人教版高中物理选修2-2第一章物体的平衡（含解析）

人教版高中物理选修2-2第一章物体的平衡（含解析）
一、单选题
1.匀速圆周运动属于（?? ）
A.?匀速运动?????????????B.?匀加速运动????C.?加速度不变的曲线运动??????D.?变加速度的曲线运动
2.如图所示，一根不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于点O′的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体；轻绳OO′段水平，长度为L；绳子上套一可沿绳滑动的轻环P．现在轻环上悬挂一钩码，平衡后，物体上升L．则钩码的质量为（?? ）

A.?M??????????????????????????????????B.?M??????????????????????????????????C.?M??????????????????????????????????D.?M
3.一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上.现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示.则物块(? ? ? ? )

A.?沿斜面加速下滑???????????B.?仍处于静止状态???????????C.?受到的摩擦力不变???????????D.?受到的合外力增大
4.（4分）如图所示，细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同，长度MO＞NO，则在不断增加重物G重力的过程中（绳OC不会断）（?? ）

A.?ON绳先被拉断???????????????????????????????????????????????????B.?OM绳先被拉断
C.?ON绳和OM绳同时被拉断??????????????????????????????????D.?因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断
5.做匀速圆周运动的物体（?? ）
A.?向心加速度方向不变???????????B.?向心力方向不变???????????C.?线速度方向不变???????????D.?线速度大小不变
6.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L，现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L，斜面倾角为30°，如图所示，则物体所受摩擦力（?? ）

A.?等于零????????????????????????????????????????????????????????????????B.?大小为0.5mg，方向沿斜面向下
C.?大小为0.5mg，方向沿斜面向上?????????????????????????D.?大小为mg，方向沿斜面向上
7.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线，当通以电流I时，欲使导线静止在斜面上，外加匀强磁场B的最小值的大小和方向是(　　)

A.?B＝mgtan α/IL，方向垂直斜面向上???????????????????B.?B＝mgsin α/IL，方向垂直斜面向下
C.?B＝mgtan α/IL，方向竖直向下??????????????????????????D.?B＝mg/IL，方向水平向右
8.如图所示，倾角为30°，重为80N的斜面体静止在水平面上．一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为2N的小球，小球处于静止状态时，下列说法正确的是 （?? ）

A.?斜面有向左运动的趋势
B.?地面对斜面的支持力为80N
C.?球对弹性轻杆的作用力为2N，方向竖直向下
D.?弹性轻杆对小球的作用力为2N，方向垂直斜面向上
二、多选题
9.在如图所示的皮带传动装置中，轮A和B同轴 、B、C分别是三个轮边缘的质点，且 ，如果三质点的线速度分别为 、 、 ，三质点的角速度分别为 、 、 ，向心加速度分别为 、 、 ，则下列说法正确的是 　　

A.?： ：2??????????B.?： ：2??????????C.?： ：1??????????D.?： ：1
10.如图所示，一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°．则（?? ）

A.?滑块可能受到三个力作用????????????????????????????????????B.?弹簧一定处于压缩状态
C.?斜面对滑块的支持力大小可能为零??????????????????????D.?斜面对滑块的摩擦力大小一定等于 mg
11.如图所示，倾角为θ的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态，则（?? ）

A.?C受到水平面的摩擦力一定为零???????????????????????????B.?B受到C的摩擦力可能为零
C.?不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左??????????D.?水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等
12.如图所示，沿光滑的竖直墙壁用网兜把一个足球挂在A点．当悬线AB变短时，下列说法中正确的是（?? ）

A.?球对墙的压力变大???????????B.?球对墙的压力不变???????????C.?悬线的拉力变小???????????D.?悬线的拉力变大
13.如图甲、乙所示，两个完全相同的小球在挡板作用下静止在倾角为θ的光滑斜面上，下列关于小球受力的说法中正确的是（?? ）

A.?球对档板的压力是因为档板发生了形变产生的压力
B.?小球均受到重力、压紧斜面的力、压紧挡板的力和斜面弹力、挡板弹力
C.?小球受到挡板的作用力和斜面的弹力的合力大小、方向均相等
D.?甲撤去挡板，小球对斜面的压力变小
三、填空题
14.圆周运动指物体沿着________的运动，它的运动轨迹为________ ， 圆周运动为曲线运动，故一定是________运动．
15.小莉和她的同学综合图示的方法，利用简易实验器材，一把刻度尺，一质量为m=300g的重物，测量自己头发丝能承受的最大拉力，并与网上获取的正常数据进行对比（头发能承受的拉力随年龄而变化；20岁组，头发能承受的拉力最大，平均约1.72N；30岁组，平均约1.50N…）实验步骤如下：
①水平固定刻度尺；
②用手指尖紧握头发丝两端，用直尺测量出两手指尖之间的头发丝长度L=50.00cm；
③重物挂在头发丝上，两手缓慢沿刻度尺水平移动，直至头发丝恰好被拉断；从刻度尺上读出两手指尖之间的距离d=30.00cm（取重力加速度g=10m/s2 ， 挂钩光滑且质量不计）
由以上数据可知所用刻度尺最小刻度为________；头发丝的最大拉力表达式T=________（用以上物理量符合表示）；利用所测数据可获得最大拉力为________?N（保留三位有效数字），在正常范围．

16.物体做曲线运动时，物理量一定发生变化的是________ ．
17.做匀速圆周运动的物体，相同时间内物体转过的弧长________（填“等”或“不等”），线速度的大小将________（填“变”或“不变”），线速度的方向将________（填“变”或“不变”）．加速度将________（填“变”或“不变”）．
18.运动的性质：做曲线运动的物体，速度的方向时刻在改变，所以曲线运动一定是________运动．
四、解答题
19.如图所示，AO、BO、CO为三根轻绳，OB与水平天花板夹角为60°，物体质量m=2kg．求AO、BO绳所受拉力．

20.倾角为θ的斜面上有质量为m的木块，它们之间的动摩擦因数为μ．现用水平力F推动木块，如图所示，使木块恰好沿斜面向上做匀速运动．若斜面始终保持静止，求水平推力F的大小．

五、综合题
21.如图，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直方向夹角37°．轻绳OB水平，一端系在墙上，结点O处挂一重为40N的物体．

（1）作出O受力图；
（2）求AO、BO的拉力各为多大？
22.如图所示，OA、OB、OC三段轻绳结于O点，OB水平且与放置在水平面上质量为m1=1.5kg的物体乙相连，OC下方悬挂物体甲．此时物体乙恰好未滑动，已知OA与竖直方向的夹角θ=37°，物体乙与地面间的动摩擦因数μ=0.2，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：

（1）OB绳对物体乙的拉力是多大？
（2）物体甲的质量m2为多少？


答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】解：A、匀速圆周运动的加速度方向在变化，不是恒定不变的，不是匀变速运动．故A错误．
B、匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心，是加速度大小不变的曲线运动．故D正确，BC错误．
故选D．
【分析】匀速圆周运动的速度大小不变，速度方向时刻改变，加速度大小不变，方向始终指向圆心．
2.【答案】B
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：由题意可知，重新平衡后，绳子形状如下图：由于OO'长为L，物体上升高度L，说明绳子在左侧总长度为L，则左右两边均为L，如图所示，则可知，sinθ= ，故绳子与竖直方向夹角为30°，则环两边绳子的夹角为60°，则根据平行四边形定则，环两边绳子拉力的合力为F=2Mgcos30°= Mg，根据平衡条件，则钩码重力为 Mg，则可知钩码的质量为 M．故B正确ACD错误．
故选：B．

【分析】由几何关系求出环两边绳子的夹角，然后根据平行四边形定则可求得钩码的重力，再根据G=mg可求得钩码的质量．
3.【答案】B
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】由于质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上，说明斜面对物块的摩擦力等于最大静摩擦力，对物体受力分析，如图

根据共点力平衡条件，有，，，解得?
对物块施加一个竖直向下的恒力F，再次对物体受力分析，如图

根据共点力平衡条件，有
与斜面垂直方向依然平衡：
因而最大静摩擦力为：
故合力仍然为零，物块仍处于静止状态，B正确，A、D错误；摩擦力由增大到，所以C错误。
4.【答案】A
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：物体对O点拉力等于物体重力，此力有两个效果：一是使NO绳拉紧；二是使OM绳拉紧．按效果把物体对O点的拉力分解，如下图所示，由此可知NO绳受的力大于MO绳受的力．当重力逐渐增大，NO绳先达到最大拉力，NO绳先断．A符合题意，B、C、D不符合题意．
故答案为：A．

【分析】以节点为研究对象，进行受力分析，根据力的矢量性，线段的长短，代表力的大小，现在越长的越容易被拉断。
5.【答案】D
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】解：A、根据a=rω2知，匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，即时刻改变．故A错误．
B、根据F=mrω2知，匀速圆周运动的向心力大小不变，方向始终指向圆心，即时刻改变．故B错误．
C、匀速圆周运动的物体线速度大小不变，方向时刻改变．所以线速度改变．故C错误，D正确．
故选：D．
【分析】做匀速圆周运动的物体线速度大小不变，方向时刻改变．角速度大小方向都不变，向心加速度的方向始终指向圆心，大小可根据a= 或a=rω2分析．向心力的方向始终指向圆心，大小可根据F=mrω2分析．
6.【答案】A
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件
??? F=mg
物体放在斜面上时，再次对物体受力分析，此时弹簧的拉力大小仍为F=mg，如图

设物体所受的摩擦力沿斜面向上，根据共点力平衡条件，有
F+f﹣2mgsin30°=0
解得 f=0．
故选：A
【分析】弹簧竖直悬挂物体时，对物体受力分析，根据共点力平衡条件求出弹簧拉力；物体放在斜面上时，再次对物体受力分析，然后根据共点力平衡条件求出摩擦力．
7.【答案】B
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】导线受到重力，支持力，安培力作用，处于平衡状态，根据力的矢量三角形定则可得当安培力垂直于支持力时，安培力最小，即磁场方向垂直斜面向下时，磁场强度最小，得，所以B＝mgsin α/IL，B正确。
【点评】做本题的关键是将三个力放入矢量三角形中，分析什么时候安培力最小。
8.【答案】C
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：A、B：杆、球、斜面均静止，可以看成整体，用整体法研究，相对于地面没有向左运动的趋势．由二力平衡可知，地面的支持力等于整体的重力82N．故A、B均错误．
C、D：小球保持静止状态，处于平衡状态，合力为零；
再对小球受力分析，受重力和弹力，根据二力平衡条件可判断弹力和重力等值、反向、共线，故弹力为2N，竖直向上；
根据牛顿第三定律，球对弹性杆的作用力为2N，方向竖直向下．
故C正确、D错误．
故选C．
【分析】可用整体法研究，球、杆、斜面看成整体，整体只受重力和地面的支持力，水平方向不受力，没有水平方向上的运动趋势，重力和地面的支持力是一对平衡力．在对小球隔离分析，小球保持静止状态，合力为零，小球受重力和弹力，根据二力平衡条件可判断弹力的大小和方向．
二、多选题
9.【答案】C,D
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】因为B、C两轮由不打滑的皮带相连，所以相等时间内B、C两点转过的弧长相等，即： ?，根据 知： ： ： ：1 ，又A、B是同轴转动，相等时间转过的角度相等，即： ?，由 知： ： ： ：1 ，所以： ： ：1， ： ：1，故B不符合题意，D符合题意；再根据 得： ： ： ：2：1，综上所述，A不符合题意，C符合题意。CD符合题意，AB不符合题意。
故答案为：CD
【分析】A轮和B轮同轴，所以具有相同的角速度，B轮和C轮同链，边缘具有相同的线速度，再结合半径的关系进行分析即可。
10.【答案】A,D
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：A、弹簧与竖直方向的夹角为30°，所以弹簧的方向垂直于斜面，因为弹簧的形变情况未知，所以斜面与滑块之间的弹力大小不确定，所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡，也可能有弹簧的弹力，故A正确；
B、弹簧对滑块可以是拉力，故弹簧可能处于伸长状态，故B错误；
C、由于滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力（等于 mg），不可能为零，所以斜面对滑块的支持力不可能为零，故C错误；
D、静摩擦力一定等于重力的下滑分力，故为 mg，故D正确．
故选：AD．
【分析】滑块可能受重力、支持力、摩擦力三个力处于平衡，弹簧处于原长，弹力为零．滑块可能受重力、支持力、摩擦力、弹簧的弹力四个力处于平衡．根据共点力平衡进行分析．
11.【答案】B,C
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：ACD、以BC组成的整体为研究对象，分析受力，画出力图如图．根据平衡条件得：
水平面对C的摩擦力f=Fcosθ．方向水平向左．故A不符合题意，C符合题意；
由图得到水平面对C的支持力大小N=GC+GB﹣Fsinθ＜GC+GB ． 故D不符合题意．
B、当B的重力沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时，B不受摩擦力．故B符合题意；
故答案为：BC．

【分析】对于B物体，对其进行受力分析，当其重力的沿斜面向下的分力等于绳子的拉力时，B不受摩擦力作用；以BC组成的整体为研究对象，根据平衡条件分析地面对C的支持力和摩擦力的大小与方向。
12.【答案】A,D
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：分析足球的受力情况：重力G、悬线的拉力T和墙的支持力N，作出力图，由平衡条件得：N、G的合力F与T大小相等、方向相反，即有：
由平衡条件得：
N=Gtanθ
T=
当悬线变短时，θ增大，cosθ减小，tanθ增大，则得N增大，T增大．
根据牛顿第三定律得知：球对墙的压力N′=N，则N′增大．故AD符合题意，BC不符合题意．
故答案为：AD

【分析】对球进行受力分析，即球在重力、绳子的拉力以及墙壁对球的支持力三个力的共同作用下处于平衡状态，由平衡状态可得出：N=Gtanθ、T= ，当悬线变短时，θ增大，cosθ减小，tanθ增大，则得N增大，T增大．
13.【答案】C,D
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：A、弹力是施力物体发生形变引起的，球对档板的压力是因为球发生了形变产生的，故A错误；
B、小球均受到重力、斜面的支持力和挡板的支持力，故B错误；
C、小球受到挡板的作用力和斜面的弹力的合力与重力平衡，故两种情况下，小球受到挡板的作用力和斜面的弹力的合力大小、方向均一样；故C正确；
D、甲图中，球受重力、斜面的支持力和挡板的支持力，如图所示：

根据平衡条件，有：
N1=
根据牛顿第三定律，球对斜面的压力为 ；
撤去挡板后，对斜面的压力等于重力的垂直分力，为mgcosθ，故D正确．
故选：CD
【分析】弹力是施力物体发生形变引起的；对小球受力分析，均受到重力、斜面的支持力和挡板的支持力，根据共点力平衡条件列式求解即可．
三、填空题
14.【答案】圆周；圆；变速
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】圆周运动中是指物体运动的速度的方向是时刻在变化的，匀速圆周运动是指速度的大小不变，而方向时刻变化的运动；
圆周运动是曲线，所以圆周运动是变速运动；
故答案为：圆周，圆，变速．
【分析】圆周运动是指物体运动的速度的大小可变，也可不变，但是运动的方向是时刻变化的，对于匀速圆周运动的向心力始终指向圆心，向心力的方向也就是变化的．
15.【答案】0.1cm；；1.88
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】解：根据读数可知L=50.00cm，则说明最小分度应为0.1cm；
设头发与刻度尺之间的夹角为θ，由图中的几何关系可知，cosθ=
头发与绳子的结点处受力平衡，设头发的拉力为F，得：2Fsinθ=mg
联立得：F= =
代入数据得：F=1.88N
故答案为：0.1cm， ；1.88
【分析】明确刻度尺在读数时需要估读一位，结合读数即可判断；
将头发两端靠拢，在底端悬挂质量为m的钩码，将头发两端逐渐远离，直到头发刚好拉断．根据共点力平衡得头发上最大承受的拉力在竖直方向合力和钩码重力相等，根据三角函数关系求出最大拉力．
16.【答案】速度
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】曲线运动的速度方向是切线方向，时刻改变，故速度方向一定变化，而大小可以不变，如匀速匀速圆周运动速度，曲线运动的条件是合力与速度不共线，故合力可以是恒力，如平抛运动，合力恒定，加速度也恒定．
故答案为：速度
【分析】曲线运动的速度方向是切线方向，时刻改变，是变速运动，一定有加速度，但加速度不一定变化．
17.【答案】等；不变；变；变
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】做匀速圆周运动的物体线速度大小不变．所以相同时间内物体转过的弧长相等，由于线速度的方向沿圆周运动的切线方向，所以线速度的方向时刻在改变，物体做匀速圆周运动时，要受到指向圆心的向心力的作用，向心力大小不变，方向时刻变化，所以向心加速度的方向始终指向圆心，在不同的时刻方向是不同的，所以向心加速度是变化的．
故答案为：等，不变，变，变．
【分析】做匀速圆周运动的物体线速度沿圆周的切线方向．物体要受到指向圆心的向心力的作用，从而产生指向圆心的向心加速度，向心加速度的大小不变，方向时刻改变．
18.【答案】变速
【考点】匀速圆周运动
【解析】【解答】依据曲线运动特征可知：物体做曲线运动时，任意时刻的速度方向是曲线上该点的切线方向上，曲线运动速度方向一定改变，故曲线运动一定是变速运动．
故答案为：变速
【分析】物体做曲线运动时，任意时刻的速度方向是曲线上该点的切线方向上，曲线运动速度方向一定改变，但是大小不一定变．
四、解答题
19.【答案】解：以结点O为研究对象，分析受力情况如图，

受到CO绳的拉力、AO绳的拉力和BO绳的拉力，平衡时，FC=mg=20N
根据平衡条件得
TOBsin60°=mg
TOBcos60°=TOA
解得：TOA= N
TOB= N
答：AO、BO绳所受拉力分别为 N、 N．
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】分析结点O的受力情况，受到CO绳的拉力、AO绳的拉力和BO绳的拉力处于平衡，其中CO绳的拉力大小等于物体的重力G，根据共点力平衡，运用正交分解求出两个拉力的大小．
20.【答案】解：由平衡条件得：Fcosθ﹣mgsinθ﹣μFn=0
Fn﹣Fsinθ﹣mgcosθ=0
解得：F= ?

【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】对物块进行受力分析，根据共点力平衡，利用正交分解，在沿斜面方向和垂直于斜面方向都平衡，进行求解．
五、综合题
21.【答案】（1）解：对O点受力分析，如图所示：

答：如图所示；
（2）解：根据平衡条件，将AO绳子的拉力和BO绳子的拉力合成，合力与第三个力平衡

故 = ，
；
答：AO绳子的拉力为50N，BO绳子的拉力为30N．
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】（1）对O点受力分析，受三个绳子的拉力，其中向下的拉力等于物体的重力；（2）根据平衡条件，利用合成法作图分析．
22.【答案】（1）解：以乙为研究对象受力分析，根据平衡条件：μm1g=TB=0.2×1.5×10=3N
（2）解：以结点为研究对象受力分析如图：

根据平衡条件：TC=
对甲物体，根据平衡条件：
TC=m2g
故物体甲的质量为：
m2= = =0.4kg
【考点】共点力平衡条件的应用
【解析】【分析】先根据物体乙恰好处于静止状态由平衡条件求出绳子OB的拉力，然后以结点为研究对象，受到三个拉力作用，作出力图，其中重物对O点拉力等于重物的重力．