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2019-2020年高中物理《第二章 第3單元 受力分析 共點(diǎn)力的平衡》配套練習(xí) 魯科版選修3-3 1．如圖1所示是xx年第七屆城市運(yùn)動(dòng)會(huì)吊環(huán)比賽的一個(gè)場(chǎng)景， 此時(shí)人靜止不動(dòng)，兩根吊帶對(duì)稱并與豎直方向有一定夾角，下列判斷正確的是(　　) A．兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小不等 B．手對(duì)吊環(huán)作用力方向豎直向下 C．每根吊帶受到環(huán)的拉力大小都等于人重量的一半 D．兩根吊帶受到環(huán)的拉力合力一定豎直向下 圖1 2．如圖2所示的水平面上，橡皮繩一端固定，另一端連接兩根彈簧，連接點(diǎn)P在 F1、F2和 F3三力作用下保持靜止。下列判斷正確的是(　　) A. F1>F2>F3 B．F3>F1>F2 C．F2>F3>F1 圖2 D．F3>F2>F1 3.如圖3所示，截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b，三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的豎直墻面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F，推動(dòng)木塊與鐵 塊一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鐵塊與木塊始終保持相對(duì)靜止，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力 圖3 B．木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力 C．木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力 D．豎直向上的作用力F大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和 4．如圖4所示，一光滑斜面固定在地面上，重力為G的物體在一水平推力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。若斜面的傾角為θ，則(　　) A．F＝Gcosθ B．F＝Gsinθ 圖4 C．物體對(duì)斜面的壓力FN＝Gcosθ D．物體對(duì)斜面的壓力FN＝ 5.半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎直擋板MN。在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖5所示是這個(gè)裝置的縱截面圖。若用外力使MN保持豎直，緩慢地向右移動(dòng)，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A．MN對(duì)Q的彈力逐漸減小 B．地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大 C．P、Q間的彈力先減小后增大 D．Q所受的合力逐漸增大 6．如圖6所示，水平細(xì)桿上套一環(huán)A，環(huán)A與球B間用一輕質(zhì)繩相連，質(zhì)量分別為mA、mB，由于B球受到風(fēng)力作用，環(huán)A與B球一起向右勻速運(yùn)動(dòng)。已知細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．B球受到的風(fēng)力F為mBgtanθ 圖6 B．風(fēng)力增大時(shí)，輕質(zhì)繩對(duì)B球的拉力保持不變 C．風(fēng)力增大時(shí)，桿對(duì)環(huán)A的支持力保持不變 D．環(huán)A與水平細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 7．在如圖7所示裝置中，兩物體質(zhì)量分別為m1、m2，懸點(diǎn)a、b間的距離遠(yuǎn)大于滑輪的直徑，不計(jì)一切摩擦，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。由圖可知(　　) 圖7 A．α一定等于β　　　　　　 B．m1一定大于m2 C．m1一定小于2m2 D．m1可能大于2m2 8．如圖8所示，所受重力為G的均勻小球放在傾角為α的斜面上，球被與斜面夾角為θ的木板擋住，球面、木板均光滑。若使球?qū)δ景鍓毫ψ钚。瑒t木板與斜面間夾角θ應(yīng)為(　　) A．α　　　　　　　　 B.－α C. D.＋α 圖8 9．如圖9所示，在一根粗糙的水平直桿上套有兩個(gè)質(zhì)量均為m的鐵環(huán)，兩鐵環(huán)上系著兩根等長(zhǎng)細(xì)線，共同拴住質(zhì)量為M的小球，兩鐵環(huán)與小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)想辦法使得兩鐵環(huán)間距離增大稍許而同時(shí)仍能保持系統(tǒng)平衡，則水平直桿對(duì)鐵環(huán)的支持力FN和摩擦力 圖9 Ff的可能變化是(　　) A．FN不變 B．FN增大 C．Ff增大 D．Ff不變 10.如圖10所示，一個(gè)質(zhì)量為3.0 kg的物體，放在傾角為θ＝30的斜面上靜止不動(dòng)。若用豎直向上的力F＝5.0 N提物體，物體仍靜止，(g＝10 m/s2)下述結(jié)論正確的是(　　) A．物體受到的摩擦力減小2.5 N 圖10 B．物體對(duì)斜面的作用力減小5.0 N C．斜面受到的壓力減小5.0 N D．物體受到的合外力減小5.0 N 11.如圖11所示，輕桿BC的C點(diǎn)用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點(diǎn)通過(guò)水平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30的夾角。若在B點(diǎn)懸掛一個(gè)定滑輪(不計(jì)重力)，某人用它勻速地提起重物。已知重物的質(zhì)量m＝30 kg，人的質(zhì)量M＝50 kg，g取10 m/s2。試求： (1)此時(shí)地面對(duì)人的支持力的大?。? (2)輕桿BC和繩AB所受力的大小。 圖11 12.一個(gè)底面粗糙、質(zhì)量為M的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且與水平面成30角；現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質(zhì)量為m的小球，小球放在斜面上，小球靜止時(shí)輕繩與豎直方向的夾角也為30，如圖12所示，試求： 圖12 (1)當(dāng)劈靜止時(shí)繩子的拉力大小。 (2)若地面對(duì)劈的最大靜摩擦力等于地面對(duì)劈支持力的k倍，為使整個(gè)系統(tǒng)靜止，k值必須滿足什么條件？ 詳解答案 1．解析：由兩根吊帶對(duì)稱可知，兩根吊帶受到環(huán)的拉力大小相等，A錯(cuò)；人受力平衡，每個(gè)吊環(huán)對(duì)手的作用力方向由人的重心指向環(huán)，方 向斜向上方，手對(duì)吊環(huán)的作用力斜向下方，B錯(cuò)誤；兩吊帶對(duì)環(huán)的拉力方向沿著吊帶斜向上，其合力與人和環(huán)的重力平衡，即其合力方向豎直向上，故兩根吊帶受到環(huán)的拉力合力一定豎直向下，D正確；由于每根吊帶受到環(huán)的拉力方向不是豎直向下，故其大小一定大于人的重量的一半，C錯(cuò)誤。 答案：D 2．解析：由于三力的共點(diǎn)平衡，三力首尾相連構(gòu)建封閉三角形，由三角形的邊角關(guān)系可知，B項(xiàng)正確。 答案：B 3．解析：鐵塊b勻速運(yùn)動(dòng)，故鐵塊b受重力、斜面對(duì)它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的靜摩擦力，選項(xiàng)A正確；將a、b看做一個(gè)整體，豎直方向：F＝Ga＋Gb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；整體水平方向不受力，故木塊與豎直墻面間不存在水平彈力，沒(méi)有彈力也就沒(méi)有摩擦力，選項(xiàng)B、C均錯(cuò)。 答案：A 4．解析：物體所受三力如圖所示，根據(jù)平衡條件，F(xiàn)、FN′的合力與重力等大反向，有F＝Gtanθ，F(xiàn)N＝FN′＝，故只有D選項(xiàng)正確。 答案：D 5．解析：對(duì)圓柱體Q受力分析如圖所示，P對(duì)Q的彈力為F，MN對(duì)Q的彈力為FN，擋板MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和豎直方向的夾角逐漸增大，如圖所示，而圓柱體所受重力大小不變，所以F和FN的合力大小不變，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，F(xiàn)和FN都在不斷增大，故A、C兩項(xiàng)都錯(cuò)；對(duì)P、Q整體受力分析知，地面對(duì)P的摩擦力大小就等于FN，所以地面對(duì)P的摩擦力也逐漸增大。故選B。 答案：B 6．解析：對(duì)B受力分析可知A正確；當(dāng)風(fēng)力增大時(shí)，由于F拉＝mBg/cosθ，所以B錯(cuò)誤；以整體為研究對(duì)象，豎直方向桿對(duì)環(huán)A的支持力與環(huán)A和B球受到的重力平衡，C正確；水平方向上，mBgtanθ＝μ(mA＋mB)g，所以D錯(cuò)誤。 答案：AC 7．解析：光滑滑輪兩邊繩的拉力相等，由物體處于平衡可得：水平方向：m2gsinα＝m2gsinβ，∴α＝β。豎直方向：2m2gcosβ＝m1g，所以m1一定小于2m2。 答案：AC 8．解析：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，小球受到三個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)，且重力大小、方向一定，斜面的支持力方向一定，板的支持力可由矢量三角形得出，在板的支持力與斜面的支持力垂直時(shí)有最小值，故板與斜面垂直時(shí)，板對(duì)小球的支持力最小，由牛頓第三定律可知，小球?qū)δ景鍓毫ψ钚?，選項(xiàng)C正確。 答案：C 9．解析：對(duì)鐵環(huán)和小球受力分析如圖所示，以整體為研究對(duì)象，2FN＝Mg＋2mg，可見(jiàn)FN與α角無(wú)關(guān)，即FN不變，A對(duì)，B錯(cuò)；摩擦力Ff＝Fcosα，2Fsinα＝Mg，所以Ff＝，所以說(shuō)Ff隨著α角的減小而增大，C對(duì)，D錯(cuò)。 答案：AC 10．解析：對(duì)物體m進(jìn)行受力分析：m始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，不加豎直向上的力時(shí)，摩擦力f＝mgsin30＝15 N，支持力FN＝mgcos30＝15 N，物體對(duì)斜面的作用力是指物體對(duì)斜面的壓力和摩擦力的合力，其大小等于重力mg＝30 N；若加上一個(gè)豎直向上的力提物體時(shí)，相當(dāng)于重力減小了，可看作重力為G＝(30－5) N＝25 N的物體，此時(shí)摩擦力為f＝Gsin30＝12.5 N，減少了2.5 N，A正確；支持力為FN＝Gcos30＝12.5 N，斜面受到的壓力減小2.5 N，C錯(cuò)誤；物體對(duì)斜面的作用力大小為25 N，減小5.0 N，B正確；m始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，合外力為零，D錯(cuò)誤。 答案：AB 11．解析：(1)因勻速提起重物，則FT＝mg，且繩對(duì)人的拉力為mg，所以地面對(duì)人的支持力為： FN＝Mg－mg＝(50－30)10 N＝200 N，方向豎直向上。 (2)定滑輪對(duì)B點(diǎn)的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對(duì)B點(diǎn)的彈力方向沿桿的方向，如圖所示，由共點(diǎn)力平衡條件得： FAB＝2mgtan30＝23010 N＝200 N FBC＝＝ N ＝400 N。 答案：(1)200 N　(2)400 N　200 N 12．解析：(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖甲所示，并建立如圖所示直角坐標(biāo)系，對(duì)FT和mg進(jìn)行正交分解，由物體的平衡條件可知：FTcos30＝mgsin30 得FT＝mg (2)以劈和小球整體為研究對(duì)象，整體受力情況如圖乙所示，由物體平衡條件可得： 甲 Ff＝FTcos60，為使整個(gè)系統(tǒng)靜止，其臨界狀態(tài)是靜摩擦力Ff為最大值，即有 Ffmax＝k[(M＋m)g－FTsin60] 聯(lián)立以上兩式可得k＝ 乙 即k值必須滿足k≥。 答案：(1)mg　(2)k≥