高中物理-3-5-共点力的平衡条件规范训练-粤教版必修.doc

【创新设计】2013-2014学年高中物理（粤教版）必修一：3-5 共点力的平衡条件
(时间：60分钟)　　　　　　　　　　　　　　　　

知识点一　平衡状态
1．(单选)物体静止放置在粗糙斜面上，斜面对物体的作用力的方向是
(　　)．
A．垂直斜面向上 B．可能沿斜面向下
C．竖直向上 D．无法判断
解析　物体受三个力作用：重力G、斜面对物体的支持力F1和沿斜面向上的摩擦力F2，三力合力为零，F1和F2的合力F即斜面对物体的作用力与重力等值反向，所以F竖直向上，故正确答案为C.
答案　C[
2．(双选)下列物体中处于平衡状态的是 (　　)．
A．静止在粗糙斜面上的物体
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．做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间
解析　在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则该物体必同时具有以下两个特点：从运动状态来说，物体保持静止或者匀速直线运动，加速度为零；从受力情况来说，合力为零．物体在某一时刻的速度为零，并不等同于这个物体保持静止，如果物体所受的合力不为零，它的运动状态就要发生变化，在下一个瞬间就不再是静止的了，所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合外力和加速度判断，而不能认为物体某一时刻速度为零就是处于平衡状态，本题的正确选项应为A、C.
答案　AC
知识点二　平衡条件应用
3．(单选)如图3－5－10所示，一物块置于水平地面上．当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动．若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为 (　　)

图3－5－10
A.－1 B．2－
C.－ D．1－
解析　由平衡条件F合＝0，在F1拉物体时
F1cos 60°－μ(mg－F1sin 60°)＝0 ①
在F2推物体时，
F2cos 30°－μ(mg＋F2sin 30°)＝0 ②
由题意知，F1＝F2 ③
由①②③联立解得：μ＝2－，故选B.
答案　B
4．(双选)将重为20 N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上，用力F作用于该物体上，物体处于静止状态，则(F方向沿斜面向上) (　　)．
A．F＝5 N时，物体受到的静摩擦力为5 N，方向沿斜面向上
B．F＝15 N时，物体受到的静摩擦力为5 N，方向沿斜面向上
C．F＝10 N时，物体受的静摩擦力为零
D．无论F多大，物体总受到静摩擦力
解析　重力沿斜面向下的分力：mgsin 30°＝10 N
则当F＝5 N时，F＋f＝mgsin 30°＝10 N
故f＝5 N，方向向上
当F＝15 N时，f＋mgsin 30°＝F，f＝5 N，方向沿斜面向下
当F＝10 N时，F＝mgsin 30°，f＝0
故答案A、C正确．[答案　AC

图3－5－11
5．(双选) 如图3－5－11所示，物体质量为m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，若要使物体沿着墙匀速运动，则外力F的大小可以是
(　　)．
A．mg/sin α
B．mg/(cos α－μsin α)
C．mg/(sin α－μcos α)[
D．mg/(sin α＋μcos α)
解析　

当物体沿墙向下运动时，分析物体受力如图所示，把F沿竖直和水平方向正交分解．
水平方向 Fcos α＝FN
f＝μFN＝μFcos α
竖直方向　mg＝Fsin α＋μFcos α，
F＝
同理，当物体沿墙向上运动时，所受摩擦力方向向下．
mg＋μFcos α＝Fsin α，F＝.
答案　CD

图3－5－12
6．如图3－5－12所示，气球重10 N，空气对其浮力为16 N．由于受水平方向的风力的影响，系气球的绳子与水平面成θ＝60°角．由此可知，绳子的拉力大小为________N，水平方向的风力大小为________ N.
解析　

气球受力如图所示．
竖直方向：F浮＝mg＋Fcos 30°，
得F＝4 N
水平方向：F风＝Fsin 30°＝2 N.
答案　4 　2
知识点三　动态问题分析
7.

图3－5－13
(双选)如图3－5－13所示，某人在岸边用绳牵引小船匀速靠岸的过程中，若水对船的阻力不变，则 (　　)．
A．绳子拉力不断增大
B．绳子拉力始终不变
C．船受到的浮力不断减小
D．船受到的合力不断减小

解析　

船受力分析如右图所示
在水平方向上：Fsin θ＝f
在竖直方向上：Fcos θ＋F浮＝mg
其中θ逐渐减小
故F增大，F浮减小．
答案　AC
8.

图3－5－14
(双选)如图3－5－14所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动，而保持O点的位置不变，则A点向上移动时 (　　)．
A．绳OB的拉力逐渐增大
B．绳OB的拉力逐渐减小
C．绳OA的拉力先增大后减小
D．绳OA的拉力先减小后增大

解析　

该题是动态平衡问题，处理这类问题要牢记一点，取结点O为研究对象，绳OA、OB的拉力的合力F合与灯的重力G大小相等方向相反，始终不变，由平行四边形法则画出矢量图如右图．
由图可知：在A点上移的过程中，F1先变小后增大，F2一直减小，所以答案B、D正确．
答案　BD
9．(单选)

图3－5－15
有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑．AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图3－5－15所示)．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力T的变化情况是(　　)．
A．FN不变，T变大 B．FN不变，T变小
C．FN变大，T变大 D．FN变大，T变小
解析　把PQ看成一个整体，在竖直方向始终有FN＝2mg，所以移动前后，FN不变．隔离分析Q，设绳与竖直杆间的夹角为α，则有：Tcos α＝mg
当P环向左移一小段距离后，α变小，cos α变大
故T变小．
答案　B

10.

图3－5－16
(单选)如图3－5－16所示，A、B是两根竖直立在地上的木桩，轻绳系在两木桩上不等高的P、Q两点，C为光滑的质量不计的滑轮，下面悬挂着重物G，现保持结点P的位置不变，当Q点的位置变化时，轻绳的张力大小的变化情况是
(　　)．
A．Q点上下移动时，张力不变
B．Q点向上移动时，张力变大
C．Q点向下移动时，张力变小
D．条件不足，无法判断
解析　滑轮轻质且光滑，两侧细绳的拉力大小相等，设两绳夹角为θ，则有：2Fcos＝mg
且d＝Lpc·sin＋LCQsin＝L·sin[
其中L为PQ绳全长，d为A、B两木桩间距离
有sin＝
故θ角一定，相应地，绳子中的张力大小不随Q点上下移动而改变．
答案　A

11.

图3－5－17
如图3－5－17所示，放在长木板上的木块质量为m，当木板与水平方向夹角为α时，木块静止在长木板上．
(1)求此时木块所受的弹力和摩擦力各多大？
(2)当把长木板的倾角增大到θ(θ＞α)时，木块刚好沿长木板匀速下滑，求木块和木板之间的动摩擦因数．
解析　
[

(1)木块受力情况如图所示，根据重力的作用效果把重力分解为F1、F2.由二力平衡可得FN＝F2＝mgcos α，f＝F1＝mgsin α.
(2)当倾角增大到θ时，木块刚好匀速下滑，木块受力情况仍如右图所示．由二力平衡可得：在沿斜面的方向上f＝F1＝mgsin θ，在垂直斜面的方向上FN＝F2＝mgcos θ，可得μ＝＝tan θ.
答案　(1)mgcos α　mgsin α　(2)tan θ
12．如图3-5-18所示，A、B两个物体的质量都是1 kg，现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动．已知A、B之间的动摩擦因数μAB＝0.1，B与地面间的动摩擦因数μB地＝0.2.g＝10 m/s2.则两个物体在匀速运动的过程中，

图3-5-18
(1)对A、B分别画出完整的受力分析．
(2)A、B之间的摩擦力大小为多少．
(3)拉力F的大小为多少．
解析　(1)以A为研究对象，A受到重力、支持力作用；
以B为研究对象，B受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B的滑动摩擦力作用；如图．

(2)对A：由二力平衡可知A、B之间的摩擦力为0.
(3)以A、B整体为研究对象，

由于两物体一起做匀速直线运动，
所以受力如图．
水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力，
即F＝Ff＝μB地FNB，
而FNB＝GB＋GA，
所以F＝0.2×(1×10＋1×10)N＝4 N
答案　(1)见解析图　(2)0　(3)4 N