高二物理下学期暑假巩固练习4共点力平衡含答案
展开4 共点力平衡
一、选择题:第1~6题为单选题,第7~10题为多选题。
1.2022年春晚舞蹈《只此青绿》表演中,需要舞者两脚前后分开,以胯部为轴,上半身后躺,与地面近乎平行,在舞者缓慢后躺的过程中,下列说法不正确的是( )
A.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力
B.舞者所受的支持力始终等于舞者的重力
C.舞者越向下躺,重心越低
D.舞者两脚间距越大,下弯时越稳定
2.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为80kg,当悬绳与竖直墙壁的夹角为,悬绳对工人的拉力大小为FT,墙壁对工人的弹力大小为FN,忽略一切摩擦,重力加速度g取10m/s2。则( )
A.FT=1600N
B.FN=800N
C.若缓慢减小悬绳的长度,FT与FN的合力不变
D.若缓慢减小悬绳的长度,FT减小,FN增大
3.如图,水平细杆上套一质量为0.54kg的小环A,用轻绳将质量为0.5kg的小球B与A相连。B受到始终与水平成角的风力作用,与A一起向右匀速运动,此时轻绳与水平方向夹角为,运动过程中B球始终在水平细杆的下方,则(取,,)( )
A.B受到的风力大小为2N
B.A与杆间的动摩擦因数为
C.绳对B的拉力随着风力的减小而减小
D.杆对A的支持力随着风力的增加而不变
4.如图所示,一根遵从胡克定律的弹性绳,一端固定在天花板上的点,另一端与静止在水平地面上的滑块相连接,水平地面的动摩擦因数恒定。B为紧挨绳的一光滑小钉,OB等于弹性绳的自然长度。当绳处于竖直位置时,滑块对地面有压力作用。现在水平力作用于物块,使之向右做直线运动,在运动过程中,作用于物块的摩擦力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.保持不变 D.条件不足无法判断
5.如图甲所示是空军飞行员防眩晕训练器,若某飞行训练时,左右手拉住圆环,处于平衡状态,左手刚好在水平状态,右手与水平方向有一定夹角,不考虑腿部受到的作用力,等效为如图乙模型,在圆环顺时针缓慢旋转90°过程中,保持两手臂伸直状态,则( )
A.两手的拉力均变小
B.左手拉力先变大再变小,右手拉力一直变小
C.左手拉力一直变小,右手拉力先变小再变大
D.左手拉力先变大再变小,右手拉力先变大再变小
6.如图,斜面体放在粗糙的水平地面上,轻绳绕过两光滑的轻小定滑轮,左端与粗糙斜面上的物块P相连,右端与小球相连,轻绳与斜面垂直。现将小球从A处由静止释放,小球在AB间摆动过程中,斜面体和物块P始终保持静止不动,则小球从的运动过程中,先增大后减小的力是( )
A.斜面对物块的支持力
B.斜面对物块的静摩擦力
C.地面对斜面体的支持力
D.地面对斜面体的静摩擦力
7.如图所示,质量为M的楔形物体ABC放置在墙角的水平地板上,BC面与水平地板间的动摩擦因数为,楔形物体与地板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在楔形物体AC面与竖直墙壁之间,放置一个质量为m的光滑球体,同时给楔形物体一个向右的水平力,楔形物体与球始终处于静止状态。已知AC面倾角,,重力加速度为g,则( )
A.楔形物体对地板的压力大小为Mg
B.当时,楔形物体与地板间无摩擦力
C.向右的水平力F的最小值一定是零
D.向右的水平力F的最大值为
8.如图所示,倾斜固定的长木板A上放置一个内壁光滑的半球形凹槽B,凹槽中放有小球C,整个装置处于静止状态。现在缓慢减小长木板的倾角θ,下列说法正确的有( )
A.小球对凹槽的压力逐渐增大
B.凹槽对长木板的压力逐渐增大
C.长木板受到凹槽的摩擦力逐渐减小
D.长木板对凹槽的作用力逐渐减小
9.如图,一倾斜轻杆的上端固定于天花板上的O点,另一端固定一定质量的小球A,小球A通过细线与另一小球B相连,整个装置在竖直面内处于静止状态。现对小球B施加水平向右的外力F,使它缓慢移动到绳子与杆在一条直线上的位置。对此过程下列说法正确的是( )
A.绳子张力逐渐变大
B.水平外力F逐渐减小
C.轻杆的弹力逐渐增大
D.绳子与轻杆共线时,杆对球A的弹力一定沿杆向上
10.如图所示,竖直面内固定一光滑大圆环轨道,O为圆心,A、B、C、D分别为圆周上的4个点,竖直,水平。A点固定一个光滑小滑轮,长度可调的无弹性轻绳绕过滑轮两端连接质量分别为的两个小球,小球套在大圆环轨道上,绳和竖直方向的夹角分别为,两侧绳长分别为。当两小球静止时,下列说法正确的是( )
A.若,两小球可静止在轨道上关于对称的任意处
B.两小球静止时,一定存在
C.若,则
D.若,则轨道对小球的作用力之比为
二、非选择题
11.防烫手取物夹是生活中的常用工具,如图甲所示。现使夹子张开一定的角度,紧紧夹住质量为m的长方形菜碟,侧视图如图乙所示,菜碟侧边与竖直方向的夹角为,取物夹与菜碟两侧共有4个接触点。取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,当菜碟水平静止时,求:
(1)取物夹与菜碟间每个接触点的作用力F和摩擦力f的大小;
(2)如果取物夹与菜碟侧边接触点间的动摩擦因数为0.5,能不能夹起菜碟。
12.如图所示,物体A、B叠放在倾角=的斜面上(斜面保持不动,质量为),并与跨过光滑轻质滑轮的细线相连,细线与斜面平行。两物体的质量分别,,B与斜面间的动摩擦因数,(g取10m/s2,,),问:
(1)如果A、B间动摩擦因数=,为使A能平行于斜面向下做匀速运动,应对A施加一平行于斜面向下的多大的拉力?此时斜面对地面的压力多大?
(2)如果AB间摩擦因数不知,为使AB两个物体一起静止在斜面上,AB间的摩擦因数应满足什么条件。(认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力)
1.【答案】A
【解析】人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力与反作用力,A错误;舞者缓慢后躺,可认为都是平衡状态,则舞者所受的支持力始终等于舞者的重力,B正确;舞者越向下躺,整个身体的重心越低,C正确;舞者两脚间距越大,重心越向下,下弯时越稳定,D正确。本题选错误的,故选A。
2.【答案】C
【解析】工人的受力如图所示,根据受力平衡可得,,解得,,AB错误;若缓慢减小悬绳的长度,由受力平衡可知FT与FN的合力大小始终等于工人的重力,方向竖直向上,即FT与FN的合力保持不变,C正确;若缓慢减小悬绳的长度,可知悬绳与竖直方向的夹角增大,根据,,可知FT增大,FN增大,D错误。
3.【答案】B
【解析】对B球受力分析,受重力、风的作用力和绳子的拉力,根据平衡条件有,,代入数据解得,,故A错误;对整体分析,受风力、支持力、摩擦力和整体重力,根据平衡条件,竖直方向有,水平方向有,又有,联立代入数据解得,故B正确;对B受力分析,受重力、风的作用力和绳子的拉力,小球B处于平衡状态,根据矢量三角形可知,当风的作用力减小时,绳子的拉力增大,故C错误;由B分析可知,杆对A的支持力为,当风的作用力增加时,杆对A的支持力减小,故D错误。
4.【答案】C
【解析】设开始时的长度为,则开始时刻对地面的压力,设某一时刻绳子与水平直方向的夹角为,则绳子的弹力,其向上分力,故物体对地面的压力保持不变,因,故摩擦力也保持不变,C正确,ABD错误。
5.【答案】B
【解析】在圆环顺时针缓慢旋转90°过程中,保持两手臂伸直状态,两手拉力夹角不变,由三力平衡推论知三力平移后会组成一闭合三角形,如图所示,黑色线表示重力,红色线表示左手拉力,蓝色线表示右手拉力,则由图可知,左手拉力先变大后变小,右手拉力一直变小,故选B。
6.【答案】D
【解析】假设右滑轮到小球的距离为l,绳子与竖直方向的角度为,小球从的运动过程中,由牛顿第二定律可知,得,由动能定理可知v不断变大,且减小,所以T变大,则,T先增大后减小;设物块的质量为m,斜面体的质量为M、倾角为θ,对物块受力分析可知斜面对物块的支持力,斜面对物块的静摩擦力,则先减小后增大,不变,故AB错误;对斜面体和物块P整体受力分析可知地面对斜面体的支持力,地面对斜面体的静摩擦力,则先减小后增大,先增大后减小,故C错误,D正确。
7.【答案】BD
【解析】将M、m视为一个整体可知,楔形物体对地板的压力大小为,故A错误;球体对AC面的弹力大小为,当时,楔形物体水平方向上受到的合力为零,没有运动趋势,摩擦力为零,故B正确;斜面体受到的最大静摩擦力,当水平向右的外力最小(设为)时,斜面体可能有向左运动趋势,当时,,当时,,故C错误;当水平向右的外力最大(设为)时,斜面体有向右运动趋势,由平衡条件有,解得,故D正确。
8.【答案】BC
【解析】对小球分析,受重力和凹槽支持力而处于平衡状态,则凹槽支持力与重力等大反向,缓慢减小长木板的倾角θ,则凹槽支持力不变,根据牛顿第三定律可知小球对凹槽的压力不变,故A错误;对小球和凹槽整体分析,整体处于平衡状态,则长木板对凹槽的作用力与整体的重力等大反向,缓慢减小长木板的倾角θ,则长木板对凹槽的作用力不变,故D错误;对小球和凹槽整体,根据平衡条件,,缓慢减小长木板的倾角θ,则长木板对凹槽的支持力增大,摩擦力减小,根据牛顿第三定律,凹槽对长木板的压力逐渐增大,长木板受到凹槽的摩擦力逐渐减小,故BC正确。
9.【答案】AC
【解析】对小球B受力分析可知,,则随着θ角逐渐变大,则绳子张力T逐渐变大,水平外力F逐渐变大,A正确,B错误;对AB的整体受力分析,则轻杆的弹力,可知随着F的增大,轻杆的弹力逐渐增大,C正确;绳子与轻杆共线时,对球A受力分析可知,竖直向下的重力和绳子对A沿杆向下的拉力,则杆对球A的弹力方向沿着球A的重力与绳子对A的拉力的合力的反方向,可知杆对球A的弹力不是沿杆向上,D错误。
10.【答案】AD
【解析】如图所示两小球受力如图,可以发现两个小球的受力矢量三角形与对应的几何三角形相似,则对小球m1有,对小球m2有,若,则小球静止时,而细绳的长度可调,所以小球可以静止在轨道上关于AB对称的任意处,故A正确;上式联立可得小球静止时满足,即,故B错误;若α=30°,β=60°,则,,可得,则,故C错误;若α=30°,β=60°,则,可得,故D正确。
11.【解析】(1)先整体分析,得出每个接触点的作用力大小为
接触点的受力如图所示,每个接触点取物夹对菜碟的摩擦力大小为
(2)每个接触点取物夹对菜碟的弹力大小
取物夹与菜碟之间的摩擦力动摩擦因数最小
因为,故不能夹起菜碟。
12.【解析】(1)对A受力分析得
对B受力分析得
整体受力分析得
联立解得,。
(2)对A受力分析得
对B受力分析得
联立解得
所以。