5.3 力的平衡 同步练习（含答案解析） (3)

5.3
力的平衡
同步练习
1．下列物体中处于平衡状态的是(　　)
A．F1赛道上汽车刚启动的一瞬间
B．物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间
C．11届全运会上运动员撑杆跳到最高点的一瞬间
D．停在斜面上的汽车
【解析】　A、B、C中物体的瞬时速度为零但加速度不是零，不是平衡状态，D项中物体静止处于平衡状态，故选D.
【答案】　D
2．下列几组共点力分别作用于同一物体，其中不可能使物体做匀速直线运动的是(　　)
A．3
N,4
N,6
N　　　
B．1
N,2
N,4
N
C．2
N,4
N,6
N
D．5
N,5
N,1
N
【解析】　若要使物体做匀速直线运动，则这几个力的合力为零．即其中一个力一定在另外两个力的合力范围之内．如A中，3
N和4
N的合力范围为1～7
N，6
N在这个范围之内，可以使物体做匀速直线运动．依此类推，可以得答案为B.
【答案】　B
3．重为G的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体受力如图5－3－6所示，这些力的大小之间的关系正确的是(　　)
图5－3－6
A．N＝Gcos
θ
B．f＝Gsin
θ
C．f＋N＝G
D．G2＝N2＋f2
【解析】　将G沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，由平衡条件得：N＝Gcos
θ，f＝Gsin
θ，A、B选项正确；N2＋f2＝(Gcos
θ)2＋(Gsin
θ)2＝G2，故D选项正确．
【答案】　ABD
4．如图5－3－7所示，物体A和B一起沿斜面匀速下滑，则物体A受到的力是(　　)
图5－3－7
A．重力，B对A的支持力
B．重力，B对A的支持力、下滑力
C．重力，B对A的支持力、摩擦力
D．重力，B对A的支持力、摩擦力、下滑力
【解析】　物体A和B一起沿斜面匀速下滑，物体A受重力和B对A的支持力，若B对A有摩擦力，则A所受合力不为零，故A不受摩擦力，A正确．
【答案】　A
5．(2012·五指高一检测)如图5－3－8所示，水平地面上的物块，在斜向上的拉力F的作用下，向右做匀速直线运动，则下列说法正确的是(　　)
图5－3－8
A．物块一定受到四个力的作用
B．物块可能受到三个力的作用
C．物块受到的滑动摩擦力的大小为Fcos
θ
D．水平地面对物块的支持力的大小为Fsin
θ
【解析】　对物块受力分析如图所示，物块受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力作用，A正确、B错误；由平衡条件知Fcos
θ＝f，N＋Fsin
θ＝mg，故C正确、D错误．
【答案】　AC
6．(2013·三明一中高一检测)长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板绕固定端O由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面间的夹角α变大)，如图5－3－9所示．则铁块受到的摩擦力f随夹角α的变化图象可能正确的是图中的(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
图5－3－9
【解析】　设木板与水平面间的夹角增大到θ时，铁块开始滑动，当α＜θ时，铁块与木板相对静止．由力的平衡条件可知，铁块受到的静摩擦力的大小为f＝mgsin
α；当α≥θ时，铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力．设动摩擦因数为μ，由滑动摩擦力公式知铁块所受摩擦力为f＝μmgcos
α.
通过上述分析可知：α＜θ时，静摩擦力随α角增大按正弦函数增加；α≥θ时，滑动摩擦力随α角增大按余弦函数减小．选项C正确．
【答案】　C
7．如图5－3－10所示，一重为8
N的球固定在AB杆的上端，今用弹簧测力计水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6
N，则AB杆对球作用力的大小为(　　)
图5－3－10
A．6
N　　　　　　　　
B．8
N
C．10
N
D．12
N
【解析】　小球受重力mg、弹簧测力计的水平拉力F和杆的弹力N处于平衡状态，其合力为零，故N＝＝
N＝10
N，C正确．
【答案】　C
8．(2013·海口一中高一检测)如图5－3－11所示，人重Mg＝600
N，木板重mg＝400
N，人与木板、木板与地面间动摩擦因数皆为0.2，现在人用水平力F拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，则(　　)
图5－3－11
A．人受到的摩擦力是120
N
B．人拉绳的力是100
N
C．人的脚给木板的摩擦力向右
D．木板给地面的摩擦力向左
【解析】　以人和木板组成的系统为研究对象，根据平衡条件，地面对系统的摩擦力为f＝μ(M＋m)g＝200
N，所以木板给地面的摩擦力为200
N，方向水平向右，D错；设绳的拉力为T，则T＝，所以T＝100
N，B对；以人为研究对象，木板给人的摩擦力为f′＝T＝100
N，所以人给木板的摩擦力为100
N，方向向右，选项A错，C对．
【答案】　BC
9．(2012·宁德一中高一检测)如图5－3－12所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为(　　)
图5－3－12
A．(M＋m)g
B．(M＋m)g－F
C．(M＋m)g＋Fsin
θ
D．(M＋m)g－Fsin
θ
【解析】　匀速上滑的小物块和静止的楔形物块都处于平衡状态，可将二者看做一个处于平衡状态的整体．由竖直方向上受力平衡可得(M＋m)g＝N＋F·sin
θ，因此，地面对楔形物块的支持力N＝(M＋m)g－Fsin
θ，D选项正确．
【答案】　D
10．如图5－3－13所示，一个重为G的物体放在粗糙水平面上，它与水平面的动摩擦因数为μ，若对物体施加一个与水平面成θ角的力F，使物体做匀速直线运动，则下列说法中不正确的是(　　)
图5－3－13
A．物体所受摩擦力与拉力的合力方向竖直向上
B．物体所受的重力、支持力、摩擦力的合力与F等大反向
C．物体所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于Fcos
θ
D．物体所受摩擦力的大小等于Fcos
θ，也等于μ(G－Fsin
θ)
【解析】　物体受四个共点力作用处于平衡状态如右图所示，故任意三个力的合力必与另一个力等大反向，B对，C错．将力F正交分解，由平衡条件知f＝Fcos
θ，又因N＝G－Fsin
θ，所以f＝μN＝μ(G－Fsin
θ)，D对．因F的一个分力F1＝Fcos
θ与f合成后合力为零，故F与f的合力大小为F的另一个分力，即F2＝Fsin
θ，方向竖直向上，A对．
【答案】　C
11．如图5－3－14所示，物体A、B质量分别是4
kg和10
kg，不计滑轮与绳间摩擦及绳的重力，若整个系统静止，g取10
N/kg.求：
图5－3－14
(1)地面对B的摩擦力的大小；
(2)B受地面支持力的大小．
【解析】　分析B受力：重力GB、绳的拉力T＝GA、地面弹力N、摩擦力f.
由于B静止，有
GB＝Tsin
60°＋N，
Tcos
60°＝f，
解得N＝65.4
N，f＝20
N.
【答案】　(1)20
N　(2)65.4
N
12．(2012·杨陵高一检测)如图5－3－15所示，物体质量为m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力F的大小．
图5－3－15
【解析】　物体向上运动，受力分析如图所示，建立如图所示的坐标系．
由共点力平衡条件得：
Fcos
α－N＝0①
Fsin
α－f－mg＝0②
又f＝μN③
又①②③得F＝.
【答案】