第二章 第3单元 受力分析 共点力的平衡

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资源描述
第二章 第3单元 受力分析 共点力的平衡1如图1所示是2011年第七届城市运动会吊环比赛的一个场景,此时人静止不动,两根吊带对称并与竖直方向有一定夹角,下列判断正确的是()A两根吊带受到环的拉力大小不等B手对吊环作用力方向竖直向下C每根吊带受到环的拉力大小都等于人重量的一半D两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下图12如图2所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在 F1、F2和 F3三力作用下保持静止。下列判断正确的是()A. F1F2F3BF3F1F2图2CF2F3F1DF3F2F13.如图3所示,截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直墙面上,现用竖直向上的作用力F,推动木块与铁块一起向上匀速运动,运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下列说法正确的是 ()A木块a与铁块b间一定存在摩擦力 图3B木块与竖直墙面间一定存在水平弹力C木块与竖直墙面间一定存在摩擦力D竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和4如图4所示,一光滑斜面固定在地面上,重力为G的物体在一水平推力F的作用下处于静止状态。若斜面的倾角为,则()AFGcosBFGsin 图4C物体对斜面的压力FNGcosD物体对斜面的压力FN5.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态。如图5所示是这个装置的纵截面图。若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是() 图5AMN对Q的弹力逐渐减小B地面对P的摩擦力逐渐增大CP、Q间的弹力先减小后增大DQ所受的合力逐渐增大6如图6所示,水平细杆上套一环A,环A与球B间用一轻质绳相连,质量分别为mA、mB,由于B球受到风力作用,环A与B球一起向右匀速运动。已知细绳与竖直方向的夹角为,则下列说法中错误的是()AB球受到的风力F为mBgtan 图6B风力增大时,轻质绳对B球的拉力保持不变C风力增大时,杆对环A的支持力保持不变D环A与水平细杆间的动摩擦因数为7在如图7所示装置中,两物体质量分别为m1、m2,悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径,不计一切摩擦,整个装置处于静止状态。由图可知()图7A一定小于Bm1一定大于m2Cm1一定小于2m2 Dm1可能大于2m28如图8所示,所受重力为G的均匀小球放在倾角为的斜面上,球被与斜面夹角为的木板挡住,球面、木板均光滑。若使球对木板压力最小,则木板与斜面间夹角应为()AB.C. D. 图89如图9所示,在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m的铁环,两铁环上系着两根等长细线,共同拴住质量为M的小球,两铁环与小球都处于静止状态。现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍能保持系统平衡,则水平直杆对铁环的支持力N和摩擦力f的可能变化是() 图9AN不变 BN增大Cf减小 Df不变10.如图10所示,一个质量为3.0 kg的物体,放在倾角为30的斜面上静止不动。若用竖直向上的力F5.0 N提物体,物体仍静止,(g10 m/s2)下述结论正确的是()A物体受到的摩擦力增大2.5 N 图10B物体对斜面的作用力减小5.0 NC斜面受到的压力减小5.0 ND物体受到的合外力减小5.0 N11.如图11所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30的夹角。若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它匀速地提起重物。已知重物的质量m30 kg,人的质量M50 kg,g取10 m/s2。试求:(1)此时地面对人的支持力的大小;(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小。图1112.一个底面粗糙、质量为M的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成30角;现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30,如图12所示,试求:(1)当劈静止时绳子的拉力大小。图12(2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍,为使整个系统静止,k值必须满足什么条件?详解答案1解析:由两根吊带对称可知,两根吊带受到环的拉力大小相等,A错;人受力平衡,每个吊环对手的作用力方向由人的重心指向环,方向斜向上方,手对吊环的作用力斜向下方,B错误;两吊带对环的拉力方向沿着吊带斜向上,其合力与人和环的重力平衡,即其合力方向竖直向上,故两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下,D正确;由于每根吊带受到环的拉力方向不是竖直向下,故其大小一定大于人的重量的一半,C错误。答案:D2解析:由于三力的共点平衡,三力首尾相连构建封闭三角形,由三角形的边角关系可知,B项正确。答案:B3解析:铁块b匀速运动,故铁块b受重力、斜面对它的垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的静摩擦力,选项A正确;将a、b看做一个整体,竖直方向:FGaGb,选项D错误;整体水平方向不受力,故木块与竖直墙面间不存在水平弹力,没有弹力也就没有摩擦力,选项B、C均错。答案:A4解析:物体所受三力如图所示,根据平衡条件,F、FN的合力与重力等大反向,有FGtan,FNFN,故只有D选项正确。答案:D5解析:对圆柱体Q受力分析如图所示,P对Q的弹力为F,MN对Q的弹力为FN,挡板MN向右运动时,F和竖直方向的夹角逐渐增大,如图所示,而圆柱体所受重力大小不变,所以F和FN的合力大小不变,故D选项错误;由图可知,F和FN都在不断增大,故A、C两项都错;对P、Q整体受力分析知,地面对P的摩擦力大小就等于FN,所以地面对P的摩擦力也逐渐增大。故选B。答案:B6解析:对B受力分析可知A正确;当风力增大时,由于F拉mBg/cos,所以B错误;以整体为研究对象,竖直方向杆对环A的支持力与环A和B球受到的重力平衡,C正确;水平方向上,mBgtan(mAmB)g,所以D正确。答案:B7解析:光滑滑轮两边绳的拉力相等,由物体处于平衡可得:水平方向:m2gsinm2gsin,。竖直方向:2m2gcosm1g,所以m1一定小于2m2。答案:C8解析:以小球为研究对象,小球受到三个力的作用处于平衡状态,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,在板的支持力与斜面的支持力垂直时有最小值,故板与斜面垂直时,板对小球的支持力最小,由牛顿第三定律可知,小球对木板压力最小,选项C正确。答案:C9解析:对铁环和小球受力分析如图所示,以整体为研究对象,2NMg2mg,可见N与角无关,即N不变,A对,B错;摩擦力fFcos,2FsinMg,所以f,所以说f随着角的减小而增大,C、D错。答案:A10解析:对物体m进行受力分析:m始终处于静止状态,不加竖直向上的力时,摩擦力fmgsin3015 N,支持力Nmgcos3015 N,物体对斜面的作用力是指物体对斜面的压力和摩擦力的合力,其大小等于重力mg30 N;若加上一个竖直向上的力提物体时,相当于重力减小了,可看作重力为G(305) N25 N的物体,此时摩擦力为fGsin3012.5 N,减少了2.5 N,A错误;支持力为NGcos3012.5 N,斜面受到的压力减小2.5 N,C错误;物体对斜面的作用力大小为25 N,减小5.0 N,B正确;m始终处于静止状态,合外力为零,D错误。答案:B11解析:(1)因匀速提起重物,则Nmg,且绳对人的拉力为mg,所以地面对人的支持力为:NMgmg(5030)10 N200 N,方向竖直向上。(2)定滑轮对B点的拉力方向竖直向下,大小为2mg,杆对B点的弹力方向沿杆的方向,如图所示,由共点力平衡条件得:FAB2mgtan3023010 N200 NFBC N400 N。答案:(1)200 N(2)400 N200 N12解析:(1)以小球为研究对象,其受力如图甲所示,并建立如图所示直角坐标系,对T和mg进行正交分解,由物体的平衡条件可知:Tcos30mgsin30得Tmg (2)以劈和小球整体为研究对象,整体受力情况如图乙所示,由物体平衡条件可得: 甲fTcos60,为使整个系统静止,其临界状态是静摩擦力Ff为最大值,即有fmaxk(Mm)gTsin60 联立以上两式可得k 乙即k值必须满足k。答案:(1)mg(2)k6
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