人教版(2019)必修第一册《3.5 共点力的平衡》2022年同步练习卷(2)
一 、单选题(本大题共8小题,共48分)
1.(6分)作用在同一个物体上的两个共点力,它们的方向之间的夹角是,其中一个力大小是,另一个力大小是,则这两个力的合力大小为
A. B. C. D.
2.(6分)如图所示,滑块穿在水平横杆上并可沿杆左右滑动,它的下端通过一根细线与小球相连,小球受到水平向右的拉力的作用,此时滑块与小球处于静止状态.保持拉力始终沿水平方向,改变的大小,使细线与竖直方向的夹角缓慢增大,这一过程中滑块始终保持静止,则
A. 滑块对杆的压力增大
B. 滑块受到杆的摩擦力不变
C. 小球受到细线的拉力大小增大
D. 小球所受各力的合力增大
3.(6分)如图所示,、为两个用绝缘细线悬挂起来的质量相同的带电介质小球,左边放一个带正电的球时,两悬线都保持竖直方向两线长度相同若把球移走,两球没有发生接触,那么下面四个图中,哪个图可以正确表示、两球的位置
A. B. C. D.
4.(6分)质量均匀的钢管,一端支在水平地面上,另一端被竖直绳悬吊着,如图所示。下列画出了四幅钢管受力的示意图,其中正确的是
A. B.
C. D.
5.(6分)如图所示,放在斜面体上的物块和斜面体一起在光滑水平面上向右作匀速直线运动。关于物块和斜面的受力情况的分析正确是
A. 物块对斜面体的摩擦力沿斜面向上 B. 斜面体对的支持力方向竖直向上
C. 物块受到个力的作用 D. 斜面体受到的作用力的合力在竖直方向上
6.(6分)如图所示,长木板放在水平地面上,站在木板上的人用斜向左上方的力拉木箱,长木板、人与木箱质量均为,三者均保持静止重力加速度为,下列说法正确的是
A. 人对长木板的压力大小为 B. 长木板对地面的压力等于
C. 木箱受到的摩擦力的方向水平向左 D. 地面对长木板的摩擦力的方向水平向左
7.(6分)如图所示,重量为的光滑足球,用由若干条轻质丝线组成的网兜兜住,通过悬绳悬挂于光滑墙的点,悬绳与丝线结于点,悬绳与墙面间的夹角为,则下列说法正确的是
A. 悬绳拉力的大小为
B. 墙壁对足球的支持力为
C. 将丝线和悬绳的结点由点上移到点,悬绳的拉力增大
D. 将丝线和悬绳的结点由点上移到点,墙壁对足球的支持力不变
8.(6分)如图所示,斜面固定在水平地面上,物体,在力作用下一起沿力的方向做匀速运动,则物体受力个数为
A. B. C. D.
二 、多选题(本大题共3小题,共18分)
9.(6分)如图所示,小球在拉直的细绳下端,并与光滑的斜面接触且均处于静止状态,图中细绳竖直,下列说法正确的是
A. 小球受重力和绳的拉力 B. 小球受重力、绳的拉力和斜面对球的支持力
C. 小球所受的重力和绳的拉力是二力平衡的 D. 小球所受的重力大于绳的拉力
10.(6分)下列关于摩擦力的说法,正确的是
A. 作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速
B. 作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速
C. 作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速
D. 作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速
11.(6分)如图所示,物体在恒力作用下沿竖直墙面向上做匀速直线运动,则下面对物体受力情况的分析正确的是
A. 物体可能受四个力作用 B. 物体一定受到两个力作用
C. 物体与墙壁间一定存在弹力 D. 物体与墙壁间一定不存在摩擦力
三 、作图题(本大题共1小题,共6分)
12.(6分)图中各物体均处于静止状态。请用力的示意图画出图中小球所受弹力的情况。
四 、计算题(本大题共2小题,共24分)
13.(12分)如图所示,质量的木块套在水平杆上,并用轻绳将木块与质量的小球相连。今用跟水平方向成角的力,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中、相对位置保持不变,取求:
运动过程中轻绳与水平方向夹角及轻绳对球的拉力大小;
木块与水平杆间的动摩擦因数。
14.(12分)在倾角的斜面上,固定一金属框,宽,接入电动势、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量的金属棒,它与框架的动摩擦因数为,整个装置放在磁感应强度的垂直斜面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解:根据平行四边形定则得,因为它们之间的夹角是,所以有:,故C正确,ABD错误。
故选:。
合力与分力遵循平行四边形定则,根据平行四边形定则求出两个力的合力大小。
解决本题的关键知道合力与分力遵循平行四边形定则。
2.【答案】C;
【解析】
先对球分析,根据平衡条件求解拉力和细线的张力情况;然后对球和滑块整体分析,根据平衡条件求解支持力和静摩擦力情况。
此题主要考查了动态平衡分析;本题关键在于运用整体法和隔离法对整体和小球受力分析,然后根据共点力平衡条件列式求解,对于研究对象的灵活选择,有时可以使问题大大简化,起到事半功倍的效果。
对球分析,受重力、拉力和细线的拉力,如图所示:
根据平衡条件,有:
;
;
故拉力不断增加,拉力也增加;小球的合力为零,保持不变;
故正确,错误;
对球和滑块整体分析,受到总重力、支持力、拉力和静摩擦力,根据平衡条件,有:
;
;
支持力不变,根据牛顿第三定律,压力也不变;
静摩擦力等于拉力,不断增加;
故错误。
故选。
3.【答案】B;
【解析】解:存在球时,对、球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,说明球带负电而球带正电,去掉球后,两球将互相吸引。又由于两球质量相等,在平衡时两悬线与竖直方向间的夹角应该相等,因此选项正确。
故选:。
存在球时,对、球受力分析,由于悬线都沿竖直方向,说明水平方向各自合力为零,来确定、球的电性.去掉球后,根据带电性质求解.
本题采用隔离法,由平衡条件分析小球的电性,考查灵活选择研究对象的能力.
4.【答案】B;
【解析】解:对钢管受力分析,钢管受竖直向下的重力、细线竖直向上的拉力、地面竖直向上的支持力共三个力,故正确,错误。
故选:。
对钢管受力分析,按照重力、弹力、摩擦力、已知力的顺序进行分析,根据力的图示,画出力的作用点、大小,方向,然后比较即可得出答案.
解答此题首先要知道铁球受到了几个力的作用;然后根据铁球的状态分析力的大小关系;最后根据力示意图的表示方法画出力的示意图.
5.【答案】D;
【解析】
放在斜面体上的物块和斜面体一起在光滑水平面上向右作匀速直线运动,和都受力平衡,根据平衡条件分析受到的作用力,再根据牛顿第三定律分析对的作用力。
本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
A.放在斜面体上的物块和斜面体一起在光滑水平面上向右作匀速直线运动,和都受力平衡,对的摩擦力方向沿斜面向上,则对的摩擦力方向沿斜面向下,故A错误;
B.斜面体对的支持力方向垂直于斜面向上,故B错误;
C.物块受到重力、支持力和摩擦力个力的作用,故C错误;
D.物体受力平衡,则对的作用力方向竖直向上,根据牛顿第三定律可得斜面体受到的作用力的合力竖直向下,故D正确。
故选:。
6.【答案】B;
【解析】解:、站在木板上的人用斜向左上方的力拉木箱,根据牛顿第三定律可知,木箱对人施加向右下方的作用力,根据平衡条件,人对长木板的压力大小大于,故A错误;
B、以整体受力分析,受重力和支持力,故地面对长木板的支持力大小为,根据牛顿第三定律可知长木板对地面的压力等于,故B正确;
C、木箱在人的拉力作用下,有向左运动的趋势,因此木箱受到的摩擦力的方向水平向右,故C错误;
D、对三个物体的整体受力分析,受重力和支持力,不受静摩擦力,否则水平方向受力不平衡,故地面对木板没有静摩擦力,故D错误。
故选:。
对人受力分析,根据平衡条件判断其受静摩擦力方向;对三个物体的整体受力分析,根据平衡条件判断地面对整体的支持力和静摩擦力情况;对木箱进行受力分析,根据运动趋势判断摩擦力的方向。
本题主要是考查了共点力的平衡问题,本题关键是采用隔离法和整体法灵活地选择研究对象,然后根据共点力平衡条件列式判断;注意整体法和隔离法的应用。
7.【答案】C;
【解析】解:、足球受重力、拉力和支持力平衡,受力如图:
根据几何知识得,悬绳对球的拉力:,支持力,故AB错误;
、将丝线和悬绳的结点由点上移到点,角增大,减小,悬绳的拉力增大;增大,墙壁对足球的支持力增大,故C正确、D错误。
故选:。
足球受重力、拉力和支持力平衡,根据几何知识得到悬绳对球的拉力和支持力大小;将丝线和悬绳的结点由点上移到点,分析的变化情况判断悬绳拉力和支持力的变化。
本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
8.【答案】C;
【解析】解:对进行受力分析可知,受到重力、对的支持力,由于沿斜面向下做匀速直线运动,可知一定还受到对的沿斜面向上的摩擦力.
对进行受力分析,可知受到重力、斜面的支持力、对的压力、对的向下的摩擦力以及向下的拉力的作用;其中斜面的支持力、对的压力都与斜面垂直,重力有沿斜面向下的分力,对的摩擦力以及拉力的都沿斜面向下,所以必定受到斜面对它的沿斜面向上的摩擦力,才能向下做匀速直线运动.所以共受到个力的作用.故C正确,ABD错误.
故选:
分别对和进行受力分析,然后结合共点力平衡的条件即可求出.
解答本题掌握受力分析的方法,掌握重力、弹力与摩擦力的产生条件与方向的即可确定,在解答的过程中,不能添力,也不能漏力.
9.【答案】AC;
【解析】解:由题意可知,小球和光滑斜面接触,受到重力和绳的拉力,斜面对小球没有弹力,若有弹力,则小球处于不平衡状态,故拉力和重力是二力平衡,故AC正确,BD错误.
故选:.
小球和光滑斜面接触,受到重力和绳的拉力.斜面对小球没有弹力,如有弹力,小球将受到三个力作用,重力和绳的拉力在竖直方向上,弹力垂直于斜面向上,三个力的合力不可能为零,小球将向左上方运动,与题设条件矛盾.
本题采用假设法分析斜面的弹力是否存在,这是判断弹力和摩擦力是否存在常用的方法.
弹力有无及方向的判断:
对于形变明显的情况如弹簧可由形变直接判断.
对于接触处的形变不明显,判断其弹力的有无可用以下方法.
①拆除法
即解除所研究处的接触,看物体的运动状态是否改变.若不变,则说明无弹力;若改变,则说明有弹力.
②分析主动力和运动状态来判断是否有弹力.
分析主动力就是分析沿弹力所在方向上,除弹力以外其他力的合力.看该合力是否满足给定的运动状态,若不满足,则存在弹力;若满足,则不存在弹力.
10.【答案】CD;
【解析】解:、作用在物体上的滑动摩擦力方向,若与物体的运动方向相同时,能使物体加速,比如物体轻轻放在水平匀速传动的传送带上时物体受到滑动摩擦力而加速。故A错误。
B、当静摩擦力与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动。故B错误。
C、当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相同时,物体可能做加速运动;当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动。故C正确。
D、当静摩擦力方向与物体的运动方向相同时,物体可能做加速运动;当静摩擦力方向与物体的运动方向相反时,物体可能做减速运动。故D正确。
故选:。
当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相同时,物体做加速运动;当静摩擦力与物体的运动方向相反时,物体做减速运动;静摩擦力和滑动摩擦力都既可能使物体减速,也可能使物体加速。
本题中判断物体做加速还是减速运动,关键要看摩擦力与物体运动方向的关系,摩擦力与速度同向时,可能加速;反之,减速。
11.【答案】BD;
【解析】解:物体在恒力作用下沿竖直墙面向上做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件可知,水平方向受力平衡,则墙壁对没有弹力,没有弹力也就没有摩擦力,竖直方向有:,所以物体共受到个力作用,故BD正确,AC错误。
故选:。
对物体进行受力分析,由共点力的平衡条件可知物体如何才能平衡即可,注意没有弹力也就没有摩擦力.
对物体受力分析通常要结合物体的运动情况,同时本题还要根据弹力和摩擦力的产生条件分析,难度不大,属于基础题.
12.【答案】解:图(1)中A球受重力、下面球的弹力和墙壁的支持力,两个支持力均垂直于接触面;
图(2)中A球受到大半圆对它的支持力N,方向沿过小球A与圆接触点的半径,且指向圆心的弹力,还有绳子的拉力;
图(3)A球受到竖直绳子的拉力F,斜绳的拉力应为零,该绳没有发生形变,否则球不能平衡;
图(4)中A球受重力和弹力,根据平衡条件,杆对小球的力应竖直向上;
答:小球A所受弹力的情况如图所示;
【解析】
弹力产生在接触面上,常见的支持力或压力是弹力,它们的方向是垂直接触面指向受力物体。
解决本题的关键是掌握支持力或压力的方向特点,知道它们都垂直接触面指向受力物体;要注意曲面上的弹力一定是过圆心的。
13.【答案】解:(1)小球受力分析如图所示,
由平衡条件得:
Fcos30°=Tcosθ
Tsinθ+Fsin30°=mg
联立以上两式得:
θ=30°
T=10N≈17.3N
(2)以木块和小球组成的整体为研究对象,受力分析如图,
根据平衡条件得:
FN+Fsin30°=(m+M)g
Ff=Fcos30°
Ff=μFN
联立以上三式得:μ=
答:(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角为30°,轻绳对球的拉力大小为17.3N;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数为。;
【解析】
以小球为研究对象,分析受力,作出力图,根据平衡条件求解轻绳与水平方向夹角和拉力大小;
以木块和小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,由平衡条件和摩擦力公式求解木块与水平杆间的动摩擦因数。
本题涉及两个物体的平衡问题,研究对象的选择要灵活,此题采用隔离法与整体相结合的方法,也可以就采用隔离法研究。
14.【答案】解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:
得:
当安培力较大,摩擦力方向向下时:
得:
答:滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω;
【解析】
通电导线处于垂直斜面向上的匀强磁场中,则由电流方向结合左手定则可得安培力的方向,当安培力过大时,则棒有上滑趋势,则静摩擦力沿斜面向下.当安培力过小时,则棒有下滑的趋势,则静摩擦力沿斜面向上.根据力的平衡条件可求出两种安培力的大小,从而确定滑动变阻器的电阻范围.
静摩擦力的方向是由安培力大小决定,当安培力过大使得棒有上滑趋势,所以静摩擦力沿斜面向下.当安培力过小时,棒有下滑的趋势,所以静摩擦力沿斜面向上.