2017粤教版高中物理必修一35《共点力的平衡条件》规范训练

【创新设计】2013—2014学年高中物理(粤教版)必修一：3-5 共点
力的平衡条件
（时间:60分钟）
知识点一平衡状态
1.(单选)物体静止放置在粗糙斜面上,斜面对物体的作用力的方向是
（）。

A.垂直斜面向上
B.可能沿斜面向下
C.竖直向上D。

无法判断
解析物体受三个力作用：重力G、斜面对物体的支持力F1和沿斜面向上的摩擦力F2，三力合力为零，F1和F2的合力F即斜面对物体的作用力与重力等值反向,所以F竖直向上，故正确答案为C、
答案C［
2。

（双选）下列物体中处于平衡状态的是（）.
A。

静止在粗糙斜面上的物体
B。

沿光滑斜面下滑的物体
C.在平直路面上匀速行驶的汽车
D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间
解析在共点力的作用下，物体如果处于平衡状态，则该物体必同时具有以下两个特点：从运动状态来说,物体保持静止或者匀速直线运动,加速度为零；从受力情况来说，合力为零.物体在某一时刻的速度为零,并不等同于这个物体保持静止，如果物体所受的合力不为零,它的运动状态就要发生变化，在下一个瞬间就不再是静止的了，所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合外力和加速度判断，而不能认为物体某一时刻速度为零就是处于平衡状态,本题的正确选项应为A、C、
答案AC
知识点二平衡条件应用
3。

（单选）如图3－5－10所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为( ）
图3－5－10
A、错误!－1 B。

2－错误!
C、错误!－错误!D。

1－错误!
解析由平衡条件F合＝0，在F1拉物体时
F1cos 60°－μ(mg－F1sin 60°)＝0 ①
在F2推物体时,
F2cos 30°－μ（mg＋F2sin 30°）＝0 ②
由题意知，F1＝F2 ③
由①②③联立解得：μ＝2－错误!,故选B、
答案 B
4.(双选)将重为20 N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上,用力F作用于该物体上，物体处于静止状态，则(F方向沿斜面向上）( ).
A。

F＝5 N时,物体受到的静摩擦力为5 N，方向沿斜面向上
B。

F＝15 N时,物体受到的静摩擦力为5 N,方向沿斜面向上
C。

F＝10 N时，物体受的静摩擦力为零
D。

无论F多大，物体总受到静摩擦力
解析重力沿斜面向下的分力:mg sin 30°＝10 N
则当F＝5 N时，F＋f＝mg sin 30°＝10 N
故f＝5 N，方向向上
当F＝15 N时，f＋mg sin 30°＝F,f＝5 N,方向沿斜面向下
当F＝10 N时,F＝mg sin 30°，f＝0
故答案A、C正确.［答案AC
图3－5－11
5。

（双选) 如图3－5－11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，若要使物体沿着墙匀速运动,则外力F的大小可以是
（)。

A.mg/sin α
B.mg/（cos α－μsin α)
C。

mg/（sin α－μcos α）[
D。

mg/(sin α＋μcos α)
解析
当物体沿墙向下运动时，分析物体受力如图所示,把F沿竖直和水平方向正交分解。

水平方向F cos α＝F N
f＝μF N＝μF cos α
竖直方向mg＝F sin α＋μF cos α，
F＝错误!
同理，当物体沿墙向上运动时,所受摩擦力方向向下.
mg＋μF cos α＝F sin α，F＝错误!、
答案CD
图3－5－12
6.如图3－5－12所示，气球重10 N,空气对其浮力为16 N.由于受水平方向的风力的影响,系气球的绳子与水平面成θ＝60°角。

由此可知，绳子的拉力大小为________N,水平方向的风力大小为________ N、
解析
气球受力如图所示.
竖直方向：F浮＝mg＋F cos 30°，
得F＝4错误! N
水平方向：F风＝F sin 30°＝2错误! N、
答案 4 错误! 2 错误!
知识点三动态问题分析
7、
图3－5－13
（双选）如图3－5－13所示，某人在岸边用绳牵引小船匀速靠岸的过程中，若水对船的阻力不变,则（)。

A.绳子拉力不断增大
B.绳子拉力始终不变
C。

船受到的浮力不断减小
D.船受到的合力不断减小
解析
船受力分析如右图所示
在水平方向上：F sin θ＝f
在竖直方向上：F cos θ＋F浮＝mg
其中θ逐渐减小
故F增大，F浮减小.
答案AC
8、
图3－5－14
（双选)如图3－5－14所示,电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动,而保持O点的位置不变，则A点向上移动时( ).
A.绳OB的拉力逐渐增大
B.绳OB的拉力逐渐减小
C.绳OA的拉力先增大后减小
D.绳OA的拉力先减小后增大
解析
该题是动态平衡问题,处理这类问题要牢记一点，取结点O为研究对象,绳OA、OB的拉力的合力F合与灯的重力G大小相等方向相反，始终不变，由平行四边形法则画出矢量图如右图。

由图可知:在A点上移的过程中，F1先变小后增大，F2一直减小，所以答案B、D正确.
答案BD
9。

(单选）
图3－5－15
有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑.AO上套有小环P,OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图3－5－15所示）。

现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力F N和细绳上的拉力T 的变化情况是（）.
A.F N不变,T变大B。

F N不变，T变小
C.F N变大,T变大
D.F N变大,T变小
解析把PQ看成一个整体,在竖直方向始终有F N＝2mg,所以移动前后,F N不变。

隔离分析Q，设绳与竖直杆间的夹角为α,则有:T cos α＝mg
当P环向左移一小段距离后,α变小,cos α变大
故T变小。

答案 B
10、
图3－5－16
（单选)如图3－5－16所示,A、B是两根竖直立在地上的木桩，轻绳系在两木桩上不等高的P、Q两点，C为光滑的质量不计的滑轮,下面悬挂着重物G，现保持结点P的位置不变,当Q点的位置变化时，轻绳的张力大小的变化情况是
( ).
A。

Q点上下移动时,张力不变
B.Q点向上移动时，张力变大
C.Q点向下移动时,张力变小
D。

条件不足，无法判断
解析滑轮轻质且光滑,两侧细绳的拉力大小相等,设两绳夹角为θ，则有：2F cos错误!＝mg
且d＝L pc·sin错误!＋L CQ sin错误!＝L·sin错误![
其中L为PQ绳全长,d为A、B两木桩间距离
有sin错误!＝错误!
故θ角一定,相应地,绳子中的张力大小不随Q点上下移动而改变.
答案 A
11、
图3－5－17
如图3－5－17所示，放在长木板上的木块质量为m,当木板与水平方向夹角为α时,木块静止在长木板上。

(1)求此时木块所受的弹力和摩擦力各多大？
(2)当把长木板的倾角增大到θ（θ＞α）时，木块刚好沿长木板匀速下滑，求木块和木板之间的动摩擦因数.
解析
[
（1)木块受力情况如图所示,根据重力的作用效果把重力分解为F1、F2、由二力平衡可得F N＝F2＝mg cos α，f＝F1＝mg sin α、
（2)当倾角增大到θ时，木块刚好匀速下滑,木块受力情况仍如右图所示。

由二力平衡可得:在沿斜面的方向上f＝F1＝mg sin θ，在垂直斜面的方向上F N＝F2＝mg cos θ，可得
μ＝f
F N
＝tan θ、
答案(1)mg cos αmg sin α（2)tan θ
12.如图3—5—18所示,A、B两个物体的质量都是1 kg,现在它们在拉力F的作用下相对静止一起向右做匀速直线运动。

已知A、B之间的动摩擦因数μAB＝0、1,B与地面间的动摩擦因数μB地＝0、2、g＝10 m/s2、则两个物体在匀速运动的过程中,
图3—5—18
（1）对A、B分别画出完整的受力分析。

（2)A、B之间的摩擦力大小为多少.
（3）拉力F的大小为多少。

解析（1）以A为研究对象,A受到重力、支持力作用;
以B为研究对象，B受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B的滑动摩擦力作用;如图.
(2)对A:由二力平衡可知A、B之间的摩擦力为0、
(3)以A、B整体为研究对象,
由于两物体一起做匀速直线运动，
所以受力如图。

水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力,
即F＝F f＝μB地F NB，
而F NB＝G B＋G A，
所以F＝0、2×（1×10＋1×10)N＝4 N
答案(1）见解析图(2)0 (3）4 N。