水平方向做匀速直线运动，则割草机所受阻力的大小为( )
A．F sin α B．F cos α C.
F
sin α
D.
F
cos α
解析：割草机沿水平方向做匀速直线运动，四个力的合力为零，受力如图所示．
则F f＝F cos α.
答案：B
5.如图所示，一架直升机通过轻绳打捞海中物体，物体质量为m，由于流动的海水对物体产生水平方向的冲击，使轻绳张紧且偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成θ角，已知物体所受的浮力不能忽略．下列说法正确的是( )
A．绳子的拉力为mg
cos θ
B．绳子的拉力一定大于mg
C．物体受到海水的水平方向的作用力等于绳子的拉力
D．物体受到海水的水平方向的作用力小于绳子的拉力
解析：对小球受力分析如图所示．
由平衡条件，知
F T cos θ＋F浮＝mg，
F T sin θ＝F海水，
由此可知A、B、C错误，D正确．
答案：D
6.如图所示，质量为m的物体在恒力F的作用下，沿水平天花板向右做匀速直线运动．力F与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g.则物体与天花板间的动摩擦因数μ是多少？
解析：对物体受力分析，将推力F正交分解，如图所示．
根据共点力平衡条件，得
水平方向：F cos θ－F f＝0，
竖直方向：F sin θ－F N－mg＝0，
又F f＝μF N，
解得μ＝F cos θ
F sin θ－mg
.
答案：F cos θ
F sin θ－mg
B级提能力
7.(多选)如图所示，位于斜面上的物体M在沿斜面向上的力作用下而处于静止状态，对M的受力情况，下列说法正确的是( )
A．可能受三个力作用B．可能受四个力作用
C．一定受三个力作用D．一定受四个力作用
答案：AB
8．(多选)如图甲所示，笔记本电脑散热底座配有调节倾角的支架．在散热底座放上笔记本电脑后，调节支架使散热底座由位置1缓慢降到2，电脑始终处于静止状态，如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．电脑受到的合力不变
B．电脑受到的摩擦力变小
C．电脑对散热底座的压力变大
D．散热底座对电脑的作用力变大
解析：笔记本电脑受重力、支持力和静摩擦力，如图所示．
根据平衡条件，有
F N＝mg cos θ，①
F f＝mg sin θ，②
电脑始终处于静止状态，静止平衡合力等于0，故A正确；由图可知，底座的倾角θ减小，sin θ也在减小而重力不变，故摩擦力在减小，B正确；由图可知，底座的倾角θ减小，cos θ在增大，而重力不变，故底座的支持力F N在增大，对底座的压力变大，故C 正确；底座对电脑的作用力为摩擦力和支持力的合力，根据平衡条件可知，底座对电脑的作用力大小与电脑重力相等，方向竖直向上，故D错误．
答案：ABC
9．(多选)如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角均为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，下列说法正确的是( )
A ．两绳对日光灯拉力的合力大小为G
B ．两绳的拉力和重力不是共点力
C ．两绳的拉力大小分别为
22G 和22
G D ．两绳的拉力大小分别为12G 和1
2
G
解析：两绳的拉力的作用线与重力的延长线交于一点，这三个力为共点力，B 错误；对日光灯受力分析如图所示，由平衡条件知，两绳拉力的合力与重力等大反向，由力的矢量三角形知2F sin 45°＝G ，解得F ＝
2
2
G ，A 、C 正确，D 错误．
答案：AC
10.(多选)如图所示，铁板AB 与水平地面之间的夹角为θ，一块磁铁吸附在铁板下方．在缓慢抬起铁板的B 端使θ角增大(始终小于90°)的过程中，磁铁始终相对于铁板静止．下列说法正确的是( )
A ．磁铁所受合外力不变
B ．磁铁始终受到三个力的作用
C ．磁铁受到的摩擦力逐渐减小
D ．铁板对磁铁的弹力逐渐增大
解析：以磁铁为研究对象进行受力分析(如图所示)，在缓慢抬起铁板B 端的过程中磁铁相对铁板静止，因此磁铁所受合外力始终为零，A 正确；磁铁受重力、铁板的吸引力、铁板的弹力和铁板的摩擦力四个力作用，B 错误；由受力平衡关系可得，沿斜面方向：mg sin θ＝F f ，θ增大，sin θ增大，则F f 增大，即磁铁受到的摩擦力逐渐增大；垂直斜面方向：
F N ＋mg cos θ＝F 吸，θ增大，cos θ减小，则F N 增大，即铁板对磁铁的弹力逐渐增大，C
错误，D 正确．
答案：AD
11．如图所示，物体的质量m＝4.4 kg，用与竖直方向成θ＝37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动．物体与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 N/kg，求推力F的大小(sin37 °＝0.6，cos 37°＝0.8)．
解析：若物体向上做匀速直线运动，则受力如图甲所示．
由共点力平衡条件，得
F cos θ＝mg＋F f，
F sin θ＝F N，
F f＝μF N，
故推力F＝
mg
cos θ－μsin θ
＝
4.4×10
0.8－0.5×0.6
N＝88 N.
图甲图乙
若物体向下做匀速直线运动，受力如图乙所示．由共点力平衡条件，得
F cos θ＋F f＝mg，
F sin θ＝F N，
F f＝μF N，
故推力F＝
mg
cos θ＋μsin θ
＝
4.4×10
0.8＋0.5×0.6
N＝40 N.
答案：88 N或40 N
12.如图所示，一质量为 6 kg的物块置于水平地面上．物块与地面间的动摩擦因数为
0.5，然后用两根绳分别系在物块的A点和B点．A绳水平，B绳与水平面的夹角θ为37°，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.
(1)逐渐增大B绳的拉力，直到物块对地面的压力恰好为零，则此时A绳和B绳的拉力分别是多大？
(2)将A绳剪断，为了使物块沿水平面做匀速直线运动，在不改变B绳方向的情况下，B 绳的拉力应为多大？
解析：(1)逐渐增大B绳的拉力，直到物块对地面的压力恰好为零，对物块受力分析如图．
根据平衡条件，得
F TB cos 37°＝F TA，
F TB sin 37°＝mg，
解得F TA＝80 N，F TB＝100 N.
(2)将A绳剪断，为了使物块沿水平面做匀速直线运动，物块受力分析如图所示．
根据平衡条件，得
F TB′cos 37°＝F f，
F TB′sin 37°＋F N＝mg，
又F f＝μF N，
联立解得F TB′＝27.3 N.
答案：(1)F TA＝80 N，F TB＝100 N (2)F TB＝27.3 N。