高中3.7 共点力的平衡及其应用精练

这是一份高中3.7 共点力的平衡及其应用精练，共6页。试卷主要包含了7　共点力的平衡及其应用，5 N，8N=12等内容，欢迎下载使用。

课后篇巩固提升
合格考达标练
1.物体受到三个共点力的作用,以下分别是这三个力的大小,其中不可能使物体平衡的是( )
A.F1=4 N、F2=5 N、F3=6 N
B.F1=4 N、F2=6 N、F3=10 N
C.F1=3 N、F2=4 N、F3=8 N
D.F1=3 N、F2=6 N、F3=5 N
解析当三力平衡时,三力的合力一定等于零,则其中任意一个力总小于或等于另外两力之和,而大于或等于另外两力之差的绝对值,故C选项不可能使物体处于平衡状态。
答案C
2.某物体受四个共点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,必须再加上一个大小为多少的力( )
A.FB.2FC.2FD.3F
答案B
3.如图所示,一重为10 N的小球固定在支杆AB的上端,今用一段绳子水平拉小球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N,则AB杆对小球的作用力( )
A.大小为7.5 N
B.大小为10 N
C.方向与水平方向成53°角斜向右下方
D.方向与水平方向成53°角斜向左上方
解析小球受力如图所示,
则F2sinα=G,
由tanα=GF1=43知,α=53°,
则F2=Gsinα=100.8N=12.5N。
答案D
4.如图所示,物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块受到的摩擦力f与拉力F的合力方向应该是( )
A.水平向右B.竖直向上
C.向右偏上D.向左偏上
解析对物块受力分析如图所示,重力G与地面支持力N的合力方向竖直向下,因此F和f的合力方向只有竖直向上时,四力合力才能为零,B正确。
答案B
5.如图所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演,如果演员和独轮车的总质量为80 kg,两侧的钢索互成120°夹角,则每根钢索所受拉力大小为(重力加速度g取10 m/s2)( )
A.400 NB.600 N
C.800 ND.1 600 N
解析以独轮车和演员作为研究对象,整体受到重力G和钢索对独轮车的作用力F,由平衡条件得F=G=mg=80×10N=800N,即2Tcs60°=800N,解得T=800N,故C正确,A、B、D错误。
答案C
6.(多选)如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G。则( )
A.两绳对日光灯拉力的合力大小等于G
B.两绳的拉力和重力不是共点力
C.两绳的拉力大小均为22G
D.两绳的拉力大小均为G2
解析两绳拉力的作用线与重力作用线的延长线交于一点,这三个力是共点力,B选项错误;
对日光灯受力分析如图所示,由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于静止状态,所以两绳的拉力的合力与重力G等大反向,A选项正确;两个拉力的夹角成直角,且都与竖直方向成45°角,则由力的平行四边形定则可知G=F12+F22,且F1=F2,故F1=F2=22G,C选项正确,D选项错误。
答案AC
7.如图所示,一根细绳一端固定在O点,另一端悬挂一个质量为m的小球,为使细绳与竖直方向的夹角为30°且绷紧时小球处于静止状态,需对小球施加的最小力为(重力加速度为g)( )
A.3mgB.32mgC.33mgD.12mg
解析对小球受力分析如图,小球受到的重力不变,绳上拉力F1方向不变,且小球受力平衡。由平衡知识可得,当施加的力F与细绳垂直时,F最小,Fmin=mgsin30°=12mg,故D正确。
答案D
8.(多选)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不断增大
B.绳子的拉力T不变
C.船受到的浮力减小
D.船受到的浮力增大
解析如图所示,小船受四个力的作用而匀速前进,水平方向:f=Tcsθ,
竖直方向:Tsinθ+F浮=mg
当θ角增大时,由于f不变,故拉力T增大,浮力F浮减小。
答案AC
9.(2020山东济宁期末)如图所示,用一根轻质细绳将一质量为m=2 kg的画框对称悬挂在墙壁上,已知细绳能承受的最大拉力为F=20 N,细绳的总长度为l=1.2 m,g取10 m/s2。要使细绳不会被拉断,求画框上两个挂钉间的最大距离。(3=1.732,结果保留2位有效数字)
解析设细绳与竖直方向的夹角为θ,由平衡条件得,
2Fcsθ=mg,解得θ=60°
由几何关系得d=2×l2sinθ
解得d=1.0m。
答案1.0 m
等级考提升练
10.如图所示,一物体放在水平地面上,对物体施加一个倾角为θ的斜向右上方的力F,这个力从零开始逐渐增大,物体最终在水平地面上滑动,物体受到的摩擦力将( )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先逐渐增大,后又减小
D.先逐渐减小,后又增大
解析对物体进行受力分析,如图所示,
将F进行正交分解,可得F1=Fcsθ,F2=Fsinθ。
在F较小时,物体不发生运动,摩擦力f是静摩擦力,
其大小为f=F1=Fcsθ。
所以F增大时,f也增大。在F较大时,物体发生了滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力,其大小为f'=μN,
竖直方向受力平衡,有N+F2=G,
所以N=G-F2=G-Fsinθ。
滑动摩擦力的大小f'=μ(G-Fsinθ),
所以当F增大时,f'减小。
综上所述,C正确。
答案C
11.如图所示,质量为30 kg的小孩坐在10 kg的雪橇上,大人用与水平方向成37°角斜向上的大小为100 N的拉力拉雪橇,使雪橇沿水平地面做匀速直线运动。g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:
(1)地面对雪橇的支持力大小;
(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数。
解析(1)以小孩和雪橇整体为研究对象,受力分析如图所示,根据共点力平衡条件知,
竖直方向上,有Fsinθ+N=mg
解得N=mg-Fsinθ=340N
(2)根据共点力平衡条件知,
水平方向上,有Fcsθ-f=0
滑动摩擦力f=μN
联立解得μ=417。
答案(1)340 N (2)417
12.倾角为θ的斜面上有一质量为m的木块,它们之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。现用水平力F推动木块,如图所示,使木块恰好沿斜面向上做匀速运动。若斜面始终保持静止,求水平推力F的大小。
解析木块受力情况如图所示,
将水平力F和重力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,木块处于平衡状态,根据共点力平衡的条件得
Fcsθ=f+mgsinθ,
N=Fsinθ+mgcsθ,
又f=μN,
联立解得F=(sinθ+μcsθ)mgcsθ-μsinθ。
答案(sinθ+μcsθ)mgcsθ-μsinθ
13.(2020山东淄博期末)同学们应该都有过擦黑板的经历。如图所示,一黑板擦(可视为质点)的质量为m=0.2 kg,当手臂对黑板擦的作用力F=10 N且F与黑板面所成角度为53°时,黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cs 53°=0.6)
(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ。
(2)若作用力F方向保持不变,当F多大时能恰好向下缓慢擦黑板?
解析(1)在黑板擦缓慢向上擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析,则
水平方向:Fsin53°=N
竖直方向:Fcs53°=mg+f
f=μN
解得μ=0.5。
(2)在黑板擦缓慢向下擦的过程中,以黑板擦为研究对象进行受力分析,则
水平方向:F'sin53°=N'
竖直方向:F'cs53°+f'=mg
f'=μN'
解得F'=2N
即F为2N。
答案(1)0.5 (2)2 N