2024-2025學(xué)年高中物理強(qiáng)化訓(xùn)練2平衡條件的應(yīng)用含解析魯科版必修1

PAGE5-重難強(qiáng)化訓(xùn)練(二)平衡條件的應(yīng)用(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分．1～6為單選，7～9為多選)1．如圖所示，物體A放在物體B上，物體B為一個(gè)斜面體，且放在粗糙的水平地面上，A、B均靜止不動(dòng)，則物體B的受力個(gè)數(shù)為()A．2B．3C．4D．5C[對(duì)物體A受力分析，如圖a所示；由于A、B均靜止，故可將A、B視為一個(gè)整體，其水平方向無(wú)外力作用，B相對(duì)地面也就無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故地面對(duì)B無(wú)摩擦力，受力如圖b所示；對(duì)物體B受力分析，如圖c所示，共有四個(gè)力，選項(xiàng)C正確．a(chǎn)bc]2．如圖所示，有一只重為G的蜻蜓在空中沿虛線方向勻速直線飛行，在此過(guò)程中，蜻蜓受到空氣對(duì)它作用力的方向是()A．a(chǎn)方向 B．b方向C．c方向 D．d方向A[蜻蜓做勻速直線運(yùn)動(dòng)，蜻蜓受重力和空氣的作用力而平衡，所以空氣對(duì)蜻蜓的作用力豎直向上，即沿a方向．故選A．]3．如圖所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，假如把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，則此過(guò)程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的改變狀況是()A．F1先增大后減小，F(xiàn)2始終減小B．F1先減小后增大，F(xiàn)2始終減小C．F1和F2都始終減小D．F1和F2都始終增大B[小球受力如圖甲所示，因擋板是緩慢移動(dòng)，所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在移動(dòng)過(guò)程中，此三力(重力、斜面的支持力N、擋板的彈力F)組成一矢量三角形的改變狀況如圖乙所示(重力大小、方向均不變，斜面對(duì)其支持力方向始終不變)，由圖可知此過(guò)程中斜面對(duì)小球的支持力不斷減小，擋板對(duì)小球彈力先減小后增大，再由牛頓第三定律知B對(duì)．]甲乙4．質(zhì)量為m的物體放在傾角為30°的斜面上，在平行斜面對(duì)下的力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，下列關(guān)于斜面對(duì)物體摩擦力大小的說(shuō)法，不正確的是()A．肯定大于F B．肯定等于F＋eq\f(\r(3),2)mgC．可能等于mg D．可能等于2mgB[設(shè)斜面對(duì)物體的摩擦力的大小為f，對(duì)物體受力分析可知，f的方向沿斜面對(duì)上，依據(jù)平衡條件可得，F(xiàn)＋mgsin30°＝f，由于F的大小不確定，故B選項(xiàng)不正確，選B選項(xiàng)．]5．彈性輕繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一個(gè)物體，物體靜止在水平地面上的B點(diǎn)，并對(duì)水平地面有壓力，O點(diǎn)的正下方A處有一垂直于紙面的光滑桿，如圖所示，OA為彈性輕繩的自然長(zhǎng)度，現(xiàn)在用水平力使物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，在這一過(guò)程中，物體所受水平面的摩擦力的大小的改變狀況是()A．先變大后變小 B．先變小后變大C．保持不變 D．條件不夠充分，無(wú)法確定C[假設(shè)彈性輕繩和水平方向夾角為θ，lAB＝x，則彈性輕繩的伸長(zhǎng)量為eq\f(x,sinθ)，彈性繩的彈力T＝eq\f(kx,sinθ)，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，豎直方向Tsinθ＋N＝mg，得N＝mg－Tsinθ，物體沿水平面運(yùn)動(dòng)過(guò)程摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，f＝μN(yùn)＝μmg－μTsinθ＝μmg－μkx，滑動(dòng)摩擦力和夾角無(wú)關(guān)，故選C選項(xiàng)．]6．如圖所示，輕彈簧的一端與物塊P相連，另一端固定在木板上．先將木板水平放置，并使輕彈簧處于拉伸狀態(tài)．緩慢抬起木板的右端，使傾角漸漸增大，直至物塊P剛要沿木板向下滑動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，物塊P所受靜摩擦力的大小改變狀況是()A．先減小后增大 B．先增大后減小C．始終增大 D．保持不變A[設(shè)輕彈簧對(duì)物塊P的彈力大小始終為F，物塊P的質(zhì)量為m，木板的傾角為θ，在緩慢抬起木板右端的過(guò)程中，對(duì)物塊P受力分析并依據(jù)平衡條件可知，當(dāng)sinθ＜eq\f(F,mg)時(shí)，物塊P所受靜摩擦力方向沿木板表面對(duì)下，其大小f＝F－mgsinθ，f會(huì)隨著θ的增大而減小；當(dāng)sinθ＝eq\f(F,mg)時(shí)，f＝0；當(dāng)sinθ＞eq\f(F,mg)時(shí)，物塊P所受靜摩擦力方向沿木板表面對(duì)上，其大小f＝mgsinθ－F，f會(huì)隨著θ的增大而增大．綜上分析，f會(huì)先減小后增大，故A選項(xiàng)正確．]7．如圖所示，傾角為θ的斜面體C置于水平面上，B置于斜面上，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)．則()A．物塊B、C間的摩擦力可能為零B．斜面體C受到水平面對(duì)它的摩擦力肯定為零C．水平面對(duì)C的支持力與B、C的總重力大小相等D．不論B、C間摩擦力的大小、方向如何，水平面對(duì)C的摩擦力方向肯定向左AD[假如A的重力恰好等于B的重力沿斜面對(duì)下的分力，則B、C間的摩擦力為零，故A選項(xiàng)正確；把B、C視為一個(gè)整體，整體受四個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，即重力，水平面的彈力，細(xì)繩斜向右上方的拉力，水平面對(duì)C水平向左的摩擦力，依據(jù)正交分解法，水平面對(duì)C的支持力小于B、C的總重力，故B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．]8．如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平地面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長(zhǎng)度不同．下列說(shuō)法正確的有()A．三條繩中的張力都相等B．桿對(duì)地面的壓力大于自身重力C．繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零D．繩子拉力的合力與桿的重力是一對(duì)平衡力BC[桿靜止在水平地面上，則桿受到重力、三條繩子的拉力和地面對(duì)它的支持力．依據(jù)平衡條件，則三條繩的拉力的合力豎直向下，故繩子對(duì)桿的拉力在水平方向的合力為零．桿對(duì)地面的壓力大小等于桿的重力與三條繩的拉力的合力之和，選項(xiàng)B、C正確．由于三條繩長(zhǎng)度不同，即三條繩與豎直方向的夾角不同，所以三條繩上的張力不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．繩子拉力的合力與桿的重力方向相同，因此兩者不是一對(duì)平衡力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]9．如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，在O點(diǎn)懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)保持靜止．f表示木塊與擋板間摩擦力的大小，N表示木塊與擋板間正壓力的大?。魮醢彘g的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止，且O1、O2始終等高，則()A．f變小 B．f不變C．N變小 D．N變大BD[以兩個(gè)木塊m和重物M整體作為探討對(duì)象，在豎直方向上，f＝eq\f(2m＋M,2)g，與擋板間的距離無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤，B正確；如圖所示，以軸O點(diǎn)為探討對(duì)象，桿對(duì)軸O的作用力為F＝eq\f(Mg,2cosθ)，再以木塊m為探討對(duì)象，擋板對(duì)木塊的正壓力N＝F′sinθ＝Fsinθ＝eq\f(Mgtanθ,2)，當(dāng)擋板間的距離稍許增大時(shí)，θ增大，N增大，C錯(cuò)誤，D正確．]二、非選擇題(本題共3小題，共46分)10．(15分)如圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在固定的光滑斜面上，設(shè)小球質(zhì)量m＝1kg，斜面傾角α＝30°，細(xì)繩與豎直方向夾角θ＝30°．求細(xì)繩對(duì)小球拉力的大小．(g取10m/s2)解析：以小球?yàn)樘接憣?duì)象，受力分析如圖所示．F＝mg，Tcos30°＝eq\f(1,2)F解得T＝eq\f(\f(1,2)mg,cos30°)＝eq\f(\f(1,2)×1×10,\f(\r(3),2))N＝eq\f(10\r(3),3)N．答案：eq\f(10\r(3),3)N11．(15分)如圖所示，用繩AC和BC吊起一重物，繩與豎直方向的夾角分別為30°和60°，AC繩能承受的最大拉力為150N，而BC繩能承受的最大拉力為100N，求重物的最大重力不能超過(guò)多少？解析：重物靜止，依據(jù)共點(diǎn)力平衡可得TACsin30°＝TBCsin60°TACcos30°＋TBCcos60°＝G由以上兩式可得，當(dāng)TBC＝100N時(shí)，TAC＝173.2N＞150N而當(dāng)TAC＝150N時(shí)，TBC＝86.6N＜100N將TAC＝150N，TBC＝86.6N代入平衡方程解得G＝173.2N所以重物的最大重力不能超過(guò)173.2N．答案：173.2N12．(16分)如圖所示，在水平粗糙橫桿上，有一質(zhì)量為m的小圓環(huán)A，用一細(xì)線懸吊一個(gè)質(zhì)量為m的球B．現(xiàn)用一水平拉力緩慢地拉起球B，使細(xì)線與豎直方向成37°角，此時(shí)環(huán)A仍保持靜止．求：(1)此時(shí)水平拉力F的大小；(2)橫桿對(duì)環(huán)的支持力的大小；(3)桿對(duì)環(huán)的摩擦力．解析：(1)取小