3.5 共点力的平衡 课后练习
一、多选题
1.如图所示,用两根完全相同的橡皮筋M、N将两个质量均为m=1 kg的可视为质点的小球A、B拴接在一起,并悬挂在水平天花板上,在小球A上施加一水平向左的恒力F,当系统处于静止状态时,橡皮筋M与竖直方向的夹角为60°.假设两橡皮筋的劲度系数均为k=5 N/cm,且始终处在弹性限度以内,重力加速度取g=10 m/s2.则( )
A.橡皮筋M的伸长量为4 cm B.橡皮筋N的伸长量为2 cm
C.水平恒力的大小为 D.水平恒力的大小为
2.如图所示,带孔的小球A套在粗糙的倾斜直杆上,与正下方的小球B通过轻绳连接,处于静止状态。对B施加水平力F使其缓慢上升,直到A刚要滑动。在此过程中( )
A.水平力F先变大后变小
B.杆对小球A的支持力逐渐变大
C.轻绳对小球B的拉力先变大后变小
D.杆对小球A的摩擦力先变小后变大
二、单选题
3.如图所示,用竖直挡板将小球夹在挡板和光滑斜面之间,若逆时针缓慢转动挡板,使其由竖直转至水平的过程中,以下说法正确的是( )
A.挡板对小球的压力先增大后减小
B.挡板对小球的压力先减小后增大
C.斜面对小球的支持力减小后增大
D.斜面对小球的支持力一直逐渐增大
4.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一重物挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;已知弹性绳的劲度系数为100N/m,则重物的重力为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )
A.5N B.10N C.12N D.24N
5.如图所示,一只红灯笼在水平风力的作用下发生倾斜,悬挂绳与竖直方向的夹角为30°,设红灯笼的质量为m,绳的质量不计,则绳中拉力大小为
A. B. C. D.
6.如图所示,P球质量为2m,物体Q的质量为m,现用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点,物体Q位于墙壁和球P之间,已知P、Q均处于静止状态,轻绳与墙壁间的夹角为30°, 重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.P对Q有方向竖直向下的摩擦力,大小为mg
B.若增大P球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
C.若增大Q球的质量,则P对Q的摩擦力一定变大
D.轻绳拉力大小为
7.如图所示,倾角为θ=30°的斜面A置于水平面上,滑块B、C叠放在一起沿斜面匀速下滑,且始终保持相对静止,斜面A静止不动,B上表面倾斜,则B、C在斜面上运动时,下列说法正确的是
A.B可能受三个力作用
B.A、B间的动摩擦因数μ=
C.A一定受四个力作用
D.地面对A的支持力小于A、B、C三者重力之和
8.如图所示,A、B、C三种情况,同一运动物体分别受到大小相等的力F的作用,设物体质量为m,地面动摩擦因数为μ,则三种情况物体受到的摩擦力fA、fB、fC的大小关系是( )
A.FfA=FfB=FfC=μmg
B.FfA=μmg,FfB<μmg,FfC>μmg
C.FfA=μmg,FfB>μmg,FfC<μmg
D.FfA=μmg,FfB<μmg,FfC<μmg
9.如图,重为100N的木箱放在水平地板上,至少要用35N的水平拉力,才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后,用30N的水平拉力,就可以使木箱继续做匀速直线运动。当用65N的水平力拉着木箱运动时,木箱的加速度为(取g=10m/s2)
A.6.5m/s2 B.3.5m/s2 C.3.0m/s2 D.0.3m/s2
10.冰壶是冬奥会的正式比赛项目.运动员将冰壶推出后,在较长时间内冰壶的运动可近似看作匀速直线运动,原因是冰壶受到的( )
A.摩擦力非常小 B.重力小 C.推力小 D.不受任何力
11.重10N的物体放置在粗糙水平地面上.当其受到2N的水平拉力作用时仍保持静止,此时物体所受摩擦力的大小为( )
A.12N B.10N C.8N D.2N
12.某位同学用筷子将均匀球夹起悬停在空中,如图所示,已知球心O与两根筷子在同一竖直面内,小球质量为m,筷子与竖直方向之间的夹角均为,筷子与小球表面间的动摩擦因数为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),重力加速度为g。每根筷子对小球的压力至少为( )
A. B.
C. D.
13.拱形大棚是一种经济型大棚,外形美观,结构坚固,用钢量小,造价较低,保温性能好,在疫情防控期间得到广泛应用。如图所示,在竖直放置的弯形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物G。现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从C点沿支架缓慢地经过D点向B点靠近(D点为竖直支架和拱形支架的接合点)。则下列关于悬点分别位于C点、D点和B点时绳中拉力大小关系的判断,正确的是( )
A.TB>TD>TC B.TB<TD=TC
C.TB<TD<TC D.TB>TD=TC
14.如图所示,某滑雪者从倾角为的倾斜滑道上匀速滑下。已知滑雪者的质量为,重力加速度为,则滑雪( )
A.受到的摩擦力为0
B.受到的摩擦力大小为
C.受到的支持力大小为
D.受到的摩擦力和支持力的合力大小为
15.如图,OA、OB是两根轻绳,AB是轻杠,它们构成一个正三角形,在A、B两处分别固定质量均为m的小球,此装置悬挂在O点,开始时装置自然下垂,现对小球B施加一个水平力F,使装置静止在图乙所示的位置,此时OA竖直,设在图甲所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T,在图乙所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T′,下列判断正确的是( )
A.T′=2T
B.T′>2 T
C.T′<2T
D.条件不足,无法比较T,和T′的大小关系
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.BD
【解析】
【分析】
先对B球受力分析,求出N对B的拉力,根据胡克定律求出N的伸长量,再对A球受力分析,根据平衡条件求出M的拉力以及F,再根据胡克定律求出M的伸长量.
【详解】
小球B处于静止状态,则N对B的拉力F1=mg=10N,根据胡克定律得:橡皮筋N的伸长量为:,对A球受力分析,受到重力、N的拉力F1,M的拉力F2以及F作用,处于平衡状态,根据平衡条件得:;,解得:F=20N,F2=40N,根据胡克定律得:橡皮筋M的伸长量为:,故AC错误,BD正确;故选BD.
2.BD
【解析】
【详解】
AC.小球B受拉力F、重力和轻绳的拉力,合力为零如图所示:
由此可知,随着的增加,拉力F和轻绳张力均增大,故A错误,C错误;
BD.再对A、B球整体分析,受重力、拉力F、支持力FN和静摩擦力,如图所示:
设杆与水平方向的夹角为,根据平衡条件,在垂直杆方向有
,
随着F的增大,支持力增大:
在平行杆方向,有:
,
可得:
,
可知随着F的增大,静摩擦力逐渐减小,当时,摩擦力为零,此后静摩擦力反向增大,故B正确,D正确。
故选:BD。
3.B
【解析】
【详解】
小球受重力、挡板的压力和斜面的支持力力,将与合成为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,故和合成的合力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,先减小后增大,一直逐渐减小,即挡板对小球的压力先减小后增大,斜面对小球的支持力一直减小,故选B.
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
绳子原长是80cm=0.8m,平衡时弹性绳的总长度为100cm=1.0m,则弹性绳中张力为
F=100×(1.0-0.8)N=20N
对节点受力分析,如图所示:
平衡时绳子上的拉力处处相等:
FA=FC=F=20N
由平衡条件得:
2FAsinθ=mg
代入数据得:
mg=24N
故D正确,ABC错误;
故选:D。
5.D
【解析】
【详解】
灯笼处于静止状态,受力平衡,对灯笼受力分析,如图所示:
根据平衡条件得:
Tcos30°=mg
解得:
A. 与分析不符,故A错误。
B. 与分析不符,故B错误。
C. 与分析不符,故C错误。
D. 与分析相符,故D正确。
6.C
【解析】
【详解】
A.Q受到重力、墙壁的弹力、P的压力和向上静摩擦力,即P对Q的摩擦力的方向向上,大小为mg.故A错误.
B.由A的分析可知,增大P的质量,P对Q的摩擦力不变,故B错误.
C.由B的分析可知,增大Q的质量,Q受到的静摩擦力增大,故C正确.
D.P、Q整体受到重力、支持力和绳子的拉力,共3个力作用,设绳子的拉力为F,在竖直方向:
Fcos30°=3mg
所以绳子的拉力:
F=2mg.
故D错误.
7.C
【解析】
【详解】
试题分析:物体B匀速运动,根据平衡条件分析B的受力情况;以B和C整体为研究对象,沿斜面方向根据平衡条件求解动摩擦因数;以斜面为研究对象,根据力的分析方法分析斜面受力;地面对A的支持力等于A、B、C三者重力之和.
A、B受到重力、斜面的支持力和摩擦力、C对B的压力和摩擦力5个力的作用,A错误;以B和C整体为研究对象,沿斜面方向根据平衡条件可得,,解得,B错误;斜面A受到重力、地面的支持力、B对斜面的压力和摩擦力4个力的作用,C正确;滑块B、C叠放在一起沿斜面匀速下滑,整体受力平衡,故地面对A的支持力等于A、B、C三者重力之和,故D错误.
8.B
【解析】
【分析】
【详解】
三种情况下物体受到的摩擦力力都为滑动摩擦力,所以根据公式
可得,A中物体与地面间的正压力为
所以受到的摩擦力为
B中物体与地面间的正压力为
所以受到的摩擦力为
C中物体与地面间的正压力为
所以受到的摩擦力为
ACD错误,B正确。
故选B。
考点:本题通过力的正交分解考查了滑动摩擦力的求解
点评:在通过公式求解摩擦力的时候一定要注意表示两物体接触面间的正压力,
9.B
【解析】
【详解】
由题意可知,木箱与地面间的滑动摩擦力为30N,由牛顿第二定律得
故选B。
10.A
【解析】
【详解】
试题分析:冰壶被推出后靠惯性运动,重力不变与支持力大小相等,冰面上的摩擦力小.
解:冰壶被推出后不再受推力,竖直方向重力与支持力平衡,冰壶的运动可看作匀速直线运动,原因是冰壶受到的摩擦力小.选项A正确,BCD错误.
故选A
11.D
【解析】
【分析】
【详解】
物体在水平方向受到拉力和摩擦力作用处于静止状态,则摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,即
f=F=2N
故选D。
12.B
【解析】
【分析】
本题考查基本受力分析和正交分解法。
【详解】
对小球受力分析
解得
故选B。
13.B
【解析】
【分析】
【详解】
悬点位于C点时,设两段细绳的夹角为,绳长为l,两杆间距d,由几何关系可得
故悬点从C到D过程,不变,从D到B过程,由于悬点间距缩小,减小,由平衡条件可得
故从C到D过程,绳中拉力不变,从D到B过程,绳中拉力减小,B正确。
故选B。
14.D
【解析】
【详解】
A.匀速运动受力平衡,受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,即为,受到的支持力大小为,故ABC错误;
D.根据平衡条件可知,滑雪者受到的摩擦力与支持力的合力大小为,方向向上,故D正确;
故选D。
15.C
【解析】
【详解】
甲图中,对B球受力分析,受重力、OB绳子拉力T、AB杆的支持力,如图所示
根据平衡条件,有
乙图中,先对小球A受力分析,受重力、AO绳子的拉力,杆对其无弹力,否则不平衡;再对B球受力分析,受拉力、重力和OB绳子的拉力,如图所示;根据平衡条件,有:
故
故选C;
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页