2024-2025学年高中物理第5章力与平衡第3节力的平衡第4节平衡条件的应用作业含解析鲁科版必修1

PAGE5-力的平衡平衡条件的应用(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是()A．质点肯定不受力的作用B．质点肯定没有加速度C．质点肯定做匀速直线运动D．质点肯定保持静止B[处于平衡状态的物体，合力为零，物体可以受力的作用，只是合力是零，所以A错误；处于平衡状态的物体，合力为零，由牛顿其次定律可知，物体的加速度为零，所以B正确；平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态，物体可以保持静止，所以C错误；平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态，物体可以做匀速直线运动，所以D错误．]2．如图所示，一只蜗牛沿着葡萄枝缓慢爬行，若葡萄枝的倾角为α，则葡萄枝对重为G的蜗牛的作用力为()A．Gsinα B．GcosαC．G D．小于GC[蜗牛受到竖直向下的重力和葡萄枝的作用力，两力平衡，等大反向，所以葡萄枝对蜗牛的作用力大小等于G，故C正确．]3．(多选)下列物体的设计中能增大稳度的是()A．不倒翁的下部填充溢物，上部空壳B．赛车有一副“身矮轮宽”的怪模样C．凳子将四条腿改为三条腿D．船的两头尖，中间宽AB[不倒翁的结构能降低重心，从而增大稳度，A正确；赛车的宽轮胎能增大接触面，从而增大稳度，B正确；C、D不能增大稳度．]4．某物体在三个共点力的作用下处于静止状态，若把其中一个力F1的方向沿顺时针转过90°而保持其大小不变，其余两个力保持不变，则此时物体所受的合力大小为()A．F1 B．eq\r(2)F1C．2F1 D．无法确定B[其他两个力的合力大小为F1，方向与F1反向，当F1转过90°时，三力合力为eq\r(2)F1，B正确．]5．如图所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则物块和木板间的动摩擦因数为()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(3),2)C．eq\f(\r(2),2)D．eq\f(\r(5),2)C[由题意可以推断出，当倾角α＝30°时，物块受到的摩擦力是静摩擦力，大小为f1＝mgsin30°，当α＝45°时，物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f2＝μN＝μmgcos45°，由f1＝f2解得μ＝eq\f(\r(2),2)，C正确．]6．两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图所示，不计摩擦力，A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为()A．mg，(M－m)gB．mg，MgC．(M－m)g，MgD．(M－m)g，(M－m)gA[先探讨B，B受重力mg和绳的拉力T，B处于平衡状态，故T＝mg，即B对绳的拉力大小等于mg．再分析绳受力，A拉绳的力与B拉绳的力是一对平衡力，因此A对绳的作用力的大小也是mg．再分析A，A受向下的重力Mg，绳、地面对A的向上的力为T′、N，列平衡方程得T′＋N＝Mg，所以N＝Mg－T′，即N＝(M－m)g．]二、非选择题(14分)7．有一小甲虫，在半径为r的半球碗中向上爬，设虫足与碗壁间的动摩擦因数为μ＝0.75．试问它能爬到的最高点离碗底多高？解析：受力分析如图所示．f＝μN＝μmgcosθ ①由受力平衡知f＝mgsinθ ②由①②式解得θ＝37°所以离地面高度h＝r－rcos37°＝0.2r．答案：0.2r一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．(多选)如图，用轻绳吊一个重为G的小球，欲施一力F使小球在图示位置平衡(θ<30°),下列说法正确的是()A．力F最小值为GsinθB．若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角C．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角D．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可成2θ角ABD[此题事实上可视为一动态平衡问题，如图，可知A、B、D正确．]2．如图所示，质量为m的木块A放在斜面体B上，若A和B沿水平方向以相同的速度v0一起向左做匀速直线运动，则A和B之间的相互作用力大小为()A．mg B．mgsinθC．mgcosθ D．0A[选取A为探讨对象，因为A水平向左做匀速直线运动，所以其所受力的合力为零，斜面体B对A的作用力与A的重力等大反向，故A和B之间的相互作用力大小为mg，故A选项正确．]3．(多选)将小船用绳索拉向岸边，如图所示，设船在水中运动时水的阻力大小不变，那么在小船匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是()A．绳子的拉力T增大 B．绳子的拉力T不变C．船的浮力减小 D．船的浮力增大AC[小船受四个力的作用而匀速前进．水平方向：F′＝Tcosθ，竖直方向：Tsinθ＋F浮＝mg当θ角增大时，由于阻力F′不变，则拉力T增大，浮力F浮减小．]4．(多选)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()A．N＝m1g＋m2g－FsinθB．N＝m1g＋m2g－FcosθC．f＝FcosθD．f＝FsinθAC[选整体为探讨对象，在水平方向整体受摩擦力f和F在水平方向的分力，依据平衡条件得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，依据平衡条件得N＝m1g＋m2g－Fsinθ，所以选项A正确，选项B错误．]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(13分)如图所示，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，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力F的大小．解析：物体向上运动，受力分析如图所示，建立如图所示的坐标系．由共点力平衡条件得：Fcosα－N＝0 ①Fsinα－f－mg＝0 ②又f＝μN ③又①②③得F＝eq\f(mg,sinα－μcosα)．答案：eq\f(mg,sinα－μcosα)6．(13分)风筝(如图甲所示)是借助于风对其作用力和牵线对其拉力的作用，才得以在空中处于平衡状态的．如图乙所示风筝平面AB与水平面的夹角为30°，牵线与风筝平面AB的夹角为53°，风筝质量为300g，求风对风筝的作用力的大小．(设风对风筝的作用力与风筝平面垂直，g取10m/s2)甲乙解析：风筝平衡时共受到三个力作用，即重力mg、风对它的作用力F和牵线对它的拉力T，如图所示．以AB方向为x轴方向，F方向为y轴方向，建立平面直角坐标系，将重力和拉力T正交分解，即