2021-2022学年高中物理-第4章-物体的平衡-2-共点力平衡条件的应用作业教科版必修1.doc

2021-2022学年高中物理 第4章 物体的平衡 2 共点力平衡条件的应用作业教科版必修1

2021-2022学年高中物理 第4章 物体的平衡 2 共点力平衡条件的应用作业教科版必修1

年级：
姓名：

- 6 -

共点力平衡条件的应用
平衡的稳定性(选学)
(时间：30分钟　分值：60分)

(15分钟　50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．如图所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F1＝4 N，F2＝8 N，物体处于静止状态．如果将水平力F1增加5 N，则(　　)
A．物体M仍处于静止状态
B．物体M受到的合力方向向左
C．物体M受到的合力方向向右
D．物体M受到的摩擦力等于5 N
A　[当F1＝4 N，F2＝8 N时物体静止，此时物体受向右的摩擦力为4 N，说明fmax≥4 N．当F1增加5 N时，F1与F2的合力为1 N，物体仍能静止．]
2．从图中可以看出，卸下来的沙子呈现一个圆锥形．因为沙粒与沙粒之间的动摩擦因数μ可以看作一个定值，所以沙堆的高与周长之比是定值，也就是说，无论卸下来的沙子是多还是少，沙堆是大还是小，这些沙堆的形状都是相似的．那么，沙堆的高与周长之比为 (　　)
A.　　　B.　　　C.　　　D.
A　[分析沙堆边缘处一粒沙子的受力，如图所示，由平衡条件得mgsin θ＝μmgcos θ，所以μ＝tan θ
又tan θ＝，周长c＝2πR.所以＝.故选A.]
3．棒AB的一端A固定于地面，可绕A点无摩擦地转动，B端靠在物体C上，物体C靠在光滑的竖直墙上，如图所示．若在C物体上再放上一个小物体，整个装置仍保持平衡，则B端与C物体之间的弹力大小将(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．无法确定
A　[设B对C的弹力大小为F，AB与竖直方向的夹角为α，则对C在竖直方向有Fcos α＝mg，当在物体C上放置小物体后，则对C和小物体的整体而言，mg变大，则F变大，故选项A正确．]
4．如图所示，一根轻绳跨过定滑轮后系在质量较大的球上，球的大小不可忽略，在轻绳的另一端加一个力F，使球沿斜面由图示位置缓慢拉上顶端，各处的摩擦不计，在这个过程中拉力F(　　)
A．逐渐增大 B．保持不变
C．先增大后减小 D．先减小后增大
A　[将球沿固定的光滑斜面由题图位置缓慢拉到顶端的过程中，顺时针转动过程绳子拉力方向如图中1到2到3的位置(注意开始时绳子拉力与支持力的夹角就是大于90°的)
由图可以看出绳子拉力一直增大，即F一直增大．
]
5．如图所示，吊环运动员将吊绳与竖直方向分开相同的角度，重力大小为G的运动员静止时，左边绳子张力为T1，右边绳子张力为T2.则下列说法正确的是 (　　)
A．T1和T2是一对作用力与反作用力
B．运动员两手缓慢撑开时，T1和T2都会变小
C．T2一定大于G
D．T1＋T2＝G
B　[T1和T2是两边绳子作用在吊环上的力，不是一对作用力与反作用力，选项A错误；因T1和T2的合力等于G，故当运动员两手缓慢撑开时，绳子与竖直方向的夹角减小，故T1和T2都会变小，选项B正确；因绳子与竖直方向的夹角不确定，故T2与G的关系不能确定，选项C错误；T1和T2的矢量和等于G，故T1＋T2＝G只在当绳子与竖直方向夹角为零时才是成立的，选项D错误．]
6．如图所示，一小球在斜面上处于静止状态，不考虑一切摩擦，如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置，则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是(　　)
A．F1先增大后减小，F2一直减小
B．F1先减小后增大，F2一直减小
C．F1和F2都一直减小
D．F1和F2都一直增大
B　[小球受重力、挡板弹力F1′和斜面弹力F2′，将F1′与F2′合成为F，如图所示．小球一直处于平衡状态，三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故F1′和F2′的合力F一定与重力等值、反向、共线，从图中可以看出，当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中，F1′先变小，后变大，F2′越来越小；由牛顿第三定律可知F1先变小，后变大，F2越来越小，故B正确. ]
二、非选择题(本题共2小题，共24分)
7．(12分)如图所示，光滑金属球的重力G＝40 N．它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角θ＝37°的斜面体上．已知斜面体处于水平地面上保持静止状态，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)墙壁对金属球的弹力大小；
(2)水平地面对斜面体的摩擦力的大小和方向．
[解析]　(1)金属球静止，则它受到的三个力平衡(如图所示)．由平衡条件可得墙壁对金属球的弹力为N1＝Gtan θ＝40tan 37°＝30 N.
(2)斜面体对金属球的弹力为
N2＝＝50 N
由斜面体平衡可知地面对斜面体的摩擦力大小为f＝N2sin 37°＝30 N
摩擦力的方向水平向左．
[答案]　(1)30 N　(2)30 N　方向水平向左
8．(12分)一物体置于粗糙的斜面上，给该物体施加一个平行于斜面的力，当此力为100 N且沿斜面向上时，物体恰能沿斜面向上匀速运动；当此力为20 N且沿斜面向下时，物体恰能在斜面上向下匀速运动，求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力．
[解析]　物体沿斜面向上运动时受力分析如图甲所示．
由共点力的平衡条件得

甲
x轴：F1－f1－mgsin α＝0
y轴：mgcos α－N1＝0
又f1＝μN1
物体沿斜面向下运动时受力分析如图乙所示．

乙
由共点力的平衡条件得
x轴：f2－F2－mgsin α＝0
y轴：mgcos α－N2＝0
又f2＝μN2，f1＝f2＝f
以上各式联立得f1＝f2＝f＝
代入数据得f＝ N＝60 N，
mgsin α＝40 N
当不施加此力时，物体受重力沿斜面向下的分力mgsin α<f
故物体静止在斜面上，受到的静摩擦力
f′＝mgsin α＝40 N.
[答案]　40 N