2024年新教材高中物理第三章相互作用-力5共點(diǎn)力的平衡檢測含解析新人教版必修第一冊

PAGEPAGE7共點(diǎn)力的平衡【基礎(chǔ)鞏固】1.一架無人機(jī)執(zhí)行航拍任務(wù)時正沿虛線朝斜向下方向勻速運(yùn)動.用G表示無人機(jī)重力,F表示空氣對它的作用力.下列四幅圖中能表示此過程中無人機(jī)受力狀況的是 ()ABCD答案:B2.如圖所示,重力為G的小球固定在一輕質(zhì)細(xì)鋼絲下端,鋼絲能繞懸掛點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動.整個裝置能自動隨著風(fēng)的轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)動(即風(fēng)對小球的作用力總是在圖示平面內(nèi)).無風(fēng)時鋼絲自然下垂,若某段時間內(nèi)在恒定水平風(fēng)力F的作用下,鋼絲偏離豎直方向的角θ=30°,此時鋼絲上的拉力為FT.關(guān)于重力G、風(fēng)力F和拉力FT的大小關(guān)系,下列說法正確的是 ()A.G最小 B.F最小 C.FT最小 D.G最大答案:B3.在修建高速馬路的路基時,允許的邊坡傾角最大值叫作“自然休止角”,假如邊坡傾角超過自然休止角θ會導(dǎo)致路基不穩(wěn)定.關(guān)于θ與土壤顆粒之間的動摩擦因數(shù)μ的關(guān)系,下列說法正確的是(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) ()A.tanθ>μ B.tanθ<μC.tanθ=μ D.θ與μ無關(guān)答案:C4.如圖所示,電燈懸于兩壁之間,保持O點(diǎn)及繩OB的位置不變,而將繩端A點(diǎn)向上移動(繩OA長度可調(diào)),則 ()A.繩OA所受的拉力漸漸增大B.繩OA所受的拉力漸漸減小C.繩OA所受的拉力先增大后減小D.繩OA所受的拉力先減小后增大答案:D5.如圖所示,一質(zhì)量為m的沙袋用不行伸長的輕繩懸掛在支架上,一隊員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起,使繩與豎直方向的夾角為θ=30°,且繩繃緊,重力加速度為g,則該隊員對沙袋施加的作用力大小為 ()A.12mg B.32mg C.33mg答案:A6.(多選)如圖所示,建筑工人通過由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組將一重物緩慢吊起,在此過程中,不計滑輪與繩的重力及摩擦,則 ()A.繩子的拉力漸漸變大B.繩子的拉力先變大后變小C.人對地面的壓力漸漸變小D.人對地面的壓力漸漸變大答案:AC7.物體A在水平力F=400N的作用下,沿傾角θ=53°的斜面勻速下滑,如圖所示.物體A受的重力G=400N,求斜面對物體A的支持力的大小和A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.sin53°=0.8,cos53°=0.6.解析:對A進(jìn)行受力分析,A受到重力、水平力F、支持力、摩擦力,共四個力作用,如圖所示,Ff=μFN.依據(jù)正交分解可得在沿斜面方向上:Gsin53°=Fcos53°+Ff,在垂直斜面方向上:FN=Gcos53°+Fsin53°,聯(lián)立可得FN=560N,μ=17答案:560N1【拓展提高】8.科技正在不斷地變更著我們的生活,圖甲是一款放在水平桌面上的手機(jī)支架,其表面采納了納米微吸材料,用手觸碰無粘感,接觸到平整光滑的硬物體時,會牢牢吸附在物體上.圖乙是手機(jī)靜止吸附在該手機(jī)支架上的側(cè)視圖,若手機(jī)的重力為G,下列說法正確的是 ()甲乙A.手機(jī)受到的支持力大小為GcosθB.手機(jī)受到的摩擦力大小大于GsinθC.手機(jī)支架對手機(jī)的作用力方向豎直向上D.手機(jī)支架對手機(jī)的作用力大小為Gsinθ解析:手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,依據(jù)平衡條件可知,在垂直支架方向有FN=Gcosθ+F吸,FN大于Gcosθ,故選項(xiàng)A錯誤;在平行斜面方向有Ff=Gsinθ,故選項(xiàng)B錯誤;手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,受到重力和支架對手機(jī)的作用力,依據(jù)平衡條件可知,支架對手機(jī)的作用力大小等于手機(jī)的重力,方向與重力方向相反,豎直向上,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤.答案:C9.如圖所示,加裝“愛護(hù)器”的飛機(jī)在空中發(fā)生事故失去動力時,上方的著陸傘就會自動彈出.已知一根傘繩能承重2940N,傘綻開后傘繩與豎直方向的夾角為30°,飛機(jī)的質(zhì)量約為30t.忽視其他因素,僅考慮當(dāng)飛機(jī)處于平衡狀態(tài)時,著陸傘的傘繩至少所需的根數(shù)最接近于(圖中只畫出了2根傘繩) ()A.120 B.90 C.60 D.30解析:設(shè)至少須要n根傘繩,每根傘繩的拉力F等于2940N,飛機(jī)受力平衡,將每根繩子的拉力沿著水平和豎直方向正交分解,如圖所示.則依據(jù)平衡條件,有nFcos30°=G,解得n≈118,則著陸傘的傘繩至少所需的根數(shù)最接近120根,選項(xiàng)A正確.答案:A10.如圖所示,跳水運(yùn)動員在走板時,從跳板的a端緩慢走到b端,跳板漸漸向下彎曲,在此過程中,該運(yùn)動員對跳板的 ()A.壓力不斷增大 B.摩擦力不斷增大C.作用力不斷增大 D.作用力不斷減小解析:本題是動態(tài)平衡問題,要選擇好探討對象,分析受力狀況,明確各力與夾角間的關(guān)系,再依據(jù)夾角的變更確定各力的變更.以運(yùn)動員為探討對象,由平衡條件知,跳板對運(yùn)動員的支持力FN=mgcosα,摩擦力Ff=mgsinα,α是跳板與水平方向的夾角.隨著α的增大,FN減小,Ff增大.由牛頓第三定律知,運(yùn)動員對跳板的壓力減小,摩擦力增大,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確.跳板對運(yùn)動員的作用力是支持力和摩擦力的合力,與重力等大反向,則跳板對運(yùn)動員的作用力保持不變,所以運(yùn)動員對跳板的作用力保持不變,故選項(xiàng)C、D均錯誤.答案:B11.如圖所示,一個內(nèi)表面粗糙的半圓形軌道固定于水平面上,O點(diǎn)為軌道最低點(diǎn).一個可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從圖示位置P點(diǎn)緩慢滑下,假如滑塊經(jīng)過PO間的每一位置時都處于平衡狀態(tài),則滑塊在從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)過程中 ()A.軌道對滑塊的彈力漸漸增大B.軌道對滑塊的彈力漸漸減小C.軌道對滑塊的摩擦力漸漸增大D.滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)到處相同解析:設(shè)物體所在的位置圓弧切線與水平方向的夾角為θ,以物體為探討對象進(jìn)行受力分析如圖所示.重力垂直于切面對下的分力大小等于支持力,即FN=mgcosθ,θ越來越小,支持力越來越大,依據(jù)牛頓第三定律可知壓力越來越大,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤.軌道對滑塊的摩擦力大小為Ff=mgsinθ,θ越來越小,則摩擦力越來越小;依據(jù)Ff=μFN可知μ=FfFN=tanθ答案:A【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.如圖所示,質(zhì)量為m1的物體通過3段輕繩懸掛,3段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OB水平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為m2的人相連,輕繩OA與豎直方向的夾角θ=37°,物體及人均處于靜止?fàn)顟B(tài).已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.(1)輕繩OA、OB的拉力分別是多大?(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若人的質(zhì)量m2=60kg,人與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,則欲使人在水平面上不滑動,物體的質(zhì)量m1最大不能超過多少?解析:(1)以結(jié)點(diǎn)O為探討對象,受力分析如圖甲所示.將FOA沿水平方向和豎直方向分解,由平衡條件得FOB=FOAsinθ,FOAcosθ=FOC,又FOC=m1g,聯(lián)立得FOA=m1gcosθ=5FOB=m1gtanθ=34m1g甲乙(2)人水平方向受到OB繩的拉力和水平面的