人教版(2019)物理必修一同步学习笔记:3.5共点力的平衡(有解析)

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名称 人教版(2019)物理必修一同步学习笔记:3.5共点力的平衡(有解析)
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文件大小 2.7MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-11-18 10:00:12

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人教版(2019)物理必修一同步学习笔记:3.5共点力的平衡
一、共点力平衡的条件
1.平衡状态
(1)物体处于静止或匀速直线运动的状态.
(2)对“平衡状态”的理解
不管是静止还是匀速直线运动,速度保持不变,所以Δv=0,a=,对应加速度为零,速度为零不代表a=0.
2.共点力平衡的条件
(1)共点力平衡的条件是合力为0.
(2)表示为:F合=0;或将各力分解到x轴和y轴上,满足Fx合=0,且Fy合=0.
①二力平衡:若物体在两个力作用下处于平衡状态,则这两个力一定等大、反向、共线.
②三力平衡:若物体在三个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线.
③多力平衡:若物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中任意一个力与其余所有力的合力等大、反向、共线.
(3)当物体受三个力平衡,将表示这三个力的有向线段依次首尾相连,则会构成一个矢量三角形,表示合力为0.
二、三力平衡问题
1.合成法:物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反,据此画出这两个力合成的平行四边形,利用几何知识求解.
2.正交分解法:物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解到相互垂直的x、y轴上,则x轴与y轴上各分力的合力均为零.
考点一 平衡状态与平衡条件
1.关于平衡状态,下列说法正确的是(  )
A.当物体速度等于零时,一定处于平衡状态
B.运动的物体不可能处于平衡状态
C.物体处于平衡状态时所受合外力为0
D.当物体处于平衡状态时,一定不受外力作用
【详解】A.当物体速度等于零时,不一定处于平衡状态。如火箭发射瞬间,速度为零但加速度很大,故A错误;
B.匀速直线运动状态和静止状态都是平衡态,故运动的物体也可以处于平衡状态。故B错误;
C.物体处于平衡状态时所受合外力为0,故C正确;
D.当物体处于平衡状态时,所受合外力为0,不是不受外力作用,故D错误。
故选C。
考点二 三力平衡问题
2.如图所示,轻绳OA一端系在天花板上,与竖直线夹角37°,轻绳OB水平,一端系在墙上,O点处挂一重为40N的物体。若OA、OB、OC三绳能承受的最大拉力一样大,下列说法正确的是(  )
A.轻绳AO的拉力为50N
B.轻绳BO的拉力为40N
C.若随着重物质量的增加,轻绳OA会先断
D.若随着重物质量的增加,轻绳OB会先断
【详解】AB.对结点O受力分析,如图所示
设OA绳的拉力为F1,OB绳的拉力为F2,运用合成法得
故A正确,B错误;
CD.由图可知
因三绳能承受的最大拉力一样大,则随着重物质量的增加,绳OA先断,故C正确,D错误。
故选AC。
3.一物体受三个共点力的作用,可能使物体做匀速直线运动的是(  )
A.F1=1N、F2=7N、F3=9N
B.F1=8N、F2=2N、F3=11N
C.F1=7N、F2=1N、F3=5N
D.F1=10N、F2=10N、F3=1N
4.如图所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂沙桶a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。整个系统处于静止状态。若沙桶a中沙子逐渐缓慢漏出,下列说法不正确的是( )
A.绳OO′与竖直方向的夹角将增大
B.绳OO′的张力随沙子漏出逐渐减小
C.桌面对物体b的支持力逐渐增大
D.桌面对物体b的摩擦力逐渐减小
5.斜面ABC固定在水平面上,AB面光滑,BC面粗糙,AB长度是BC长度的3倍。四个相同木块a、b、c、d通过轻质光滑定滑轮用细线相连,细线均平行于斜面,如图所示。用手按住d,使其静止在BC上。现放手,则下列关于木块d的判断,正确的是(  )
A.沿BC面下滑 B.沿BC面上滑
C.仍静止,所受摩擦力不为零 D.仍静止,所受摩擦力为零
6.如图所示,用细绳系住小球放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,球对绳的拉力FT和对斜面的压力FN将(  )
A.FT逐渐增大,FN逐渐减小
B.FT逐渐减小,FN逐渐增大
C.FT先增大后减小,FN逐渐减小
D.FT先减小后增大,FN逐渐减小
7.如图所示,轻杆A端用铰链固定在竖直墙上,B端吊一重物。通过轻绳跨过定滑轮O用拉力F将B端缓慢上拉,滑轮O在A点正上方(滑轮大小及摩擦均不计),且OA>AB,在轻杆达到竖直位置前(  )
A.拉力增大 B.拉力大小不变
C.轻杆的弹力增大 D.轻杆的弹力大小不变
8.如图所示,一光滑小球静止在固定的半球形碗底,现用挡板推动小球,使小球从碗底沿碗内壁缓慢移动一段路程。若该过程中挡板始终保持竖直状态,小球对挡板的压力为、小球对碗内壁的压力为,下列分析正确的是(  )
A.增大,减小 B.增大,增大
C.减小,减小 D.减小,增大
9.如图所示,三角形木块A放于斜面上处于静止状态,木块A的上表面水平。如果将一重物B轻放于木块A的上表面,则木块A(  )
A.仍处于静止状态
B.沿斜面做匀速直线运动
C.沿斜面做匀加速直线运动
D.受到的合力等于重物的重力
10.如图所受重力的砝码悬挂在绳和的结点上,每根绳子承受力相同,偏离竖直方向37°角,沿水平方向,如图所示,,,则(  )
A.绳对结点拉力为 B.绳对结点拉力为
C.逐渐增大重物的质量绳子先断 D.逐渐增大重物的质量绳子先断
11.质量均匀的钢管,一端放在粗糙的水平地面上,另一端被竖直绳悬挂着(如图),钢管静止,下列说法正确的是(  )
A.钢管左端受到向左的摩擦力
B.钢管左端受到向右的摩擦力
C.钢管左端受到竖直向上的支持力
D.钢管左端受到的支持力与绳的拉力的大小之和等于钢管的重力大小
12.某人用双手握住竖直竹杆匀速攀上和匀速下滑,所受的摩擦力分别是f1和f2,则(  )
A.f1方向向上,f2方向向上 B.f1方向向下,f2方向向上
C.f1的大小大于f2的大小 D.f1和f2的大小相等
13.如图所示,质量为m的物体放在水平桌面上,在与水平方向成角的拉力F作用下向前匀速运动,已知物体与桌面间的动摩擦因数为,则下列判断正确的是(  )
A.物体受到的摩擦力为 B.物体受到的摩擦力为
C.物体对地面的压力为 D.物体受到地面的支持力为
14.斜面放置于粗糙水平地面上,物块A通过跨过光滑定滑轮的轻质细绳与物块B连接,一水平力F作用于B上,整个系统处于静止状态,如图所示。现保持F方向不变,使B缓慢地移动到滑轮的正下方,该过程中A与斜面始终保持静止,在此过程中(  )
A.绳对滑轮的作用力保持不变
B.斜面对物块A的摩擦力可能先减小后增大
C.地面对斜面的摩擦力一直减小
D.地面对斜面的支持力保持不变
15.如图甲所示,轻绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体,则下列说法正确的是(  )
A.FAC:FEG=m1:2m2
B.FAC:FEG=1:1
C.
D.FBC:FHG=1:1
3.D
【详解】A.1N和7N的合力范围为6N~8N,9N的力不在其范围之内,所以合力不可能为零,物体不可能处于平衡状态,故A错误;
B.8N和2N的合力范围为6N~10N,11N的力不在其范围之内,所以合力不可能为零,物体不可能处于平衡状态,故B错误;
C.7N和1N的合力范围为6N~8N,5N的力不在其范围之内,所以合力不可能为零,物体不可能处于平衡状态,故C错误;
D.10N和10N的合力范围为0N~20N,1N的力在其范围之内,所以合力可能为零,物体可能处于平衡状态,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】AB.以轻滑轮为研究对象可知,连接沙桶a的细绳张力、连接物体b的细绳张力的合力与细绳OO′的拉力等大反向,连接沙桶a和物体b的细绳张力始终等于沙桶a的重力,方向没有变化,因而两者合力逐渐减小,方向不变,A错误,符合题意、B正确,不符合题意;
CD.以物体b为研究对象,由于连接物体b的细绳拉力逐渐减小,因而桌面对物体b的支持力逐渐变大,桌面对物体b的摩擦力逐渐减小,CD正确,不符合题意。
故选A。
5.D
【详解】假设放手后木块a、b、c、d仍静止,对木块a、b、c组成的系统受力分析,可知绳的拉力为
对木块d受力分析,木块d所受重力沿斜面向下的分力大小
在三角形ABC中,由正弦定理可得
所以

所以木块d仍静止,所受摩擦力为零,假设成立。
故选D。
6.D
【详解】对小球受力分析,如图所示
根据矢量三角形法,随着绳由水平方向向上偏移的过程中,绳上的拉力FT先减小后增大,而FN逐渐减小。
故选D。
7.D
【详解】以B点为研究对象,受力分析如图
由平衡条件,根据三角形相似可得
又N和F的合力T与G大小相等,方向相反,即
解得
在轻杆达到竖直位置前,即缓慢变小时,、保持不变,变小,则保持不变,变小。
故选D。
8.B
【详解】小球对挡板的压力、小球对碗内壁的压力与挡板对小球的支持力、碗内壁对小球的支持力大小相等。小球受力受重力、挡板向右的支持力和碗内壁的支持力,如图所示
根据平衡条件解得

当小球从碗底沿碗内壁向上缓慢移动一段路程过程中,不断增加,增大,减小,增大、增大。
故选B。
9.A
【详解】ABC.三角形木块A处于静止状态,设斜面顶角为,则有
解得
放上物体B后,仍有
说明AB整体受到的静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,故AB都静止,故A正确,BC错误。
D.木块A静止,受到的合力等于零,不等于重物的重力,故D错误。
故选A。
10.D
【详解】AB.对P由受力分析,由平四边形定则,得
故AB错误;
CD.由下方程


即PA绳先断,故C错误,D正确。
故选D。
11.CD
【详解】对钢管受力分析可知,受到竖直向上的支持力和绳子拉力二力之和等于竖直向下的重力,水平方向不可能受到摩擦力。
故选CD。
12.AD
【详解】因为人用双手握住竖直竹杆匀速攀上和匀速下滑的过程中,均处于平衡状态,对人受力分析知
即无论匀速攀上还是匀速下滑,人所受的摩擦力大小相等,都等于人的重力,方向均竖直向上。
故选AD。
13.AD
【详解】对物体受力分析,如图所示
A.由共点力的平衡可知,物体受到的摩擦力等于F水平方向的分力,即
故A正确;
B.由滑动摩擦力公式可知,物体受到的摩擦力为
故B错误;
CD.物体对地面的压力与地面对物体的支持力是作用力与反作用力,而支持力等于,物体对地面的压力为,故C错误,D正确。
故选AD。
14.BCD
【详解】A.以物体B为研究对象,设细绳与竖直方向夹角为α,则
可知,B向左运动时,α减小,绳子的拉力T减小,外力F减小;随着B的位置向下移动,滑轮两端绳子的拉力夹角不断减小,绳子的拉力的合力的方向一定变化,则绳对滑轮的作用力变化,故A错误;
B.若一开始绳子拉力小于物体A重力沿斜面向下的分力,则斜面对物体A的摩擦力沿斜面向上,随着绳子拉力的减小,摩擦力逐渐增大;若一开始绳子拉力大于物体A重力沿斜面向下的分力,则斜面对物体A的摩擦力沿斜面向下,随着绳子拉力的减小,摩擦力先逐渐减小,当绳子拉力等于物体A重力沿斜面向下的分力时,摩擦力为零,之后随着绳子拉力的减小,摩擦力反向增大;故斜面对物块A的摩擦力可能先减小后增大,故B正确;
C.在物体B缓慢降低的过程中,以A、B两物体、斜面体整体为研究对象,由于斜面体与物体A仍然保持静止,则地面对斜面体的摩擦力等于外力F,外力F减小,摩擦力一定变小,故C正确;
D.以A、B两物体、斜面体整体为研究对象,竖直方向只受重力和地面的支持力,支持力始终等于重力,故斜面体所受地面的支持力不变,故D正确。
故选BCD。
15.AC
【详解】对m1的物体进行受力分析有
FAC =m1g
FBC =m1g
对m2的物体进行受力分析有
FGF =m2g
对节点G进行受力分析有
解得
FAC:FEG=m1:2m2
AC正确,BD错误。
故选AC。
知识梳理
考点归纳
巩固练习
参考答案
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