必修1 第5章 力与平衡 第3节 力的平衡 课时练习 3

第3节　力的平衡
1．共点力作用下物体的平衡条件：
(1)一个物体在共点力作用下，如果保持____或______运动状态，则这个物体就处于平衡状态．
(2)共点力作用下物体的平衡条件是________，即________．
2．平衡的种类和稳度：
(1)稳度指的是物体的____程度．物体的稳度大小由重心的____和____的大小两个因素决定，重心越____，支持面越____，稳度就越____．
(2)平衡的种类：
种类 稳定平衡 随遇平衡
主要区别 不能回到平衡位置
举例 不倒翁 电动机的转子
3.汽车上的乘客为什么常常两脚分开站立？
1．下列关于质点处于平衡状态的说法，正确的是…
(　　)
A．质点一定不受力的作用
B．质点一定没有加速度
C．质点一定没有速度
D．质点一定保持静止
2．下列各运动状态中物体处于平衡状态的是(　　)
A．静止在粗糙面上的物体
B．沿光滑斜面下滑的物体
C．在平直路面上匀速行驶的汽车
D．做初速度为零的匀加速直线运动的物体
3. 如图所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个重球，在重球下放着一光滑斜面，当球与斜面接触且处于静止状态，弹簧保持竖直，重球受的重力与弹簧拉力大小为(　　)
A．相等　　　　　　B．重力大于拉力
C．重力小于拉力 D．无法判断
4．质量为10 kg的物体放在水平地面上，它和地面之间的动摩擦因数是0.2，水平拉力F由零开始逐渐增大，直到物体开始滑动，在物体静止不动的过程中，它受到的合外力是____ N，它受到的摩擦力逐渐____．
5．(2009湖北黄冈中学高一期中，13)
如图所示，放在光滑斜面上的质量为m的物体在水平力作用下处于静止状态，已知斜面倾角为θ，求水平力的大小．
1．关于物体的平衡，下列说法正确的是(　　)
A．如果物体所受合力等于零，则一定处于静止状态
B．如果物体所受合力等于零，则一定处于匀速直线运动状态
C．只要物体处于平衡状态，物体的速度就等于零
D．如果物体受到共点力作用而处于平衡状态，则合外力一定为零
2．一物体受到三个共点力的作用，下列能使物体处于平衡状态的是(　　)
A．F1＝7 N，F2＝8 N，F3＝9 N
B．F1＝8 N，F2＝2 N，F3＝1 N
C．F1＝7 N，F2＝1 N，F3＝5 N
D．F1＝10 N，F2＝8 N，F3＝1 N
3．一个物体受到三个力的作用，三力构成的矢量图如图所示，则能够使物体处于平衡状态的情形是
(　　)
4．(2008广东高考理科基础，6)
如图所示，质量为m的物体悬挂在轻质支架上，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＝
5．水平面上质量为m的物块在恒力F作用下(F与水平方向成θ角)沿水平面匀速滑行，已知物体与水平面间动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力大小为(　　)
A．μmg
B．μ(mg－Fcosθ)
C.Fcosθ
D．μ(mg－Fsinθ)
6．(创新题)2008年4月21日～5月1日第25届国际风筝会在潍坊举行，本届风筝会设立了最长风筝、最高风筝、打斗风筝等8个比赛项目，来自美国、日本、德国、澳大利亚等28个国家和地区的48支代表队及20支中外运动风筝代表队参加了相关赛事，不仅竞技水平为历届潍坊国际风筝会最高，而且规模档次在世界上的各项风筝比赛中也位居前列．放风筝是大人、小孩都爱玩的一项有趣的体育活动，手上牵着线拉着风筝迎风向前跑，就可以将风筝放飞到高处，会放风筝的人，可使风筝静止在空中．下图中的四幅图中AB代表风筝截面，OL代表风筝线，风向水平，风筝可能静止的是(　　)
7. 如图所示，两物体A、B质量分别为2 kg、1 kg，用跨过定滑轮的轻绳相连．A静止于水平地面上，不计摩擦，绳对A的拉力大小为　　　 N，地面对A作用力的大小为　　　 N．(取g=10 m/s2)
8. 如图所示，用一根绳子a把物体挂起来，再用另一根水平的绳子b把物体拉向一旁固定起来．物体的重力是40 N，绳子a与竖直方向的夹角θ=30°，绳子a和b对物体的拉力分别是多大？
9．(探究题)当物体从高空下落时，所受阻力会随物体的速度增大而增大，因此下落一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的收尾速度．研究发现，在相同环境条件下，球形物体的收尾速度仅与球的半径和质量有关．下表是某次研究的实验数据：
小球编号 A B C D E
小球的半径r/×10－3 m 0.5 0.5 1.5 2 2.5
小球的质量m/×10－6 kg 2 5 45 40 100
小球的收尾速度v/(m·s－1) 16 40 40 20 32
(1)根据表中的数据，求出B球与C球在达到收尾速度时所受阻力之比．
(2)根据表中的数据，归纳出球形物体所受阻力f与球的速度大小v及球的半径r的关系(写出有关表达式，并求出比例系数)．
答案与解析
第3节　力的平衡
课前预习
1．答案：(1)静止　匀速直线　(2)合力为零　F合＝0
2．答案：(1)稳定　高低　支持面　低　大　大　(2)不稳平衡　自动回到平衡位置　既不升高也不降低　杂技演员
3．答案：两脚分开站立，使重力作用线不易超出两脚决定的支持面，且重心下降，有利于保持平衡．
课堂巩固
1．B　处于平衡状态的质点受力情况：可能不受力的作用，也可能受到多个力的作用而合力为零，选项A错．处于平衡状态的质点的运动情况：可能静止，也可能做匀速直线运动，因此选项C、D均不对，本题B选项正确．
2．AC　平衡状态是指物体所受合力为零的状态，即处于静止或匀速直线运动状态．
3．A
4．答案：0　增大
解析：虽然物体所受的拉力不断增大，但由于物体处于静止状态，由平衡条件知，物体所受的合外力为零，由于静摩擦力和水平拉力是一对平衡力，等大反向，所以随着拉力的增大，摩擦力也增大．
5．答案：mgtanθ
解析：物体受三个力(重力，水平力F，斜面对物体的支持力N)作用，这三个力可构成一个封闭的三角形，如图，则
F＝mgtanθ
课后检测
1．D　物体所受合力等于零，则物体处于平衡状态，即静止状态或匀速直线运动状态，因此，A、B、C均错．本题选项D正确．
2．A　三个共点力使物体处于平衡状态，则三个共点力的合力为零，其中一个力必定在另外两个力的合力范围内，A项中F1＝7 N，F2＝8 N的合力范围为1 N≤F≤15 N，F3＝9 N在此范围内，故选A.
3．A
4．D　O点受力如图所示，由图可知F1＝mgtanθ，F2＝.
5.
CD　物体受力如图，把力F分解在水平方向和竖直方向，由平衡条件得：
在水平方向：f=Fcosθ
在竖直方向：N+Fsinθ=mg
选出C.由于f=μN，则有f=μ(mg-Fsinθ)
6.
B　风筝静止，表明受力达到了平衡，如图所示，风筝受到自身的重力，线的拉力，还有风垂直截面AB产生的升力．根据三力平衡原理，F与G的合力应与拉力T大小相同，方向相反，不可能存在两个力在同一直线上，另一个力方向在直线之外的情况．所以，只有B符合．
7．答案：10　10
解析：受力分析如图，由于A、B都处于静止状态，所以T＋N＝G，T′＝G′，又因为T＝T′，所以绳对A的拉力T等于B的重力，地面对A的作用力N＝G－T.
8．答案：46.2 N　23.1 N
解析：对物体受力分析，如图所示，物体受三个力作用：
绳子a的拉力Fa，绳子b的拉力Fb，重力G，这三个力平衡，由三角形法则Fa、Fb、G必构成首尾相接的封闭矢量三角形，则有：
Fb=Gtan30°=40×
Fa== N=46.2 N.
9．答案：(1)1∶9
(2)f＝kvr2　k＝5 N·s/m3
解析：(1)球在达到收尾速度时为平衡状态，有f＝mg，则fB∶fC＝mB∶mC＝1∶9；
(2)由表中A、B球有关数据可得，阻力与速度成正比，即f∝v；由表中B、C球有关数据可得，阻力与球的半径的平方成正比，即f∝r2，综合得f＝kvr2，k＝5 N·s/m3.