2013高一物理鲁教版必修1课堂检测：力的平衡 平衡条件的应用

力的平衡　平衡条件的应用
课下检测
(满分60分　时间30分钟)
一、选择题(每小题5分，共40分)
1．下面有关稳度的说法中正确的是(　　)
A．平放的砖的稳度大于竖放的砖的稳度
B．实验室的天平、铁架台都安装在面积较大且较重的底座上，其做法是为了增大稳度
C．装载车船，要把轻货放在下面，重货放在上面，以增大稳度
D．照相机架、高压电线铁塔有相当大的支撑面以增大稳度
2．如图4所示运动图象，表明物体处于平衡状态的是(　　)
图4
3．物块静止在固定的斜面上，分别按如图5所示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是(　　)
图5
4．如图6所示，质量为m的物体受到推力F作用，沿水平方向做匀速直线运动，已知推力F与水平面的夹角为θ，物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力大小为(　　) 图6
A．Fsinθ B．μmg
C．μF D．μ(mg＋Fsinθ)
5．如图7所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上．已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为30°，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为(　　)
A.mg和mg B.mg和mg 图7
C.mg和μmg D.mg和μmg
6．在粗糙水平面上有一个三角形木块，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的小木块，m1>m2，如图8所示．已知三角形木块和两个小木块都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块(　　) 图8
A．有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右
B．有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左
C．有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因为m1、m2、θ1、θ2的数值并未给出
D．以上结论都不对
7．如图9所示，物体在水平力作用下，静止在斜面上．若稍许减小水平推力F，而物体仍能保持静止，设斜面对物体的静摩擦力为f，物体所受的支持力为N，则(　　) 图9
A．f和N都一定减小
B．f和N都不一定减小
C．f不一定减小，N一定减小
D．f一定减小，N不一定减小
8．如图10所示，轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN上的圆环上．现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来的位置不动．则在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是(　　) 图10
A．F1保持不变，F2逐渐增大
B．F1逐渐增大，F2保持不变
C．F1逐渐减小，F2保持不变
D．F1保持不变，F2逐渐减小
二、非选择题(共20分)
9．(8分)在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图11所示．仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小 图11
指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
10．(12分)如图12所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O.轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态．(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan37°＝0.75.g取10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求： 图12
(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大？
(2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？
(3)若物体乙的质量m2＝4 kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？
详解答案：
1．选ABD　降低重心，增大支持面面积，可以增大稳度，所以A、B、D正确；C中的做法会使重心升高，故C错误．
2．选ACD　图象A、D表示物体匀速运动，C表示物体静止，而B表示匀加速运动，故表明物体不处于平衡状态的是B.
3．选D　由题意，物块的重力和F的合力沿斜面向下的分力与物块所受静摩擦力是一对平衡力，因此竖直向下的力F会使其所受到的静摩擦力增大，选项D正确．
4．选D　
物体匀速直线运动，处于平衡状态．物体在运动过程中受力如图所示，由平衡条件可知：f＝Fcosθ
竖直方向：N＝mg＋F·sinθ
f＝μN＝μ(mg＋F·sinθ)，故只有D正确．
5．选A　三棱柱受重力、斜面的支持力、摩擦力三力平衡，故N＝mgcosθ＝mg，f＝mgsinθ＝mg，A正确．
6．选D　
取木块及m1和m2整体为研究对象，等效为如图所示情形，一个放在水平面上的物体是不可能相对地面有运动趋势的，故粗糙水平面对三角形木块无摩擦力．
7．选C　
取物体为研究对象，受力分析如图所示．在y方向上，N－Fsinθ－Gcosθ＝0，由该式可判断出当F减小时N一定减小．在x方向上，若f沿斜面向上，则有f＋Fcosθ－Gsinθ＝0，当F减小时f增大；若f沿斜面向下，则有Fcosθ－f－Gsinθ＝0，当F减小时f减小．由此看出，当F减小时f不一定减小，故C正确．
8．选D　把物体A和圆环看成一个整体，分析其受力如图甲所示．水平方向：F2′＝F，
竖直方向：F1′＝GA＋G环，
由此可知F1′始终不变．
隔离结点O，如图乙所示，F＝GAtanθ，
由F2′＝F得F2′＝GAtanθ，
即F2′随轻绳与杆MN夹角的减小而减小，由牛顿第三定律，F1与F1′大小相等，F2与F2′大小相等，故选项D正确．
9．解析：取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力T，如图所示．这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零．根据任意两力的合力与第三个力等大反向，风力F和拉力T的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得
F＝mgtanθ.
答案：F＝mgtanθ
10．解析：(1)以O点为研究对象并进行受力分析，建立如图所示的坐标系，则
TOAcosθ＝m1g
TOAsinθ＝TOB
解得：
TOA＝＝m1g
TOB＝m1gtanθ＝m1g
(2)物体乙静止，乙所受摩擦力
f＝TOB＝m1g
方向水平向左
(3)物体乙所受最大摩擦力
fmax＝μm2g＝0.3×40 N＝12 N
当TOB′＝fmax＝12 N时
当TOB′＝m1′gtanθ得
m1′＝＝ kg＝1.6 kg.
答案：见解析