2020秋物理第一册课后作业：3-5 共点力的平衡含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020秋物理新教材人教版必修第一册课后作业：3-5共点力的平衡含解析eq\o（\s\up7(限时：45分钟），\s\do5（）)一、单项选择题1.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示,以下说法正确的是（A)A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不为零D．人受到的合外力方向与速度方向相同解析：因人随扶梯匀速运动，处于平衡状态，合外力一定为零，C、D项错；人所受的重力与支持力相等,合力为零，不可能有摩擦力，若有摩擦力，F合一定不等于零，这与物体的运动状态不符，故A对，B错．2．一个质量为3kg的物体，被放置在倾角α＝30°的固定光滑斜面上，在如图所示的甲、乙、丙三种情况下，物体能处于平衡状态的是（g＝10m/s2)（B）A．仅甲图B．仅乙图C．仅丙图D．甲、乙、丙图解析:物体受三个力的作用,重力、支持力、拉力．重力沿斜面向下的分力大小为15N,故只有乙图中能保持平衡,选项B正确．3．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点．设滑块所受支持力为N，OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是(A)A．F＝eq\f(mg,tanθ) B．F＝mgtanθC．N＝eq\f(mg,tanθ） D．N＝mgtanθ解析：对小滑块进行受力分析,如图所示,将N沿水平方向和竖直方向进行分解，根据平衡条件列方程．水平方向有Ncosθ＝F竖直方向有Nsinθ＝mg联立解得F＝eq\f(mg,tanθ），N＝eq\f(mg,sinθ)。4．如图所示,用轻绳系住一个小球，放在倾角为θ的光滑斜面上，当轻绳由水平方向逐渐向上缓慢偏移时，小球仍保持静止状态，则轻绳上的拉力将(D)A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大解析：如图所示,对小球进行受力分析知:小球受三个力的作用而保持平衡,且拉力T和支持力N的合力与重力G平衡，即拉力T和支持力N的合力保持不变．因为支持力始终是与斜面垂直的，所以支持力的方向不变．根据几何知识，点到线的垂线段最短，当拉力T的方向和支持力的方向相垂直时,拉力取得最小值，所以当轻绳向上缓慢偏移时，拉力先减小后增大，选项A、B、C错，选项D正确．5。如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千．某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变．木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后(A）A．F1不变，F2变大B．F1不变,F2变小C．F1变大，F2变大D．F1变小，F2变小解析:如果维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持两轻绳等长且悬挂点不变，根据物体的平衡条件可知,木板静止时，木板受到的合外力始终为零,因此木板所受合力的大小F1始终不变,由力的平行四边形定则可知，当两绳的合力大小不变,在剪短轻绳后，由于悬点不变，使两绳之间的夹角变大,而合力不变，所以两绳上的分力F2变大，由此可知A正确．二、多项选择题6．如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面上,m2在空中），力F与水平方向成θ角．则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是（AC）A．N＝m1g＋m2g－Fsinθ B．N＝m1g＋m2g－FcosθC．f＝Fcosθ D．f＝Fsinθ解析：选整体为研究对象，在水平方向整体受摩擦力f和F在水平方向的分力，根据平衡条件得f＝Fcosθ,所以选项C正确，选项D错误;在竖直方向受支持力N、重力和F在竖直方向的分力，根据平衡条件得N＝m1g＋m2g－Fsinθ,所以选项A正确,选项B错误．7．如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中(BD）A．水平拉力的大小可能保持不变B．M所受细绳的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加解析：如图所示，以物块N为研究对象，它在水平向左拉力F作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F逐渐增大，绳子拉力T逐渐增大；对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上，则随着绳子拉力T的增加，摩擦力f可能先减小后增加．故本题选BD.三、非选择题8．如图所示,质量为m的物体在与竖直方向成θ角的推力F作用下，沿竖直墙壁向上匀速运动．若物体与墙面间的动摩擦因数为μ，试求F的大小．解析:物体的受力如图所示．由共点力的平衡条件，沿水平方向FN－Fsinθ＝0，沿竖直方向Fcosθ＝mg＋Ff，又Ff＝μFN，解得F＝eq\f（mg,cosθ－μsinθ）.答案:eq\f（mg，cosθ－μsinθ)9．如图所示，用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°,AC绳能承受的最大拉力为150N，而BC绳能承受的最大拉力为100N，求物体最大重力不能超过多少．解析：重物静止，建立沿水平方向、竖直方向的坐标轴，将各力分解如图，可得:FTACsin30°＝FTBCsin60°①FTACcos30°＋FTBCcos60°＝G②由以上两式解得：当FTBC＝100N时，FTAC＝173.2N而当FTAC＝150N时，FTBC＝86。6N〈100N将FTAC＝150N，FTBC＝86.6N代入②式解得G＝173。2N所以重物的最大重力不能超过173。2N。答案：173。2N10。如图所示，质量M＝2eq\r(3)kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m＝eq\r(3）kg的小球B相连．今用跟水平方向成α＝30°角的力F＝10eq\r（3）N,拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中A、B相对位置保持不变,取g＝10m/s2.求:(1）运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ.解析：(1）设轻绳对B的拉力为FT，以小球为研究对象，分析受力，作出受力图如图甲，由平衡条件可得：Fcos30°＝FTcosθ，Fsin30°＋FTsinθ＝mg代入解得，FT＝10eq\r(3)N,tanθ＝eq\f（\r(3)，3），即θ＝30°.(2）以木块和小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图乙．由平衡条件得Fcos30°＝fFN＋Fsin30°＝（M＋m)g，又f＝μFN解得μ＝eq\f（Fcos30°，M＋mg－Fsin30°）＝eq\f（\r（3）,5).答案：（1）θ＝30°(2)μ＝eq\f（\r(3),5)11.如图所示，绳OC与竖直方向成30°角，O为质量不计的光滑滑轮，已知物体B重1000N,物体A重400N,物体A、B均静止，求：(1）物体B所受摩擦力大小；（2)OC绳的拉力大小．解析：（1）对滑轮O进行受力分析,由于OA、OB绳上的拉力大小相等，OC的拉力与OA、OB两个拉力的合力平衡,合力在∠BOA的角平分线所在的直线上，所以BO与竖直方向的夹角为60°，与水平方向的夹角为30°。对物体A,拉力和重力平衡，则有FT＝GA＝400N对物体B，摩擦力等于拉力的水平分量，则有f＝FTcos30°＝200eq\r(3）N。(2)对滑轮O,OC绳