第三章 第五节 共点力的平衡 课堂达标训练 2021~2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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名称 第三章 第五节 共点力的平衡 课堂达标训练 2021~2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-07-28 13:39:38

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文档简介

第三章
第五节
共点力的平衡
课堂达标训练
一、单项选择题
1.物体受F1、F2、F3三个共点力的作用,下面4组力的组合中,可以使物体处于平衡状态的是(  )
A.F1=9
N、F2=1
N、F3=5
N
B.F1=8
N、F2=3
N、F3=15
N
C.F1=4
N、F2=2
N、F3=10
N
D.F1=6
N、F2=10
N、F3=10
N
2.孔明灯又叫天灯,俗称许愿灯,中国很多地方有放孔明灯的习俗。如图所示,一质量为m的孔明灯升空后与竖直方向夹角为θ斜向上匀速运动,则此孔明灯所受空气的作用力大小是(  )
A.mg      
B.mgtan
θ
C.
D.
3.如图所示,放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用而物体始终保持静止。当力F逐渐减小。物体受到斜面的摩擦力(  )
A.保持不变
B.逐渐减小
C.逐渐增大
D.以上三种均有可能
4.如图所示,光滑半球的半径为R,有一质量为m的小球(球可视为质点)用一细线挂靠在半球上,细线上端通过一个定滑轮,在用力将小球缓慢往上拉的过程中,细线对小球的拉力F大小和小球紧压球面的力F2大小变化情况是(  )
A.两者都变小
B.两者都变大
C.F变小,F2不变
D.F不变,F2变小
5.如图所示,两段等长细线分别连接着两个质量相等的可视为质点的小球a、b,悬挂于O点.现在两个小球上分别加上水平方向的外力,其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F,则此装置平衡时的位置可能是下列哪幅图(  )
6.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有一光滑挡板A,在挡板和斜面之间夹一质量为m的重球B,开始板A处于竖直位置,现使其下端绕O沿逆时针方向缓缓转至水平位置,分析重球B对斜面和对挡板压力的变化情况是(  )
A.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力也逐渐减小
B.对斜面的压力逐渐变大,对挡板的压力则逐渐减小
C.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变小后变大
D.对斜面的压力逐渐减小,对挡板的压力先变大后变小
7.如图所示,有黑白两条毛巾交替折叠放在地面上,白毛巾的中间用绳与墙壁连接着,黑毛巾的中间用手将它拉住,欲将它们分离开来,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速地拉出,需要施加的外力F的大小为(  )
A.2μmg
B.3μmg
C.4μmg
D.5μmg
8.如图所示,两根等长的绳子AB和BC在结点B吊一重物静止,两根绳子与水平方向夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变,将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向,在这一过程中,绳子BC拉力的变化情况是(  )
A.增大
B.先减小后增大
C.减小
D.先增大后减小
9.如图所示,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为(  )
A.2-
B.
C.
D.
10.如图所示,水平地面上有一质量m=20
kg的木箱,木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2,一个小朋友用F=30
N的水平推力推木箱,木箱仍然保持静止,则下列说法正确的是(  )
A.木箱对地面的压力是由于地面发生形变而产生的
B.地面对木箱的作用力的方向是竖直向上的
C.小朋友与地面对木箱的共同作用力的大小是200
N,方向竖直向上
D.小朋友所受的合外力的大小为30
N
11.如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重力为2
N的小球,则小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力(  )
A.大小为2
N,方向平行于斜面向上
B.大小为2
N,方向竖直向上
C.大小为2
N,方向垂直于斜面向上
D.由于杆的形变大小未知,无法确定弹力的方向和大小
二、多项选择题
12.(多选)如图所示,电灯的重力G=10
N,AO绳与顶板间的夹角为45°,BO绳水平,AO绳的拉力为FA,BO绳的拉力为FB,则(  )
A.FA=10
N
B.FA=10
N
C.FB=10
N
D.FB=10
N
13.(多选)如图所示,沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在P点,足球的质量为m,网兜的质量不计。足球与墙壁的接触点为A,悬绳与墙壁的夹角为θ。则(  )
A.悬挂足球的绳子对足球的拉力FT=
B.墙壁对足球的支持力FN=mgtan
θ
C.换上一个长绳,则绳子拉力将增大
D.换上一个长绳,则墙壁对足球的支持力将减小
14.(多选)如图所示,质量分别为mA和mB的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮,A静止在倾角θ为45°的斜面上。已知mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°,系统保持静止。下列说法正确的是(  )
A.细绳对A的拉力将增大
B.A对斜面的压力将减小
C.A受到的静摩擦力不变
D.A受到的合力不变
三、非选择题
15.如图所示,小球的重力为12
N,绳子OA与水平方向的角度为37°,OB水平。sin
37°=0.6,cos
37°=0.8,tan
37°=,求:
(1)绳子OA受到的拉力;
(2)绳子OB受到的拉力。
16.同学们都有过擦黑板的经历。如图所示,一黑板擦(可视为质点)的质量为m=0.2
kg,当手臂对黑板擦的作用力F=10
N且F与黑板面所成角度为53°时,黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(g取10
m/s2,sin
53°=0.8,cos
53°=0.6)
(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ;
(2)若作用力F方向保持不变,当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务?
(3)比较以上两种情况,试判断哪次黑板擦得更干净,并说明理由。
答案与部分解析
一、单项选择题
1.D 
[解析]9
N和1
N的力的最小合力为8
N,与5
N的力的合力不可能为零,故A错误;8
N和3
N的力的最大合力为11
N,与15
N的力的合力不可能为零,故B错误;4
N和2
N的力的最大合力为6
N,与10
N的力的合力不可能为零,故C错误;6
N和10
N的力的合力范围是4~16
N,可能等于10
N,则三个力的合力可能为零,故D正确
2.A 
[解析]孔明灯受到重力和空气的作用力,因为孔明灯匀速运动,所以孔明灯所受重力和空气作用力等大反向,故选项A正确
3.A 
[解析]本题考查物体受力平衡、静摩擦力的特点。物体静止在斜面上,受四个力的作用:重力、斜面的支持力FN、力F及静摩擦力Ff。由受力平衡得Ff=mg
sin
θ,因此F变化,Ff不变,A正确
4.C 
[解析]在小球往上移动的过程中,小球所受的重力不变,拉力F与重力的分力F1大小相等、方向相反,并且随着小球上移,F1与F2的方向均发生变化,此时力的平行四边形的形状变化规律不直观,力随角度变化的关系也难建立。而此处所求的力的变化关系是由于OA段细线缩短引起的,因此可建立与OA线段长度之间的变化关系。设OA段长为L,O点到半球顶的距离为d,△OO′A与力的矢量三角形相似,由此可得==。当小球往上移动时,L减小,d、G和R都不变,因此F1减小(即F减小),F2不变,故C项正确。
5.C.
[解析]设每个球的质量为m,Oa与ab和竖直方向的夹角分别为α、β.以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,
如图甲,根据平衡条件可知,Oa绳的方向不可能沿竖直方向,否则整体的合力不为零,不能保持平衡,由平衡条件得:tan
α=;以b球为研究对象,分析受力情况,如图乙,由平衡条件得:tan
β=,则α<β.故C正确.
6.C.
[解析]分析球的受力,受到重力mg、挡板对球的弹力FA及斜面对球的支持力FB,
如图所示,球处于静止状态,弹力FA与FB的合力F的大小等于重力的大小,方向竖直向上.当挡板下端绕O沿逆时针方向缓慢转至水平位置的过程中,可以看出表示弹力FA的边的长度先变小后变大,即弹力FA先变小后变大;表示支持力FB的边的长度一直变小,即说明FB一直变小.由牛顿第三定律可知,球对挡板的压力先变小后变大,对斜面的压力逐渐减小,C正确.
7.D.
[解析]将黑毛巾匀速拉出,由平衡条件可知拉力F应等于黑毛巾的四个表面所受的摩擦力,摩擦力的大小从上到下依次为μmg、μmg、μmg、μmg,故有F=μmg=5μmg,D正确.
8.B.
[解析]以结点B为研究对象,分析受力情况,根据三力平衡条件知,
绳AB的拉力TAB与绳子BC的拉力TBC的合力与重力大小相等、方向相反.作出绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向过程中多个位置力的合成图,由几何知识得,绳子BC拉力先减小后增大.
9.C 
[解析]当拉力F水平时,受力关系是F=μmg;当拉力方向与水平面成60°角时,受力关系是F
cos
60°=μ(mg-F
sin
60°);联立解得:μ=
10.C
[解析]A错:木箱对地面的压力是由于木箱发生形变产生的.B错:木箱受到重力、支持力、推力、摩擦力的作用,地面对木箱的作用力有支持力和摩擦力,方向不在竖直方向上.C对:小朋友与地面对木箱的合力与木箱重力等大反向.D错:小朋友保持静止,受到的合外力为零.
11.B
[解析]小球受到重力G和弹性杆对小球的弹力F,由于小球处于静止状态,弹力与重力平衡,故弹性杆对小球的弹力方向应竖直向上,大小为F=G=2
N.B正确.
二、多项选择题
12.AD 
[解析]结点O处电灯的重力产生了两个效果,一是沿OA向下的拉紧AO的分力F1,二是沿BO向左的拉紧BO绳的分力F2,画出平行四边形如图所示。
由几何关系得F1==10
N,F2=Gtan
45°=10
N,故FA=F1=10
N,FB=F2=10
N,故A、D正确。
13.BD 
[解析]对足球受力分析如图,
由几何关系可得FT= ①,FN=mgtan
θ ②,所以选项A错误,选项B正确;当换一个长绳后,θ变小,由①式可知绳子的拉力将变小,所以选项C错误;由②式可知墙壁对足球的支持力将减小,所以选项D正确。
14.BD 
[解析]先对B物体受力分析,受重力和拉力,根据共点力平衡条件,有:FT=mBg ①
再对物体A受力分析,受拉力FT′(FT′=FT)、重力GA、支持力FN,静摩擦力F静(可能没有,也有可能沿斜面向上,还有可能沿斜面向下),先假设沿斜面向上,如图:
根据共点力平衡条件,有:
x方向 FT′+F静-mAgsin
θ=0 ②
y方向 FN-mAgcos
θ=0 ③
又FT′=FT
由①式,当θ由45°增加到50°时,细绳对A的拉力不变,故A错误;
由③式,当θ由45°增加到50°时,斜面对物体A的支持力FN将变小,故根据牛顿第三定律,A对斜面的压力将减小,故B正确;
由②式,当θ由45°增加到50°时,斜面对物体A的静摩擦力一定变化,故C错误;
物体A保持静止,合力一直为零,故D正确。
三、非选择题
15. 【答案】(1)20
N (2)16
N
[解析] 以结点O为研究对象,分析受力情况,CO绳对O点的拉力大小等于重力G,即FCO=G。将CO绳的拉力与BO绳的拉力合成,如图所示。
由几何关系得:FAO==
N=20
N,FBO==12×
N=16
N。
16. 【答案】(1)0.5 (2)2
N (3)见解析
[解析] (1)在黑板擦缓慢向上擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析如图甲所示,则
水平方向:Fsin
53°=FN
竖直方向:Fcos
53°=mg+Ff
Ff=μFN
解得Ff=4
N,μ=0.5。
甲      乙
(2)在黑板擦缓慢向下擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析如图乙所示,则
水平方向:F′sin
53°=FN′
竖直方向:F′cos
53°+Ff′=mg
Ff′=μFN′
解得:F′=2
N,Ff′=0.8
N
(3)缓慢向上比缓慢向下擦得更干净。
因为缓慢向上擦时黑板擦与黑板间的摩擦力更大,擦得更干净。