3.6共点力的平衡条件及其应用课时作业--2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（Word含答案）

粤教版高一物理必修第一册课时作业
第六节 共点力的平衡条件及其应用
一、单项选择题
1、物体受到共点力的作用,下列说法中正确的是(　　)
A.在某一时刻速度等于0的物体一定处于平衡状态
B.相对于另一物体保持静止的物体一定处于平衡状态
C.物体所受合力为0,就一定处于平衡状态
D.物体做匀加速运动时,一定处于平衡状态
2．某物体受四个力的作用而处于静止状态，保持其他三个力的大小和方向均不变，使另一个大小为F的力的方向转过90°，则欲使物体仍能保持静止状态，必须再加上一个大小为多少的力( )
A．F B.F
C．2F D．3F
3、如图所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止。下列判断正确的是(　　)
A.F1>F2>F3 B.F3>F1>F2
C.F2>F3>F1 D.F3>F2>F1
4、下列共点力作用在物体上,一定不能使物体保持平衡的是（ ）
A.2 N、3 N、5 N
B.3 N、4 N、8 N
C.10 N、10 N、10 N
D.4 N、6 N、7 N
5、一个物体在F1=5 N、F2=7 N和F3三个恒力的作用下做匀速直线运动,若撤去F1,则物体受到的合力大小 ( )
A.可能是9 N B.可能是20 N
C.可能是1 N D.一定是5 N
6、灯笼起源于2000多年前的西汉时期。每年的农历正月十五元宵节前后,人们都挂起象征团圆的红灯笼,来营造一种喜庆的氛围。某商家在门前悬挂每只质量均为m的一串灯笼,灯笼之间用轻绳连接,在稳定的水平风力作用下悬绳与竖直方向的夹角为30°,如图所示,则由上往下第二只与第三只灯笼间绳的拉力大小为(重力加速度大小为g) (　　)
A.4mg B.2mg
C.mg D.4mg
7、如图所示,用三根等长的轻质细链悬拉花盆(花盆与墙壁未接触),连接处间距相等,已知花盆的重力为G,每根轻质细链和竖直方向都成30°角,则每根轻质细链对花盆的拉力大小为( )
A.G B.G
C.G D.G
8.用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示。已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力分别为(重力加速度大小为g) (　　)
A.mg,mg B.mg,mg
C.mg,mg D.mg,mg
二、多项选择题
9、下面关于平衡状态的说法正确的是 (　　)
A.如果物体的运动速度为零,则必处于平衡状态
B.如果物体的运动速度大小不变,则必处于平衡状态
C.如果物体处于平衡状态,则物体沿任一方向的合力都必为零
D.如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反
10、如图所示,物块放在水平地面上,用与水平方向成θ角斜向上的力F拉物块,物块保持静止,若改变F后,物块仍静止,则下列说法正确的是 (　　)
A.方向不变,仅将F增大,地面对物块的支持力增大
B.方向不变,仅将F增大,地面对物块的摩擦力增大
C.大小不变,仅将θ减小,地面对物块的支持力增大
D.大小不变,仅将θ减小,地面对物块的摩擦力增大
11、如图所示,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平,现把物体Q轻轻地叠放在P上,则(最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (　　)
A.P向下滑动 B.P静止不动
C.P所受的合外力增大 D.P与斜面间的静摩擦力增大
12、如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于伸直状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态．则该力可能为图中的(　　)
A．F1 B．F2
C．F3 D．F4
13、如图所示，一铁架台放在水平地面上，其上用轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直．现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止．则在这一过程中(　　)
A．水平拉力F变大
B．细线的拉力不变
C．铁架台对地面的压力变大
D．铁架台所受地面的摩擦力变大
三、非选择题
14.如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体．物体与细绳的一端相连，细绳的另一端通过摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连．物体静止在斜面上，弹簧测力计的示数为6 N．取g＝10 m/s2，求物体受到的摩擦力和支持力．
15.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绳与水平面成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？
16、如图所示,在倾角α=60°的斜面上放一个质量为m的物体,用一劲度系数k=100 N/m的轻弹簧平行斜面吊着,发现物体放在P、Q间任何位置都处于静止状态,测得AP=22 cm,AQ=8 cm,则物体与斜面间的最大静摩擦力等于多少
17、如图所示为排球网架,为了使用活动铰链与地面连接的排球网架的直杆能垂直于水平地面,需要用绳子把杆拉住。绳子CO与竖直直杆CD间的夹角为37°,与球网在同一平面内;绳子AO、BO、CO同在另一平面内,AO、BO两绳子的拉力大小相等,夹角为60°;球网上方水平拉线CE的拉力大小为300 N,排球网架直杆质量为20 kg,不计绳子、拉线和球网的质量。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)铰链对直杆的支持力大小;
(2)AO、BO两绳子的拉力大小。
18、所受重力G1=8 N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上。PA偏离竖直方向37°角,PB在水平方向,且连在所受重力为G2=100 N的木块上,木块静止于倾角为θ=37°的斜面上,如图所示。试求:木块与斜面间的摩擦力大小和木块所受斜面的弹力大小。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
答案与解析
1、C
解析：处于平衡状态的物体,在运动形式上,处于静止或匀速直线运动状态,从受力上来看,物体所受合力为零,C正确;某一时刻速度为零的物体,受力不一定为零,故物体不一定处于平衡状态,A错误;物体相对于另一物体静止时,该物体不一定静止,如当另一物体做变速运动时,该物体也做变速运动,此物体处于非平衡状态,故B错误;物体做匀加速运动,所受合力不为零,故物体处于非平衡状态,D错误
2．B
解析：因其余三个力的合力F′与F等大反向，当F转过90°时，三个力的合力F′与F夹角为90°，F′与F的合力大小为F，故欲使物体仍能保持静止状态，必须再加上一个大小为F的力．
3、B
解析：对P点受力分析,如图所示:
根据共点力的平衡条件有F1=F3 cos 30°=F3,F2=F3 sin 30°=F3,因而F3>F1>F2,故B正确,A、C、D错误。
4、B
解析：大小为2 N和3 N的两个力,其合力大小范围为[1 N,5 N],5 N在范围之内,则三个力合力能为零,物体能平衡;大小为3 N和4 N的两个力,其合力大小范围为[1 N,7 N],8 N不在范围之内,则三个力合力不能为零,物体不能平衡;大小为10 N和10 N的两个力,其合力大小范围为[0 N,20 N],10 N在范围之内,则三个力合力能为零,物体能平衡;大小为4 N和6 N的两个力,其合力大小范围为[2 N,10 N],7 N在范围之内,则三个力合力能为零,物体能平衡。综上可知B正确,A、C、D错误。
5、D
解析：物体受到三个力的作用做匀速直线运动,这三个力一定是平衡力,如果突然撤去F1,剩余的两个力的合力与撤去的力等大、反向、共线,所以大小一定是5 N,故A、B、C错误,D正确。
6、B
解析：以下面三只灯笼整体为研究对象,受到重力、风力和绳的拉力,如图所示
根据平衡条件结合三角函数关系可得T==2mg,故B正确,A、C、D错误。
7、C
解析：设每根轻质细链对花盆的拉力大小为F,由平衡条件得3F cos 30°=G,解得F=G。
8.A
解析：分析结点c的受力情况如图,设ac绳受到的拉力为F1,bc绳受到的拉力为F2,根据平衡条件知F1、F2的合力F与cd绳对c点的拉力(大小等于mg)等大、反向,由几何知识得F1=F cos 30°=mg,F2=F sin 30°=mg。
二、多项选择题
9、CD
解析：物体运动速度为零时不一定处于平衡状态,A选项错误;物体运动速度大小不变、方向变化时,物体不做匀速直线运动,一定不处于平衡状态,B选项错误;物体处于平衡状态时,合力为零,物体沿任一方向的合力都必为零,C选项正确;物体受到三个共点力作用而处于平衡状态时,合力为零,则任意两个共点力的合力与第三个力等大反向,D选项正确。
10.BCD
解析：方向不变,仅将F增大,F沿水平、竖直方向的分力均增大,地面对物块的摩擦力增大,地面对物块的支持力减小,A项错误、B项正确;大小不变,仅将θ减小,F沿水平方向的分力增大,沿竖直方向的分力减小,因此地面对物块的支持力增大,地面对物块的摩擦力增大,C、D项正确。
11.BD
解析：设P的质量为M,Q的质量为m,斜面的倾角为θ,P与斜面间的动摩擦因数为μ0。P在斜面上处于静止状态,则有μ0Mg cos θ≥Mg sin θ,当放上物体Q后,有μ0(M+m)g cos θ≥(M+m)g sin θ,因此P仍处于静止状态,选项A错误,B正确;由于P处于静止状态,故它所受的合外力始终为零,选项C错误;由物体的平衡条件知,P与斜面间的静摩擦力由Mg sin θ变为(M+m)g sin θ,静摩擦力增大,故选项D正确。
12、BC
解析：由于OB线沿竖直方向，故A、B两球间细线中的张力为零，小球A受三个共点力作用而平衡，即重力G、OA线的拉力FT和另一个拉力F.G与FT的合力方向介于FT和G的夹角之间，由三个共点力平衡的条件可知，F与FT、G的合力等大、反向，故力F不可能是F1或F4.选项B、C正确．
13、AD
解析：对小球受力分析，受细线的拉力、重力、F，根据平衡条件，有：
F＝mgtan θ，θ逐渐增大则F逐渐增大，故A正确；由右图可知，细线的拉力T＝，θ增大，T增大，故B错误；以整体为研究对象，根据平衡条件得f＝F，则f逐渐增大．FN＝(M＋m)g，FN保持不变．故D正确，C错误．
三、非选择题
14.解析：物体受力情况如图所示．重力沿斜面方向向下的分量Gx＝mgsin 30°＝5.0 N小于弹簧测力计的拉力FT，故摩擦力方向沿斜面向下．
根据共点力平衡：FT＝mgsin 30°＋f
FN＝mgcos 30°
解得f＝1 N，方向沿斜面向下，FN＝5 N，方向垂直于斜面向上．
答案：摩擦力大小为1 N，方向沿斜面向下解析：支持力大小为5 N，方向垂直于斜面向上
15.解析：(1)FA＝＝80 N
FB＝＝100 N.
(2)水平方向：f＝F′Bcos θ
竖直方向：F′Bsin θ＋FN＝mg
得FN＝mg－F′Bsin θ
又f＝μFN
得F′Bcos θ＝μ(mg－F′Bsin θ)
故F′B≈27.3 N.
答案：(1)80 N 100 N
(2)27.3 N
16、答案：7 N
解析：由题意可知,当物体位于P点时,弹簧处于伸长状态,则物体有向上运动的趋势,静摩擦力沿斜面向下达到最大值。当物体位于Q点时,弹簧处于压缩状态,则物体有向下运动的趋势,静摩擦力沿斜面向上达到最大值。根据平衡条件和胡克定律列方程求解最大静摩擦力。设弹簧的原长为l0,在P点有
k(AP-l0)=mg sin 60°+Fmax
在Q点有k(l0-AQ)+mg sin 60°=Fmax
联立得k·AP-k·AQ=2Fmax
代入数值解得Fmax=7 N
17.答案：(1)600 N
(2) N N
解析：(1)绳子CO和拉线CE对C的拉力的合力竖直向下,如图所示:
故F合==400 N
所以有N=F合+mg=400 N+200 N=600 N
(2)CO绳子的拉力
FCO==500 N
AO、BO两绳子的拉力大小相等,根据平衡条件可得
2FAO cos 30°=FCO
解得FAO=FBO= N。
18.答案：64.8N 76.4 N
解析：分析结点P受力,如图甲所示,由平衡条件得:
FA cos 37°=G1
FA sin 37°=FB
可解得PB绳的拉力为FB=6 N
再分析木块的受力情况如图乙所示,由平衡条件可得
Ff=G2 sin 37°+FB' cos 37°
FN+FB' sin 37°=G2 cos 37°
又有FB'=FB
解得Ff=64.8 N,FN=76.4 N。