鲁科版(2019)高中物理 必修第一册 素养培优课(二) 平衡条件的应用课件+练习

文档属性

名称 鲁科版(2019)高中物理 必修第一册 素养培优课(二) 平衡条件的应用课件+练习
格式 zip
文件大小 2.1MB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-09-10 17:51:53

文档简介

课时分层作业(十五) 平衡条件的应用
1.如图所示,跳伞运动员打开伞后经过一段时间,将在空中保持匀速降落,已知运动员和他身上装备的总重力为G1,圆顶形降落伞伞面的重力为G2,有8根相同的拉线一端与运动员相连(拉线质量不计),另一端均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来).每根拉线和竖直方向都成30°角,那么每根拉线上的张力大小为(  )
A. 
B.
C.
D.
A [取运动员为研究对象,受力分析如图所示,8根拉线图中只画出2根.由于8根拉线中每两根都关于竖直线对称,故一对拉线(在圆顶形伞面直径的两端)的合力F12=2F1cos
30°=2×F1×=F1.因为运动员匀速下降,处于平衡状态,由共点力的平衡条件知:4F12-G1=0,所以4F1=G1.故F1==,A正确.]
2.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N,OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是(  )
A.F=
B.F=mgtan
θ
C.N=
D.N=mgtan
θ
A [对小滑块进行受力分析,如图所示,小滑块受重力mg、水平力F和容器的支持力N三个力的作用,其中支持力N的方向垂直于接触面指向球心.将N分解为沿水平方向的分力Ncos
θ和沿竖直方向的分力Nsin
θ,则小滑块在水平方向和竖直方向均满足二力平衡,有Ncos
θ=F,Nsin
θ=mg,从而可得N=,F=.故选项A正确.]
3.如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是(  )
A.F1先增大后减小,F2一直减小
B.F1先减小后增大,F2一直减小
C.F1和F2都一直减小
D.F1和F2都一直增大
B [小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在移动过程中,此三力(重力、斜面的支持力N、挡板的弹力F)组成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小、方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球弹力先减小后增大,由力的相互性可知B对.]
甲         乙
4.质量为m的物体放在倾角为30°的斜面上,在平行斜面向下的力F作用下处于静止状态,如图所示,下列关于斜面对物体摩擦力大小的说法,不正确的是(  )
A.一定大于F
B.一定等于F+mg
C.可能等于mg
D.可能等于2mg
B [设斜面对物体的摩擦力的大小为f,对物体受力分析可知,f的方向沿斜面向上,根据平衡条件可得,F+mgsin
30°=f,由于F的大小不确定,故B选项不正确,选B选项.]
5.如图所示,弹性轻绳的一端固定在O点,另一端拴一个物体,物体静止在水平地面上的B点,并对水平地面有压力,O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑杆,OA为弹性轻绳的自然长度,现在用水平力使物体沿水平面运动,在这一过程中,物体所受水平面的摩擦力的大小的变化情况是(  )
A.先变大后变小
B.先变小后变大
C.保持不变
D.条件不够充分,无法确定
C [假设弹性轻绳和水平方向夹角为θ,lAB=x,则弹性轻绳的伸长量为,弹性绳的弹力T=,对物体进行受力分析,竖直方向Tsin
θ+N=mg,得N=mg-Tsin
θ,物体沿水平面运动过程摩擦力为滑动摩擦力,f=μN=μmg-μTsin
θ=μmg-μkx,滑动摩擦力和夹角无关,故选C选项.]
6.如图所示,人向右运动的过程中,物体A缓慢地上升.若人对地面的压力为F、人受到的摩擦力为f、人拉绳的力为T,则(  )
A.F、f、T均增大
B.F、f增大,T不变
C.F、f、T均减小
D.F增大,f减小,T不变
B [设人和物体A的质量分别为m、mA.物体A缓慢上升,即物体A在任何位置都可以认为是处于静止状态,故绳的张力为mAg,人拉绳的力T与绳中张力大小相等,故人拉绳的力T=mAg不变.对人进行受力分析,并建立直角坐标系,如图所示,人始终处于平衡状态,可得f-T′cos
θ=0,N+T′sin
θ=mg,由力的相互性知N=F,T′=T,所以F=mg-mAgsin
θ,f=mAgcos
θ,显然,F、f是关于自变量θ的函数,当自变量θ减小时,F、f均增大,故B正确.]
7.(多选)如图所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断(  )
A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B.若地面粗糙,小车也可以不受摩擦力作用
C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用
D.若小车做匀速运动,则小车可能受三个力的作用
BC [由于F的竖直分力大小可能等于重力,因此地面可能对小车无弹力作用,不论地面光滑与否,小车都不受摩擦力,此时小车仅受重力和F作用,故A错误,B正确;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用,C正确,D错误.]
8.(多选)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.物块B、C间的摩擦力可能为零
B.斜面体C受到水平面对它的摩擦力一定为零
C.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等
D.不论B、C间摩擦力的大小、方向如何,水平面对C的摩擦力方向一定向左
AD [如果A的重力恰好等于B的重力沿斜面向下的分力,则B、C间的摩擦力为零,故A选项正确;把B、C视为一个整体,整体受四个力的作用而处于平衡状态,即重力,水平面的弹力,细绳斜向右上方的拉力,水平面对C水平向左的摩擦力,根据正交分解法,水平面对C的支持力小于B、C的总重力,故B、C选项错误,D选项正确.]
9.如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机.三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成30°角,则每根支架中承受的压力大小为多大?
[解析] 对物体进行受力分析,竖直方向受力平衡,3Fcos
30°=mg,故F==mg=mg.所以支架承受的压力F′=F=mg.
[答案] 
(建议用时:15分钟)
10.如图所示,一定质量的物块用两根轻绳悬在空中,其中绳OA固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动,则在绳OB由水平转至竖直的过程中,绳OB的张力大小将(  )
A.一直变大
B.一直变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
D [根据重力的作用效果将其分解在绳OA、OB所在的方向上,如图所示,F1是对绳OA的拉力,方向不变,F2是对绳OB的拉力.由于OA方向不变,当OB向上转动,即F2逆时针转动时,由图可知,F2先变小后变大,故D正确.]
11.(多选)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.f表示木块与挡板间摩擦力的大小,N表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止,且O1、O2始终等高,则(  )
A.f变小
B.f不变
C.N变小
D.N变大
BD [以两个木块m和重物M整体作为研究对象,在竖直方向上,f=g,与挡板间的距离无关,A错误,B正确;如图所示,以轴O点为研究对象,杆对轴O的作用力为F=,再以木块m为研究对象,挡板对木块的正压力N=F′sin
θ=Fsin
θ=,当挡板间的距离稍许增大时,θ增大,N增大,C错误,D正确.]
12.如图所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在固定的光滑斜面上,设小球质量m=1
kg,斜面倾角α=30°,细绳与竖直方向夹角θ=30°.求细绳对小球拉力的大小.(g取10
m/s2)
[解析] 以小球为研究对象,受力分析如图所示.
F=mg,Tcos
30°=F
解得T==
N=N.
[答案] N
13.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,如图所示.(取g=10
m/s2,sin
37°=0.6,cos
37°=0.8)求:
(1)轻绳PB拉力的大小;
(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小.
[解析] (1)分析P点受力如图甲所示,由平衡条件可得:
FAcos
37°=mg
FAsin
37°=FB
可解得:FB=6
N.
甲       乙
(2)再分析M的受力情况,如图乙所示.
由物体的平衡条件可得:
Ff=Mgsin
37°+FB′cos
37°
FN+FB′sin
37°=Mgcos
37°
又FB′=FB
可求得:Ff=64.8
N
FN=76.4
N.
[答案] (1)6
N (2)64.8
N 76.4
N
8