高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應用學業(yè)分層測評 魯科版必修1

力的平衡 平衡條件的應用 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．(多選)下面關于共點力的平衡與平衡條件的說法正確的是 (　　) A．如果物體的運動速度為零，則必處于平衡狀態(tài) B．如果物體的運動速度大小不變，則必處于平衡狀態(tài) C．如果物體處于平衡狀態(tài)，則物體沿任意方向的合力都必為零 D．如果物體受到三個共點力的作用而處于平衡狀態(tài)，則任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反 【解析】　物體運動速度為零時不一定處于靜止狀態(tài)，A錯誤；物體運動速度大小不變、方向變化時，不是做勻速直線運動，一定不是處于平衡狀態(tài)，B錯誤；物體處于平衡狀態(tài)時，合力為零，物體沿任意方向的合力都必為零，C正確；任意兩個共點力的合力與第三個力等大反向、合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，D正確． 【答案】　CD 2．(多選)下列運動項目中的運動員處于平衡狀態(tài)的是(　　) A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時 B．蹦床運動員在空中上升到最高點時 C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi) D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時 【解析】　物體處于平衡狀態(tài)的條件是a＝0，B項中運動員在最高點時v＝0，而a≠0，故不是處于平衡狀態(tài)，B錯誤，A、C、D正確． 【答案】　ACD 3．(多選)下列物體的設計中能增大穩(wěn)度的是(　　) A．不倒翁的下部填充實物，上部空殼 B．賽車有一副“身矮輪寬”的怪模樣 C．凳子將四條腿改為三條腿 D．船的兩頭尖，中間寬 【解析】　不倒翁的結構能降低重心，從而增大穩(wěn)度，A正確；賽車的寬輪胎能增大接觸面，從而增大穩(wěn)度，B正確；C、D不能增大穩(wěn)度． 【答案】　AB 4．(多選)一物體受到3個共點力的作用，下面4組能使物體處于平衡狀態(tài)的是(　　) 【導學號：79750086】 A．F1＝7 N，F(xiàn)2＝8 N，F(xiàn)3＝9 N B．F1＝8 N，F(xiàn)2＝2 N，F(xiàn)3＝1 N C．F1＝7 N，F(xiàn)2＝1 N，F(xiàn)3＝5 N D．F1＝10 N，F(xiàn)2＝10 N，F(xiàn)3＝1 N 【解析】　三個力中某兩個力的合力|F1－F2|≤F12合≤F1＋F2.若另一個力F3的大小在F12合的取值范圍內(nèi)，則這3個力的合力可能為零．物體可能平衡，A、D正確． 【答案】　AD 5．水平桌面上疊放著木塊P和Q，用水平力F推P，使P、Q兩木塊一起沿水平桌面勻速滑動，如圖535所示，下列判斷正確的是 (　　) 圖535 A．P受兩個力，Q受五個力 B．P受三個力，Q受六個力 C．P受四個力，Q受五個力 D．P受四個力，Q受六個力 【解析】　在水平推力的作用下，物體P、Q一起勻速滑動，則對P受力分析：重力與支持力、推力與靜摩擦力．對于Q受力分析：重力、地面支持力、P對Q的壓力、靜摩擦力、地面給Q的滑動摩擦力．因此P受到四個力，Q受到五個力．故C正確． 【答案】　C 6．如圖536所示，一光滑斜面固定在地面上，重力為G的物體在一水平推力F的作用下處于靜止狀態(tài)．若斜面的傾角為θ，則 (　　) 圖536 A．F＝Gcos θ B．F＝Gsin θ C．物體對斜面的壓力FN＝Gcos θ D．物體對斜面的壓力FN＝ 【解析】　物體受力如圖所示： 根據(jù)平衡條件，F(xiàn)、FN′的合力與重力等大反向，則有F＝Gtan θ，F(xiàn)N＝FN′＝，故只有D選項正確． 【答案】　D 7．(多選)兩塊輕質豎直平行板A、B之間夾著一塊重力為6 N的長方體木塊C，如圖537所示，此時A、B對C的壓力均為10 N，若C與A、B之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.4，要將C沿豎直方向從兩板間拉出，并且使C做勻速直線運動，則需對C施加外力F的大小為(　　) 【導學號：79750087】 圖537 A．14 N　　　　　 B．8 N C．2 N D．10 N 【解析】　要考慮將C向上和向下兩種情況勻速拉出．向上勻速拉出時F＝G＋f＝G＋2μN＝14 N，A正確；向下勻速拉出時F＝2μN－G＝2 N，C正確． 【答案】　AC 8．兩個物體A和B，質量分別為M和m，用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖538所示，不計摩擦力，A對繩的作用力的大小與地面對A的作用力的大小分別為(　　) 圖538 A．mg，(M－m)g B．mg，Mg C．(M－m)g，Mg D．(M－m)g，(M－m)g 【解析】　先研究B，B受重力mg和繩的拉力T，B處于平衡狀態(tài)，故T＝mg，即B對繩的拉力大小等于mg.再分析繩受力，A拉繩的力與B拉繩的力是一對平衡力，因此A對繩的作用力的大小也是mg.再分析A，A受向下的重力Mg，繩、地面對A的向上的力為T′、N，列平衡方程得T′＋N＝Mg，所以N＝Mg－T′，即N＝(M－m)g. 【答案】　A [能力提升] 9．(多選)小船用繩索拉向岸邊，如圖539所示，設船在水中運動時水的阻力大小不變，那么在小船勻速靠岸的過程中，下列說法正確的是 (　　) 圖539 A．繩子的拉力T不斷增大 B．繩子的拉力T不變 C．船的浮力減小 D．船的浮力增大 【解析】　小船受四個力的作用而勻速前進． 水平方向：F′＝Tcos θ， 豎直方向：Tsin θ＋F?。絤g 當θ角增大時，由于阻力F′不變，則拉力T增大，浮力F浮減?。? 【答案】　AC 10．(多選)如圖5310所示，質量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動(m1在地面上，m2在空中)，力F與水平方向成θ角．則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是 (　　) 圖5310 A．N＝m1g＋m2g－Fsin θ B．N＝m1g＋m2g－Fcos θ C．f＝Fcos θ D．f＝Fsin θ 【解析】　選整體為研究對象，在水平方向整體受摩擦力f和F在水平方向的分力，根據(jù)平衡條件得f＝Fcos θ，所以選項C正確，選項D錯誤；在豎直方向受支持力N、重力和F在豎直方向的分力，根據(jù)平衡條件得N＝m1g＋m2g－Fsin θ，所以選項A正確，選項B錯誤． 【答案】　AC 11．沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個足球掛在A點，如圖5311所示，足球的質量為m，網(wǎng)兜的質量不計，足球與墻壁的接觸點為B，懸繩與墻壁的夾角為α，求懸繩對球的拉力和墻壁對球的支持力． 圖5311 【解析】　法一：用合成法． 取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，它們受重力G＝mg、墻壁的支持力N和懸繩的拉力T三個共點力作用而平衡．由共點力平衡的條件可知，N和T的合力F與G大小相等、方向相反，即F＝G，作平行四邊形如圖所示．由三角形知識得：N＝Ftan α＝mgtan α，T＝＝. 法二：用分解法． 取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，其受重力G＝mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T，如圖所示，將重力分解為F′1和F′2.由共點力平衡條件可知，N與F′1的合力必為零，T與F′2的合力也必為零， 所以N＝F′1＝mgtan α，T＝F′2＝. 法三：用正交分解法求解． 取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，受三個力作用，重力G＝mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T，如圖所示，取水平方向為x軸，豎直方向為y軸，將T分別沿x軸和y軸方向進行分解．由平衡條件可知，在x軸和y軸方向上的合力Fx合和Fy合應分別等于零，即 Fx合＝N－Tsin α＝0① Fy合＝Tcos α－G＝0② 由②式解得：T＝＝ 代入①式得：N＝Tsin α＝mgtan α. 【答案】　　mgtan α 12．如圖5312所示，重為500 N的人通過跨過定滑輪的輕繩牽引重為200 N的物體，當繩與水平面成60角時，物體靜止．不計滑輪與繩的摩擦，求地面對人的支持力和摩擦力的大?。? 圖5312 【解析】　人與物體靜止，所受合力皆為零，對物體受力分析得，繩的拉力F1＝200 N；對人受力分析，人受四個力作用，重力G、拉力F1、支持力FN、摩擦力Ff，根據(jù)平衡條件可得： 水平方向：Ff＝F1cos 60＝200 N＝100 N， 豎直方向：FN＝G－F1sin 60＝ N＝100(5－) N. 【答案】　100(5－) N　100 N