優(yōu)化方案2020高中物理 第四章 物體的平衡 第2-3節(jié) 共點力平衡條件的應用、平衡的穩(wěn)定性(選學)分層演練鞏固落實 教科版必修1

共點力平衡條件的應用、平衡的穩(wěn)定性(選學) 隨堂達標1如圖所示，靜止在水平地面上的木箱受到一個方向不變的斜向上的拉力F作用當這個力從零開始逐漸增大，在木箱離開地面前，它受到的摩擦力將()A逐漸增大B逐漸減小C先逐漸增大，后又減小D先逐漸減小，后又增大解析：選C.木箱沒有運動前，受到的摩擦力為靜摩擦力，設拉力F與水平方向的夾角為，則f1Fcos ，隨著F的增大，摩擦力也增大；當木箱運動后，木箱受到的摩擦力為滑動摩擦力，且f2N(mgFsin )，隨著F的增大，摩擦力減小綜上可知C正確2(多選)一鐵塊m被豎直懸掛的磁性黑板緊緊吸住不動，如圖所示，下列說法錯誤的是()A鐵塊受到四個力作用，其中只有兩個力的施力物體是黑板B鐵塊與黑板間在水平方向有兩對相互作用力相互吸引的磁力和相互排斥的彈力C鐵塊受到的磁力和彈力是互相平衡的力D磁力大于彈力，黑板才能吸住鐵塊不動解析：選AD.對鐵塊受力分析可知，鐵塊受重力mg、吸引力F、支持力N和摩擦力f.由共點力平衡可知FN，故B、C對，A、D錯3(2020·山西太原模擬)如圖所示，一只小鳥沿著較粗的均勻樹枝從右向左緩慢爬行，在小鳥從A運動到B的過程中()A樹枝對小鳥的合作用力先減小后增大B樹枝對小鳥的摩擦力先減小后增大C樹枝對小鳥的彈力先減小后增大D樹枝對小鳥的彈力保持不變解析：選B.樹枝對鳥的合作用力是支持力和摩擦力的合力，由二力平衡得，它與小鳥重力等大反向，因小鳥所受重力不變，所以樹枝對小鳥的合作用力不變，A項錯誤由受力分析圖可知，樹枝對小鳥的摩擦力先減小后增大，對小鳥的彈力先增大后減小，所以B項正確，C、D兩項均錯誤4如圖所示，質量為M的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為.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，物塊和楔形物塊始終保持靜止，則地面對楔形物塊的支持力為()A(Mm)gB(Mm)gFC(Mm)gFsin D(Mm)gFsin 解析：選D.F的分解情況如圖所示，將M、m視為一個系統(tǒng)，F的作用產生兩個效果：一是使系統(tǒng)相對地面有向左運動的趨勢，相當于分力F1的作用；二是將系統(tǒng)向上提起，相當于分力F2的作用，F2Fsin .地面對楔形物塊的支持力N(Mm)gFsin ，故D正確5如圖所示，一人重為G，斜靠在豎直墻上，腿與墻壁的夾角為30°，設腿的方向上的延長線恰通過人的重心，墻是光滑的，則雙腿對人的支持力為多大？解析：首先對人體進行受力分析，他共受到三個力，即重力G，地面對人施加的力F1和墻壁對人的支持力F2，如圖所示由圖可知，F1與F2的合力應等于G，所以F11.15G.地面對人的力直接作用于人的雙腿，雙腿肌肉緊張，產生力量，對人體產生支持力支持力FF11.15G.答案：1.15G課時作業(yè)一、單項選擇題1從圖中可以看出，卸下來的沙子呈現一個圓錐形因為沙粒與沙粒之間的動摩擦因數可以看作一個定值，所以沙堆的高與周長之比是定值，也就是說，無論卸下來的沙子是多還是少，沙堆是大還是小，這些沙堆的形狀都是相似的那么，沙堆的高與周長之比為()A. B.C. D.解析：選A.分析沙堆邊緣處一粒沙子的受力，如圖所示，由平衡條件得mgsin mgcos ，所以tan 又tan ，周長c2R.所以.故選A.2(2020·高考山東卷)如圖，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時A恰好不滑動，B剛好不下滑已知A與B間的動摩擦因數為1，A與地面間的動摩擦因數為2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力A與B的質量之比為()A.B.C. D.解析：選B.滑塊B剛好不下滑，根據平衡條件得mBg1F；滑塊A恰好不滑動，則滑塊A與地面之間的摩擦力等于最大靜摩擦力，把A、B看成一個整體，根據平衡條件得F2(mAmB)g，解得.選項B正確3.如圖所示，繩與桿均不計重力，承受力的最大值一定M端用鉸鏈固定，滑輪O在M點正上方(滑輪大小及摩擦均可忽略)，N端吊一重物P.現施加拉力T將N緩慢上拉(均未斷)，在桿達到豎直前()A繩子越來越容易斷B繩子越來越不容易斷C桿越來越容易斷D桿越來越不容易斷解析：選B.以N點為研究對象，N點受三個力：繩沿ON方向的拉力T、重物P豎直向下的拉力G、MN桿沿MN方向的支持力N.這三個力平衡，所構成的力的矢量三角形與幾何三角形OMN相似，得到，由此可知，N不變，T隨ON的減小而減小4.在傾角為的粗糙斜面上疊放著質量分別為m與2m的A、B兩物體，剛好都處于靜止狀態(tài)，如圖所示則下列說法正確的是()AA、B兩物體受到的摩擦力之比為12B因為A、B都處于靜止狀態(tài)，所以它們受到的摩擦力之比為11C如果斜面的傾角改變，使正壓力改變，則兩物體所受摩擦力的比值也隨之改變D因為A、B間、B與斜面間接觸面的動摩擦因數的關系不知道，所以比值不能確定解析：選A.A只受一個摩擦力，而B受兩個摩擦力，題目中所說的摩擦力是指兩個摩擦力的合力由于物體的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡，故摩擦力與質量成正比，結果為12，其值與角、動摩擦因數無關5如圖所示，在繩子下端掛一物體，用力F拉物體使懸繩偏離豎直方向的夾角為，且保持平衡，若保持不變，當拉力F與水平方向的夾角為多大時，F有最小值()A B90°C0 D2解析：選A.此題屬共點力的平衡問題，結點O受三個力作用，受力分析如圖所示，顯然F和F的合力大小等于G，方向豎直向上，當不變時，F最小時.6如圖所示，一條細繩跨過定滑輪連接物體A、B，A懸掛起來，B穿在一根豎直桿上，兩物體均保持靜止，不計繩與滑輪、B與豎直桿間的摩擦，已知繩與豎直桿間的夾角為，則物體A、B的質量之比mAmB等于()Acos 1 B1cos Ctan 1 D1sin 解析：選B.設繩子的拉力為T，對A，由平衡條件得TmAg對B，在豎直方向，由平衡條件得Tcos mBg由得mAmB1cos ，選項B正確7.如圖所示，用輕繩系住一個小球，放在傾角為的光滑斜面上，當輕繩由水平方向逐漸向上緩慢偏移時，小球仍保持靜止狀態(tài)，則輕繩上的拉力將()A逐漸增大B逐漸減小C先增大后減小D先減小后增大解析：選D.如圖所示，對小球受力分析知，小球受三個力的作用而保持平衡，且拉力T和支持力N的合力和重力G相平衡，即拉力T和支持力的合力保持不變，因為支持力始終是與斜面垂直的，所以支持力的方向不變根據幾何知識，點到線的垂線段最短，當拉力T的方向和支持力的方向相垂直時，拉力T取得最小值，所以當輕繩向上緩慢偏移時，拉力先減小后增大，選項A、B、C錯誤，選項D正確二、多項選擇題8.如圖所示，傾角為30°，重為80 N的斜面體靜止在水平面上一根彈性輕桿一端垂直固定在斜面上，桿的另一端固定一個重為2 N的小球，小球處于靜止狀態(tài)時，下列說法正確的是()A斜面有向左運動的趨勢B地面對斜面的支持力為82 NC球對彈性輕桿的作用力為2 N，方向豎直向下D彈性輕桿對小球的作用力為2 N，方向垂直斜面向上解析：選BC.把小球、桿和斜面作為整體受力分析可知，僅受重力和地面的支持力，且二力平衡，故A錯、B對；對小球受力分析知，只受豎直向下的重力和桿給的豎直向上的彈力(桿對小球的力不一定沿桿)，故C對、D錯9對下列四個圖形中，物體所處平衡的種類分析正確的是()A直立在水平桌面上的鉛筆是處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)B平放在水平桌面上的大字典是處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)C靜止在水平地板上的小球處于隨遇平衡狀態(tài)D不倒翁的平衡是隨遇平衡狀態(tài)解析：選BC.鉛筆受到外力的擾動時，它的重心降低，在重力作用下不能重新回到平衡位置而失去原平衡狀態(tài)，所以是不穩(wěn)定平衡，A錯誤；大字典放在桌面上，如果將它的一端稍微抬起一點(微小擾動)放手后，在重力作用下能自動回到原來的平衡位置，所以它的平衡是穩(wěn)定平衡，B正確；同理可知，D錯誤；靜止在水平地板上的小球，無論滾到什么地方，所受合外力隨時為零，都能找到新的平衡，所以它的平衡是隨遇平衡狀態(tài)，C正確10(2020·高考廣東卷)如圖所示，三條繩子的一端都系在細直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長度不同下列說法正確的有()A三條繩中的張力都相等B桿對地面的壓力大于自身重力C繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零D繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力解析：選BC.桿靜止在水平地面上，則桿受到重力、三條繩子的拉力和地面對它的支持力根據平衡條件，則三條繩的拉力的合力豎直向下，故繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零桿對地面的壓力大小等于桿的重力與三條繩的拉力的合力之和，選項B、C正確由于三條繩長度不同，即三條繩與豎直方向的夾角不同，所以三條繩上的張力不相等，選項A錯誤繩子拉力的合力與桿的重力方向相同，因此兩者不是一對平衡力，選項D錯誤三、非選擇題11.如圖所示，質量為m的物體，與豎直墻之間動摩擦因數為，推力F與豎直方向夾角為，要使物體沿墻壁向上勻速滑動，推力F應為多大？解析：先進行受力分析(如圖所示)，物體受到重力G、外力F、墻壁對物體的彈力N、豎直向下的滑動摩擦力f共四個力的作用，在這四個力的作用下處于平衡狀態(tài)我們采用正交分解法(四個以上的力)物體在水平和豎直方向上的合力分別為0.所以有：水平方向：NFsin ，豎直方向：fGFcos 根據滑動摩擦力的公式：fN由以上三式可以得到：F.答案：12.如圖所示，已知：OA繩與豎直方向夾角30°，OB繩水平系在墻壁上懸掛一個重為100 N的物體，則(1)此時OA、OB兩繩的拉力分別是多少？(2)若兩繩OA、OB能承受的最大拉力為200 N，為使兩繩都不斷，重物的重力G允許的最大值是多少？解析：(1)結點O受力如圖所示：由共點力平衡：FOAcos 30°mg0FOAsin 30°FOB0解得：FOA N，FOB N.(2)由題意可知，當繩OA不斷時，都不斷，此時重物的重力為GFOAcos 30°100 N.答案：(1) N N(2)100 N