物理必修一课时练习 用牛顿运动定律解决问题（二）

7.用牛顿运动定律解决问题(二)
知识点一：平衡状态
1．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是
A．静止的 B．匀速直线运动
C．速度为零 D．各共点力的合力为零
2．下列处于平衡状态的物体是
A．直道上匀速跑过的法拉利赛车
B．百米竞赛中运动员的起跑时速度为零的瞬间
C．被张怡宁击中的乒乓球与球拍相对静止时
D．乘客在加速启动的列车中静止不动
3．物体受到与水平方向成30°角的拉力FT的作用，向左做匀速直线运动，如图所示，则物体受到的拉力FT与地面对物体的摩擦力的合力的方向是
A．向上偏左 B．向上偏右
C．竖直向上 D．竖直向下
知识点二：共点力平衡条件的应用
4．长方体木块静止在倾角为θ的斜面上，其受力情况如图所示，那么木块对斜面作用力的方向
A．沿斜面向下 B．垂直于斜面向下
C．沿斜面向上 D．竖直向下
5．共点的五个力平衡，则下列说法中不正确的是
A．其中四个力的合力与第五个力等大反向
B．其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向
C．五个力合力为零
D．撤去其中的三个力，物体一定不平衡
6．用细线AO、BO悬挂重物，如右图所示，BO水平，AO与水平方向成45°角，若AO、BO能承受的最大拉力分别为10 N和5 N，OC绳能承受的拉力足够大。为使细线不被拉断，重物G最大重力为多少？
知识点三：对超重、失重的理解
7．以下关于超重与失重的说法正确的是
A．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
B．在超重现象中，物体的重力是增大的
C．处于完全失重状态的物体，其重力一定为零
D．如果物体处于失重状态，它必然有向下的加速度
8．如图所示，一水桶侧壁上不同高度处开有两小孔，把桶装满水，水从孔中流出。用手将桶提至高处，然后松手让桶落下，在水桶下落的过程中
A．水仍以原流速从孔中流出
B．水仍从孔中流出，但流速变快
C．水几乎不从孔中流出
D．水仍从孔中流出，但两孔流速相同
9．如图所示，一个质量为50 kg的人，站在竖直向上运动着的升降机内，他看到升降机上挂着质量为5 kg重物的弹簧测力计上的示数为40 N，这时人对升降机地板的压力是(g取10 m/s2)
A．600 N B．400 N
C．500 N D．以上答案都不对
10．某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体。求：
(1)此电梯的加速度为多大？
(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(取g＝10 m/s2)
能力点一：共点力平衡条件的理解与应用
11．如图所示，质量为m的物体悬挂在轻质的支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为θ。设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2。以下结果正确的是
A．F1＝mgsinθ B．F1＝
C．F2＝mgcosθ D．F2＝
12．(2009山东高考，16)如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN。OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是
A．F＝ B．F＝mgtanθ C．FN＝ D．FN＝mgtanθ
13．如图所示，重20 N的物体静止在倾角为θ＝30°的粗糙斜面上，物体与固定在斜面上的轻弹簧连接，设物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N，则弹簧的弹力
①可能为零；
②可能为22 N，方向沿斜面向上；
③可能为2 N，方向沿斜面向上：
④可能为2 N，方向沿斜面向下。
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
14．在固定的斜面上有一质量为m＝2 kg的物体，如图所示，当用水平力F＝20 N推物体时，物体沿斜面匀速上升，若α＝30°，求物体与斜面间的动摩擦因数。(g取10 m/s2)
能力点二：对超重、失重的理解与应用
15．在完全失重的情形下，下列现象将会发生的是
A．浸在水中的物体将不受浮力作用
B．天平和弹簧测力计均不能工作
C．摆钟将会停止摆动
D．水与油可以充分混合，不会再出现分层现象
16．(2009广东高考，8)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的vt图可能是(取电梯向上运动的方向为正)
17．据报载，我国航天第一人杨利伟的质量为63 kg(装备质量不计)，假如飞船以8.6 m/s2的加速度竖直上升，这时他对座椅的压力多大？杨利伟训练时承受的压力可达到8个G，这表示什么意思？当飞船返回地面，减速下降时，请你判断一下杨利伟应该有什么样的感觉。(g取10 m/s2)
18．风筝(图甲)借助于风对其均匀的作用力和牵线对其的拉力作用，才得以在空中处于平衡状态。如图乙，风筝平面AB与地面夹角为30°，牵线与风筝面夹角为53°，风筝质量为300 g，求风对风筝的作用力的大小。(风对风筝的作用力与风筝平面相垂直，取g＝10 m/s2)
?答案与解析
基础巩固
1．D　2.A　3.C　4.D　5.D
6．答案：5 N
解析：以O为研究对象，O点受到拉力FA、FB和大小为G的拉力FC作用，处于平衡状态。如图，则FB＝FAsinθ
当FA＝10 N时，FB＝7.07 N>5 N。由此可知，FB首先达到最大值。
BO绳拉力刚好达到最大值时，FB ＝5 N，则此时物重为mg＝FC ＝FBcot45°＝5 N
所以，为使细线不被拉断，重物G的最大值为5 N。
7．D　8.C　9.B
10．答案：(1)2.5 m/s2　(2)48 kg
解析：(1)站在地面上的人，最大举力
F＝m1g＝60×10 N＝600 N
在加速下降的电梯内，人的最大举力F仍为600 N，由牛顿第二定律得
m2g－F＝m2a
所以加速度
a＝g－＝(10－) m/s2＝2.5 m/s2。
(2)在加速上升的电梯里，人的举力不变，同理得F－m3g＝m3a
所以m3＝＝ kg＝48 kg。
能力提升
11．D
12．A　小滑块受力分析如图所示，根据平衡条件得
FNsinθ＝mg
FNcosθ＝F
所以F＝mg/tanθ，FN＝mg/sinθ。
13．D　假设物体有向下滑的趋势，则受到的静摩擦力沿斜面向上，达到最大值时，弹力向下有最大值为2 N；假设物体有向上滑的趋势，则受到的静摩擦力沿斜面向下，达到最大值时，弹力向上有最大值为22 N。故①②③④均正确，正确选项为D。
14．答案：0.27
解析：由共点力的平衡条件知(如图)
沿斜面方向：Fcosα＝F′＋mgsinα①
垂直于斜面方向：FN＝mgcosα ＋Fsinα②
且F′＝μFN③
由①②③得动摩擦因数μ＝0.27。
15．ACD
16．AD　在t0～t1时间段内，人失重，应向上减速或向下加速，B、C错；t1～t2时间段内，人匀速或静上，t2～t3时间段内，人超重，应向上加速或向下减速，A、D都有可能对。
17．答案：见解析
解析：(1)对杨利伟上升过程受力分析，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma
代入数据可得，座椅对他的支持力为FN＝1 171.8 N
由牛顿第三定律可得，他对座椅的压力FN′＝1 171.8 N。
(2)杨利伟训练时承爱的压力可达到8个G，也就是他在向上加速运动时的加速度可达7g。
(3)当飞船减速下降时，具有向上的加速度，系统超重，所以杨利伟有超重的感觉。
拓展延伸
18．答案：4.6 N
解析：风筝平衡时共受到三个力作用，即重力mg、风对它的作用力F和绳对它的拉力FT(如图所示)，AB方向为x轴，F方向为y轴，建立一个坐标系，将重力和拉力FT正交分解，根据平衡条件即能求得F的大小。
在x轴方向mgsin30°－FTsin37°＝0，得
FT＝mg/1.2＝2.5 N
在y轴方向F＝FTcos37°＋mgcos30°
＝(2＋3/2) N＝4.6 N。