2019版新教材物理人教版必修第一册作业：第3章 第5节 共点力的平衡 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 2019版新教材物理人教版必修第一册作业：第3章 第5节 共点力的平衡 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 116.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-17 08:30:48 | ||
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文档简介
3.5
1．(多选)关于平衡状态的理解，下列说法正确的是( )
A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于平衡状态
B．蹦床运动员在空中上升到最高点时处于静止状态
C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于平衡状态
D．跳水运动员在跳台与水面之间运动时处于平衡状态
答案 AC
解析 物体处于平衡状态时合力为零。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时合力为零，处于平衡状态，A正确；蹦床运动员在空中上升到最高点时瞬时速度为零，在重力作用下立即下落，合力不为零，不是静止状态，B错误；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内合力为零，处于平衡状态，C正确；跳水运动员在跳台与水面之间运动时，受重力作用，合力不为零，不是平衡状态，D错误。
2．如图所示，质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上，斜面静止在地面上。重力加速度为g。关于物块的受力情况分析，下列说法不正确的是( )
A．物块受到重力、支持力和摩擦力作用
B．物块所受支持力大小为mgtanθ
C．物块所受摩擦力大小为mgsinθ
D．斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上
答案 B
解析 对物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示。根据平衡条件，有：N＝mgcosθ，f＝mgsinθ，A、C正确，B错误；根据平衡条件，支持力和摩擦力的合力与重力等值、反向、共线，即斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上，D正确。
3．(多选)如图所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，关于它们受力情况的下列说法中正确的是( )
A．a一定受到4个力
B．a可能受到6个力
C．b一定受到3个力
D．b可能受到2个力
答案 AC
解析 对物体a、b整体受力分析，受重力、恒力F，假设墙壁对整体有支持力，水平方向不能平衡，故墙壁对整体没有支持力，也没有摩擦力；对物体b受力分析，受重力、支持力和摩擦力，处于平衡状态，C正确，D错误；最后对物体a受力分析，受恒力F、重力、物体b对其的压力和静摩擦力，即物体a受4个力作用，故A正确，B错误。
4．质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上且与水平面成θ角的力F1的作用，b受到斜向下且与水平面成θ角的力F2的作用，两力大小相等，均为F，且在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则( )
A．b一定受到四个力的作用
B．水平面对b的支持力可能大于2mg
C．a、b之间一定存在静摩擦力
D．b与水平面之间一定存在静摩擦力
答案 C
解析 对a进行受力分析，在水平方向上必有Ff＝F1cosθ，故a受重力mg、支持力FN、力F1、静摩擦力Ff，C正确；对a、b整体分析，在水平方向上，F1和F2的分力大小相等，方向相反，则水平面对b无摩擦力，在竖直方向上，F1和F2的分力大小相等，方向相反，则水平面对b的支持力大小为2mg，B、D错误；由以上分析知，b受重力mg、地面的支持力、a对b的压力和摩擦力、力F2共五个力作用，A错误。
5．(多选)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙壁之间放一光滑球B，整个装置处于静止状态。若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则( )
A．B对墙的压力减小
B．A与B之间的作用力增大
C．地面对A的摩擦力减小
D．A对地面的压力不变
答案 ACD
解析 对球B受力分析，如图所示，设物体A对球B的支持力为F1，竖直墙对球B的弹力为F2，F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小。由平衡条件得：F1cosθ＝mBg，F1sinθ＝F2，解得F1＝，F2＝mBgtanθ，θ减小，F1减小，F2减小，A正确，B错误；对A、B整体受力分析可知，竖直方向，地面对整体的支持力FN＝(mA＋mB)g，与θ无关，即A对地面的压力不变，D正确；水平方向，地面对A的摩擦力Ff＝F2，因F2减小，故Ff减小，C正确。
6．(多选)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同。下列说法正确的有( )
A．三条绳中的张力都相等
B．杆对地面的压力大于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
答案 BC
解析 杆竖直紧压在水平地面上，受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力。根据平衡条件可知，三条绳子的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零，杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，B、C正确；由于三条绳子长度不同，即三条绳与竖直方向的夹角不同，所以三条绳上的张力不相等，A错误；绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，D错误。
7. 如图所示，质量为m＝0.8 kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态，PA与竖直方向的夹角为37°，PB沿水平方向。质量为M＝10 kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。求：
(1)轻绳PB上拉力的大小；
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。
答案 (1)6 N (2)64.8 N 76.4 N
解析 (1)分析P点的受力如图甲所示，有
FAcos37°＝F1＝mg
FAsin37°＝FB
可解得FB＝6 N。
(2)再分析木块的受力情况如图乙所示，有
Ff＝Mgsin37°＋FBcos37°
FN＋FBsin37°＝Mgcos37°
解得Ff＝64.8 N
FN＝76.4 N。
8. 如图所示，半径为R的光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方A点固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，小球置于半球面上，另一端绕过定滑轮。现缓慢用力F拉线使小球沿半球面上升。已知悬点A到球面上C点的距离AC＝s，小球质量为m，重力加速度为g，求：
(1)小球对球面的压力大小；
(2)细线上的张力大小的变化情况。
答案 (1) (2)变小
解析 小球受三个共点力的作用，即重力mg、半球面对小球的弹力FN和细线对小球的拉力FT。在缓慢用力拉线时，小球将沿半球面缓慢地向上移动，可以认为小球始终处于平衡状态。根据共点力平衡条件可知，可将FN、mg与FT通过平移构成一个封闭的三角形，如图所示。
由几何关系可知三角形ABO与力的矢量三角形相似，设A、B之间的绳长为L，根据相似三角形对应边成比例，可得
＝＝
解得FN＝，FT＝
根据牛顿第三定律得，
小球对半球面的压力FN′＝FN＝，
小球对细线的拉力FT′＝FT＝，
随着小球上升，L变小，FT′变小。
1．(多选)关于平衡状态的理解，下列说法正确的是( )
A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于平衡状态
B．蹦床运动员在空中上升到最高点时处于静止状态
C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于平衡状态
D．跳水运动员在跳台与水面之间运动时处于平衡状态
答案 AC
解析 物体处于平衡状态时合力为零。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时合力为零，处于平衡状态，A正确；蹦床运动员在空中上升到最高点时瞬时速度为零，在重力作用下立即下落，合力不为零，不是静止状态，B错误；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内合力为零，处于平衡状态，C正确；跳水运动员在跳台与水面之间运动时，受重力作用，合力不为零，不是平衡状态，D错误。
2．如图所示，质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上，斜面静止在地面上。重力加速度为g。关于物块的受力情况分析，下列说法不正确的是( )
A．物块受到重力、支持力和摩擦力作用
B．物块所受支持力大小为mgtanθ
C．物块所受摩擦力大小为mgsinθ
D．斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上
答案 B
解析 对物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示。根据平衡条件，有：N＝mgcosθ，f＝mgsinθ，A、C正确，B错误；根据平衡条件，支持力和摩擦力的合力与重力等值、反向、共线，即斜面对物块的摩擦力与支持力的合力方向竖直向上，D正确。
3．(多选)如图所示，在恒力F作用下，a、b两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，关于它们受力情况的下列说法中正确的是( )
A．a一定受到4个力
B．a可能受到6个力
C．b一定受到3个力
D．b可能受到2个力
答案 AC
解析 对物体a、b整体受力分析，受重力、恒力F，假设墙壁对整体有支持力，水平方向不能平衡，故墙壁对整体没有支持力，也没有摩擦力；对物体b受力分析，受重力、支持力和摩擦力，处于平衡状态，C正确，D错误；最后对物体a受力分析，受恒力F、重力、物体b对其的压力和静摩擦力，即物体a受4个力作用，故A正确，B错误。
4．质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上且与水平面成θ角的力F1的作用，b受到斜向下且与水平面成θ角的力F2的作用，两力大小相等，均为F，且在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则( )
A．b一定受到四个力的作用
B．水平面对b的支持力可能大于2mg
C．a、b之间一定存在静摩擦力
D．b与水平面之间一定存在静摩擦力
答案 C
解析 对a进行受力分析，在水平方向上必有Ff＝F1cosθ，故a受重力mg、支持力FN、力F1、静摩擦力Ff，C正确；对a、b整体分析，在水平方向上，F1和F2的分力大小相等，方向相反，则水平面对b无摩擦力，在竖直方向上，F1和F2的分力大小相等，方向相反，则水平面对b的支持力大小为2mg，B、D错误；由以上分析知，b受重力mg、地面的支持力、a对b的压力和摩擦力、力F2共五个力作用，A错误。
5．(多选)如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙壁之间放一光滑球B，整个装置处于静止状态。若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则( )
A．B对墙的压力减小
B．A与B之间的作用力增大
C．地面对A的摩擦力减小
D．A对地面的压力不变
答案 ACD
解析 对球B受力分析，如图所示，设物体A对球B的支持力为F1，竖直墙对球B的弹力为F2，F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小。由平衡条件得：F1cosθ＝mBg，F1sinθ＝F2，解得F1＝，F2＝mBgtanθ，θ减小，F1减小，F2减小，A正确，B错误；对A、B整体受力分析可知，竖直方向，地面对整体的支持力FN＝(mA＋mB)g，与θ无关，即A对地面的压力不变，D正确；水平方向，地面对A的摩擦力Ff＝F2，因F2减小，故Ff减小，C正确。
6．(多选)如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平地面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同。下列说法正确的有( )
A．三条绳中的张力都相等
B．杆对地面的压力大于自身重力
C．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
答案 BC
解析 杆竖直紧压在水平地面上，受到重力、三条绳子的拉力和地面对它的支持力。根据平衡条件可知，三条绳子的拉力的合力竖直向下，故绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零，杆对地面的压力大小等于杆的重力与三条绳的拉力的合力之和，B、C正确；由于三条绳子长度不同，即三条绳与竖直方向的夹角不同，所以三条绳上的张力不相等，A错误；绳子拉力的合力与杆的重力方向相同，因此两者不是一对平衡力，D错误。
7. 如图所示，质量为m＝0.8 kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态，PA与竖直方向的夹角为37°，PB沿水平方向。质量为M＝10 kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。求：
(1)轻绳PB上拉力的大小；
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。
答案 (1)6 N (2)64.8 N 76.4 N
解析 (1)分析P点的受力如图甲所示，有
FAcos37°＝F1＝mg
FAsin37°＝FB
可解得FB＝6 N。
(2)再分析木块的受力情况如图乙所示，有
Ff＝Mgsin37°＋FBcos37°
FN＋FBsin37°＝Mgcos37°
解得Ff＝64.8 N
FN＝76.4 N。
8. 如图所示，半径为R的光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方A点固定一个小定滑轮，细线一端拴一小球，小球置于半球面上，另一端绕过定滑轮。现缓慢用力F拉线使小球沿半球面上升。已知悬点A到球面上C点的距离AC＝s，小球质量为m，重力加速度为g，求：
(1)小球对球面的压力大小；
(2)细线上的张力大小的变化情况。
答案 (1) (2)变小
解析 小球受三个共点力的作用，即重力mg、半球面对小球的弹力FN和细线对小球的拉力FT。在缓慢用力拉线时，小球将沿半球面缓慢地向上移动，可以认为小球始终处于平衡状态。根据共点力平衡条件可知，可将FN、mg与FT通过平移构成一个封闭的三角形，如图所示。
由几何关系可知三角形ABO与力的矢量三角形相似，设A、B之间的绳长为L，根据相似三角形对应边成比例，可得
＝＝
解得FN＝，FT＝
根据牛顿第三定律得，
小球对半球面的压力FN′＝FN＝，
小球对细线的拉力FT′＝FT＝，
随着小球上升，L变小，FT′变小。