浙江省2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 課時訓(xùn)練3 受力分析與共點力的平衡（含解析）

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1、課時訓(xùn)練3　受力分析與共點力的平衡 基礎(chǔ)鞏固 1.如圖為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式,A,B點等高,O為結(jié)點,輕繩AO,BO長度相等,拉力分別為FA,FB,燈籠受到的重力為G。下列表述正確的是(　B　) A.FA一定小于G B.FA與FB大小相等 C.FA與FB是一對平衡力 D.FA與FB大小之和等于G 2.如圖為雙人雜技表演過程中,下方演員利用雙腿支撐上方演員保持靜止,下方演員身體下側(cè)與地面水平,則下列說法正確的是(　D　) A.下方演員可能受到地面施加的靜摩擦力 B.上方演員受到下方演員的作用力可能大于自身的重力 C.若上方演員將腿抬高后仍保持靜止,地面對下方演員的

2、支持力大小可能改變 D.下方演員對上方演員的作用力方向一定通過上方演員的重心 3.2018年11月,“2018 FISE世界極限運動巡回賽”戰(zhàn)幕在成都拉開,圖為某選手騎摩托車飛躍中的極限動作。關(guān)于騎手(含摩托車)在空中的受力情況分析,說法正確的是(　B　) A.不受力的作用 B.重力、空氣阻力 C.重力和牽引力、空氣阻力 D.僅受到重力作用 4.如圖所示,A,B兩物體疊放在一起,用手托住,讓它們靜止靠在墻邊,然后釋放,它們同時沿豎直墻面下滑,已知mA>mB,墻面粗糙,則物體B受力情況是(　A　) A.只受一個重力 B.受到重力、摩擦力各一個 C.受到

3、重力、彈力、摩擦力各一個 D.受到重力、摩擦力各一個,彈力兩個 5.用一根長1 m的輕質(zhì)細繩將一質(zhì)量為 1 kg 的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上,已知繩能承受的最大張力為10 N,為使繩不斷裂,畫框上兩個掛釘?shù)拈g距最大為(g取10 m/s2)(　A　) A. m B. m C. m D. m 6.如圖,水平面上的木箱在推力F的作用下,做勻速直線運動,下述說法中正確的是(　D　) A.木箱受到的摩擦力與推力平衡 B.木箱受到的支持力與推力F平衡 C.木箱受到的支持力與重力大小相等 D.木箱受到的摩擦力與F的水平分力大小相等 解析:由于推力F在豎直方向分力的作用效果,木箱對地面的

4、壓力大于重力,故木箱受到的支持力大于重力;而在水平方向,木箱受到的摩擦力與F的水平分力大小相等,D項正確。 7.如圖所示,鐵質(zhì)的棋盤豎直放置,每個棋子都是一個小磁鐵,能吸在棋盤上,不計棋子間的相互作用力,下列說法正確的是(　D　) A.小棋子共受三個力作用 B.棋子對棋盤的壓力大小一定等于重力 C.磁性越強的棋子所受的摩擦力越大 D.質(zhì)量不同的棋子所受的摩擦力不同 解析:小棋子受到重力G、棋盤面的吸引力F、彈力FN和靜摩擦力Ff,共四個力作用,重力豎直向下,摩擦力豎直向上,且重力和摩擦力是一對平衡力;支持力和引力為一對平衡力;棋子掉不下來是因為受到棋盤對它向上的摩擦力和它的重力

5、大小相等,即棋子受棋盤的摩擦力與棋子的重力是一對平衡力,故選項D正確。 8.如圖所示,石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對稱楔形石塊,側(cè)面與豎直方向的夾角為α,重力加速度為g。若接觸面間的摩擦力忽略不計,則石塊側(cè)面所受彈力的大小為(　A　) A. B. C.mgtan α D. 解析:以楔形石塊為研究對象,石塊受力如圖所示,它受到豎直向下的重力和垂直側(cè)面斜向上的兩個支持力,由對稱性可知兩側(cè)面所受彈力相等,設(shè)為FN,由三力平衡可知四邊形OABC為菱形,故△ODC為直角三角形,且∠OCD=α,則有2FNsin α=mg,則FN=,A正確。 9.一體操運動員倒立并靜止在水平地面上,下列

6、圖示姿勢中,假設(shè)兩手臂用力大小相等,那么沿手臂的力F最大的是(　C　) 解析:將人所受的重力按照效果進行分解,由于大小方向確定的一個力分解為兩個等大的力時,合力在分力的角平分線上,且兩分力的夾角越大,分力越大,由于C選項中兩手臂的夾角最大,故沿手臂的力F最大,選項C正確。 10.如圖所示,兩質(zhì)量均為m的小球A,B用兩輕繩連接在天花板上的O點,現(xiàn)用一水平力緩慢拉小球B,當拉至輕繩OA段與水平天花板夾角為45°時,水平力F的大小為(已知重力加速度為g)(　A　) A.2mg B.mg C.2mg D.mg 解析:以A,B組成的整體為研究對象,受力如圖所示,則由平衡條件可得,豎直方向

7、Tsin 45°=2mg,水平方向Tcos 45°=F,聯(lián)立得F=2mg,選項A正確,B,C,D錯誤。 能力提高 11.如圖所示,物塊A放在傾斜的木板上,木板的傾角α為37° 和45° 時物塊所受摩擦力的大小恰好相同,則(sin 37° =0.6, cos 37°=0.8)(　B　) A.物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為 B.物塊和木板間的動摩擦因數(shù)為 C.木板的傾角α為37°時物塊可能在木板上做勻速直線運動 D.木板的傾角α為45°時物塊可能在木板上做勻速直線運動 解析:當木板傾角是37°時,物塊受到靜摩擦力,對物塊受力進行正交分解,根據(jù)平衡條件,沿斜面向上的靜摩擦力大小等

8、于mgsin 37°;當木板傾角是45°時,物塊受到滑動摩擦力,其大小Ff=μF N= μmgcos θ。由題意可得μmgcos 45°=mgsin 37°,解得μ=,故A錯誤,B正確;木板的傾角α為37°時物塊在木板上靜止,故C錯誤;木板的傾角α為45°時,物塊受到的滑動摩擦力f=μmgcos 45° =0.6mg,小于重力沿斜面向下的分量mgsin 45°,物塊將沿木板向下做加速運動,故D錯誤。 12.(2017·浙江4月學(xué)考)重型自卸車利用液壓裝置使車廂緩慢傾倒到一定角度,車廂上的石塊就會自動滑下。以下說法正確的是(　C　) A.在石塊下滑前后自卸車與石塊整體的重心位置不變

9、 B.自卸車車廂傾角越大,石塊與車廂的動摩擦因數(shù)越小 C.自卸車車廂傾角變大,車廂與石塊間的正壓力減小 D.石塊開始下滑時,受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力 解析:物體的重心位置跟形狀及質(zhì)量分布有關(guān)。石塊下滑前后,質(zhì)量分布變化,形狀變化,所以重心改變,選項A錯誤;石塊未下滑時,其受力如圖所示,由于動摩擦因數(shù)與傾角無關(guān),由平衡關(guān)系可得FN= mgcos θ,Ff=mgsin θ,由此可知傾角變大,正壓力減小,所以C正確,B錯誤;石塊下滑時,重力沿斜面向下的分力大于受到的摩擦力,選項D錯誤。 13.如圖所示,一個教學(xué)用的直角三角板的邊長分別為a,b,c,被沿兩直角邊的細繩A,B懸

10、吊在天花板上,且斜邊c恰好平行于天花板,過直角頂點的豎直線為MN。設(shè)A,B兩繩對直角三角板的拉力分別為Fa和Fb,已知Fa和Fb及三角板的重力為在同一平面的共點力,則下列判斷正確的是(　C　) A.三角板的重心不在MN線上 B.兩繩對三角板的拉力Fa和Fb之比為Fa∶Fb=b∶c C.兩繩對三角板的拉力Fa和Fb之比為Fa∶Fb=b∶a D.兩繩對三角板的拉力Fa和Fb是由于三角板發(fā)生形變而產(chǎn)生的 解析:對三角板受力分析,如圖所示,可知A錯誤;由幾何關(guān)系得Fa=mgcos 30°,Fb=mgsin 30°,聯(lián)立可得=,故C正確,B錯誤;兩繩對三角板的拉力(力的性質(zhì)為彈力)Fa和F

11、b是由于繩發(fā)生形變引起的,故D錯誤。 14.如圖所示,截面半徑均為r的均勻半鐵球A,B靜止放在粗糙水平面上,A,B截面圓心間的距離為L。在A,B上放一個表面光滑、截面半徑為r,質(zhì)量為m的同材質(zhì)均勻鐵球C,A,B,C始終都處于靜止狀態(tài),則下列說法正確的是(　B　) A.C對A沒有壓力 B.B對地面的壓力大小為mg C.A與B所受靜摩擦力方向相同 D.L越大,地面對A,B的摩擦力越大 解析:由于A,B,C始終處于靜止狀態(tài),以C為研究對象,C受重力和A,B對它的支持力,由于力的作用是相互的,C對A也有力的作用,選項A錯誤;以A,B,C整體為研究對象,在豎直方向上,受整體的重力2m

12、g和地面對A,B兩個相同的支持力FN,則2FN=2mg,故FN=mg,由牛頓第三定律可知,B對地面的壓力大小為mg,選項B正確;在C的作用下,A有向左的運動趨勢,B有向右的運動趨勢,故A,B所受靜摩擦力方向相反,選項C錯誤;L過大,則C球有可能落在水平面上,此時地面對A,B的摩擦力為零,選項D錯誤。 15.(2017·浙江11月學(xué)考)疊放在水平地面上的四個完全相同的排球如圖所示,質(zhì)量均為m,相互接觸,球與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ,則(　C　) A.上方球與下方三個球間均沒有彈力 B.下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力 C.水平地面對下方三個球的支持力均為mg D.水平地面對下方三

13、個球的摩擦力均為μmg 解析:將四個球看做一個整體,地面的支持力與小球重力平衡,設(shè)下方的一個球受的地面的支持力大小為FN,因此3FN=4mg,則FN=mg,所以選項C正確;上方球?qū)ο路饺齻€球肯定有彈力,選項A錯誤;對下方三個球的其中一個球受力分析,如圖所示,由此受力分析可知,選項B錯誤;由于球受到的是靜摩擦力,因此不能通過Ff=μFN求解摩擦力的大小,選項D錯誤。 16.(2019·臨海杜橋中學(xué)期末)如圖所示,一個重為5 N的大砝碼,用細線懸掛在O點,現(xiàn)在用力F拉砝碼,使懸線偏離豎直方向30° 時處于靜止狀態(tài),此時所用拉力F的最小值為(　D　) A.8.65 N B.5.0 N

14、 C.4.3 N D.2.5 N 解析:以砝碼為研究對象,根據(jù)作圖法可知,當拉力F與細線垂直時有最小值,如圖所示,根據(jù)平衡條件得,F的最小值Fmin=Gsin 30°=2.5 N,選項D正確,A,B,C錯誤。 17.(2019·余杭實驗中學(xué)期中)如圖所示,質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的木塊A和B,用一個勁度系數(shù)為k=200 N/m輕質(zhì)彈簧連接,最初系統(tǒng)靜止,現(xiàn)在用力緩慢拉A直到B剛好離開地面。(g=9.8 m/s2) (1)最初靜止時彈簧的形變量; (2)B剛要離開地面時彈簧的形變量; (3)整個過程中A上升的高度。 解析:(1)最初靜止時,A壓在彈簧上使彈簧被壓縮,設(shè)彈簧

15、的壓縮量 為x1, 對A,由二力平衡可得kx1=mAg 解得x1=0.049 m=4.9 cm。 (2)B剛要離開地面時,地面的支持力為零,此時彈簧處于伸長狀態(tài),設(shè)伸長量為x2, 對B,由二力平衡可得kx2=mBg 解得x2=0.098 m=9.8 cm。 (3)木塊A拴在彈簧上,則A的位移即為彈簧的長度變化,則hA=x1+x2= 14.7 cm。 答案:(1)4.9 cm　(2)9.8 cm　(3)14.7 cm 18.手拿黑板擦在豎直的黑板面上,或上下或左右使黑板擦在黑板上運動,利用黑板擦與黑板之間的滑動摩擦力,將黑板上的粉筆字擦干凈。已知黑板的規(guī)格是 4.5×1.5

16、m2,黑板的下邊沿離地的高度為 0.8 m,若黑板擦(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為0.2 kg。現(xiàn)假定某同學(xué)用力將黑板擦在黑板表面緩慢豎直向上擦黑板,當手臂對黑板擦的作用力F與黑板面成53°角時,F=20 N,他所能擦到的最大高度為2.05 m。sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g=10 m/s2。求: (1)此黑板擦與黑板之間的動摩擦因數(shù); (2)如該同學(xué)擦到最高位置時意外讓黑板擦沿黑板面豎直向下滑落,則黑板擦砸到黑板下邊沿的速度大小; (3)擦黑板時有這樣的現(xiàn)象:粉筆字的位置越高或越遠的地方,已經(jīng)用力較大卻還是不容易擦干凈,請用物理知識簡要解釋。 解析:(1)由平衡條件得 水平方向:FN=Fsin 53°, 豎直方向:Fcos 53°=G+Ff,Ff=μFN, 解得μ=0.625。 (2)黑板擦從離下邊沿高h=1.25 m處開始做自由落體運動, 黑板擦砸到黑板下邊沿的速度大小v2=2gh, 解得v=5 m/s。 (3)手與黑板面的夾角減小,黑板擦對黑板的壓力減小,黑板擦與黑板間的摩擦力減小。 答案:(1)0.625　(2)5 m/s　(3)見解析 - 7 -