2024-2025学年高中物理第4章1共点力作用下物体的平衡练习含解析教科版必修1

PAGEPAGE51.共点力作用下物体的平衡课时过关·实力提升一、基础巩固1.物体在共点力作用下,下列说法正确的是()A.物体的速度在某一时刻等于零时,物体肯定处于平衡状态B.物体相对于另一物体保持静止时,物体肯定处于平衡状态C.物体所受合力为零时,物体肯定处于平衡状态D.物体做匀加速运动时,物体肯定处于平衡状态解析:物体处于平衡状态,从运动状态看,物体保持静止或匀速直线运动,从受力状况看,合外力为零,即加速度也为零,选项A、D错误.B中该物体相对地面不肯定静止,选项B错误.答案:C2.下列状况中,探讨对象处于平衡状态的是()A.高速马路上匀速直线行驶的汽车B.百米竞赛中运动员的起跑瞬间C.陨石进入大气层受到很大阻力划出一条亮线而减速D.乘客在加速的列车中静止不动解析:依据平衡状态的特征匀速或静止,或者说加速度等于零,A选项中的汽车是平衡状态,B、C、D均不是,故选A.答案:A3.(多选)下列关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()A.相对静止的两个物体都处于平衡状态B.物体做自由落体运动时处于平衡状态C.假如物体处于平衡状态,则物体沿随意方向的合力都必为零D.假如物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,则随意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反解析:两个物体相对静止可能以相同的速度做变速运动,选项A错误;物体做自由落体运动时具有加速度,不是平衡状态,选项B错误;物体处于平衡状态时,满意F合=0的条件,又因要F合=0,必需要Fx、Fy同时为零,故物体沿随意方向的合力都必为零,选项C正确;假如物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态,要满意F合=0的条件,则随意两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反,所以选项D正确.答案:CD4.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.F=C.N=解析:对滑块受力分析,由滑块的平衡条件可得Nsinθ=mg,Ncosθ=F,联立解得N=mgsin答案:A5.(2024·全国卷Ⅲ)如图所示,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球.在a和b之间的细线上悬挂一小物块.平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径.不计全部摩擦.小物块的质量为()A.C.m D.2m解析:由几何关系知,△Oab为等边三角形,故∠AaO=θ1=30°;设细线中的拉力为FT,同一根绳子中的拉力大小到处相等,故FT=mg,对a处受力分析知,θ1=θ2=30°,则θ3=30°,故α=60°,对结点C分析可知,2FTcosα=m物g,解得m物=m,选项C正确.答案:C6.受斜向上的恒定拉力作用,物体在粗糙水平面上做匀速直线运动,则下列说法正确的是()A.拉力在竖直方向的重量肯定大于重力B.拉力在竖直方向的重量肯定等于重力C.拉力在水平方向的重量肯定大于摩擦力D.拉力在水平方向的重量肯定等于摩擦力解析:物体做匀速直线运动,则在水平方向和竖直方向的合力均等于零.拉力在竖直方向的重量与地面对物体的支持力的合力肯定等于重力,即拉力在竖直方向的重量肯定小于重力,拉力在水平方向的重量肯定等于摩擦力.选项D正确.答案:D7.如图所示,一质量为M的探测气球在匀速下落,若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中削减的质量为()A.2(M-C.2M-解析:设削减的质量为Δm,匀速下降时:Mg=F+kv,匀速上升时:Mg-Δmg+kv=F,解得Δm=2(M-Fg答案:A二、实力提升1.下列几组共点力分别作用于同一物体上,其中不行能使物体做匀速直线运动的是()A.1N、2N、3N B.1N、3N、5NC.2N、3N、4N D.3N、3N、3N解析:若三个力的合力为零,则随意一个力介于其他两个力合力的最大值和最小值之间,只有选项B中三个力的合力不行能为零,而其他选项三个力的合力均可能等于零.选项B符合题意.答案:B2.(多选)如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在水平地面上,另一端与斜面体P连接,P与固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻所受到的外力个数有可能为()A.2 B.3C.4 D.5解析:MN与P接触时有两种状况,若接触时无弹力,此时P受重力和弹簧的支持力,A项正确;若接触时有弹力,则P平衡时必定还受到沿斜面对下的静摩擦力,因此P应受4个力作用,故C项正确.答案:AC3.某物体受四个力的作用而处于静止状态,保持其他三个力的大小和方向均不变,使另一个大小为F的力的方向转过90°,则欲使物体仍能保持静止状态,必需再加上一个大小为多少的力()A.F B.解析:物体受四个力作用而处于静止状态时,F与其余三个力的合力(设为F')等大、反向,当F转过90°时,F'与F夹角为90°,又F'=F,两个力的合力F合=2F答案:B4.如图所示,放置在水平地面上的物块受到力F的作用保持静止,现使力F增大,物块仍旧静止,则()A.物块受到的摩擦力肯定不变B.物块对地面的压力肯定减小C.物块受到的摩擦力肯定减小D.物块受到的合力肯定增加解析:物体受力如图所示,设力F与水平方向的夹角为α,由平衡条件可知f=Fcosα,N+Fsinα=mg,故当F增大时,f变大,支持力N减小,即物体对地面的压力减小.因物体仍处于静止状态,故合力仍为零.选项B正确.答案:B5.如图所示,质量为M的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面对上拉小物块,使之匀速上滑.在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为()A.(M+m)g B.(M+m)g-FC.(M+m)g+Fsinθ D.(M+m)g-Fsinθ解析:本题可用整体法分析,竖直方向由平衡条件得Fsinθ+N=mg+Mg,则N=mg+Mg-Fsinθ.选项D正确.答案:D6.(多选)如图所示,OA为遵从胡克定律的弹性轻绳,其一端固定于天花板上的O点,另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块连接于A点.当绳处于竖直位置时,滑块对地面有压力作用.B点处有一紧挨绳的光滑小钉,它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度.现有一水平力F作用于滑块,使滑块向右缓慢地沿直线运动,则在运动过程中()A.水平拉力F保持不变B.地面对滑块的摩擦力保持不变C.地面对滑块的摩擦力变小D.地面对滑块的支持力保持不变解析:物体受到重力mg、支持力N、水平力F、摩擦力f、弹性绳的弹力F'.θ为滑块向右运动时弹性绳BC段与水平面的夹角.摩擦力为滑动摩擦力f=μN,N=mg-F'sinθ,F'=kBC联立以上三式得N=mg-kBCsinθ=mg-kBA,f=μ(mg-kBA)而F=f+F'cosθ=f+kBCcosθ=f+kAC可见,地面对滑块的支持力N保持不变,地面对滑块的摩擦力f保持不变,水平拉力F渐渐增大.选项B、D正确.答案:BD7.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为x.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量