2024-2025學(xué)年高中物理第5章力與平衡第3節(jié)力的平衡第4節(jié)平衡條件的應(yīng)用作業(yè)含解析魯科版必修1

PAGE5-力的平衡平衡條件的應(yīng)用(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)的論述，正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)肯定不受力的作用B．質(zhì)點(diǎn)肯定沒(méi)有加速度C．質(zhì)點(diǎn)肯定做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．質(zhì)點(diǎn)肯定保持靜止B[處于平衡狀態(tài)的物體，合力為零，物體可以受力的作用，只是合力是零，所以A錯(cuò)誤；處于平衡狀態(tài)的物體，合力為零，由牛頓其次定律可知，物體的加速度為零，所以B正確；平衡狀態(tài)指的是物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體可以保持靜止，所以C錯(cuò)誤；平衡狀態(tài)指的是物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體可以做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤．]2．如圖所示，一只蝸牛沿著葡萄枝緩慢爬行，若葡萄枝的傾角為α，則葡萄枝對(duì)重為G的蝸牛的作用力為()A．Gsinα B．GcosαC．G D．小于GC[蝸牛受到豎直向下的重力和葡萄枝的作用力，兩力平衡，等大反向，所以葡萄枝對(duì)蝸牛的作用力大小等于G，故C正確．]3．(多選)下列物體的設(shè)計(jì)中能增大穩(wěn)度的是()A．不倒翁的下部填充溢物，上部空殼B．賽車有一副“身矮輪寬”的怪模樣C．凳子將四條腿改為三條腿D．船的兩頭尖，中間寬AB[不倒翁的結(jié)構(gòu)能降低重心，從而增大穩(wěn)度，A正確；賽車的寬輪胎能增大接觸面，從而增大穩(wěn)度，B正確；C、D不能增大穩(wěn)度．]4．某物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，若把其中一個(gè)力F1的方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°而保持其大小不變，其余兩個(gè)力保持不變，則此時(shí)物體所受的合力大小為()A．F1 B．eq\r(2)F1C．2F1 D．無(wú)法確定B[其他兩個(gè)力的合力大小為F1，方向與F1反向，當(dāng)F1轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，三力合力為eq\r(2)F1，B正確．]5．如圖所示，物塊A放在傾斜的木板上，已知木板的傾角α分別為30°和45°時(shí)物塊所受摩擦力的大小恰好相同，則物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(3),2)C．eq\f(\r(2),2)D．eq\f(\r(5),2)C[由題意可以推斷出，當(dāng)傾角α＝30°時(shí)，物塊受到的摩擦力是靜摩擦力，大小為f1＝mgsin30°，當(dāng)α＝45°時(shí)，物塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為f2＝μN(yùn)＝μmgcos45°，由f1＝f2解得μ＝eq\f(\r(2),2)，C正確．]6．兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖所示，不計(jì)摩擦力，A對(duì)繩的作用力的大小與地面對(duì)A的作用力的大小分別為()A．mg，(M－m)gB．mg，MgC．(M－m)g，MgD．(M－m)g，(M－m)gA[先探討B(tài)，B受重力mg和繩的拉力T，B處于平衡狀態(tài)，故T＝mg，即B對(duì)繩的拉力大小等于mg．再分析繩受力，A拉繩的力與B拉繩的力是一對(duì)平衡力，因此A對(duì)繩的作用力的大小也是mg．再分析A，A受向下的重力Mg，繩、地面對(duì)A的向上的力為T′、N，列平衡方程得T′＋N＝Mg，所以N＝Mg－T′，即N＝(M－m)g．]二、非選擇題(14分)7．有一小甲蟲(chóng)，在半徑為r的半球碗中向上爬，設(shè)蟲(chóng)足與碗壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.75．試問(wèn)它能爬到的最高點(diǎn)離碗底多高？解析：受力分析如圖所示．f＝μN(yùn)＝μmgcosθ ①由受力平衡知f＝mgsinθ ②由①②式解得θ＝37°所以離地面高度h＝r－rcos37°＝0.2r．答案：0.2r一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)如圖，用輕繩吊一個(gè)重為G的小球，欲施一力F使小球在圖示位置平衡(θ<30°),下列說(shuō)法正確的是()A．力F最小值為GsinθB．若力F與繩拉力大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角C．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向必成θ角D．若力F與G大小相等，力F方向與豎直方向可成2θ角ABD[此題事實(shí)上可視為一動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題，如圖，可知A、B、D正確．]2．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊A放在斜面體B上，若A和B沿水平方向以相同的速度v0一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則A和B之間的相互作用力大小為()A．mg B．mgsinθC．mgcosθ D．0A[選取A為探討對(duì)象，因?yàn)锳水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以其所受力的合力為零，斜面體B對(duì)A的作用力與A的重力等大反向，故A和B之間的相互作用力大小為mg，故A選項(xiàng)正確．]3．(多選)將小船用繩索拉向岸邊，如圖所示，設(shè)船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)水的阻力大小不變，那么在小船勻速靠岸的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．繩子的拉力T增大 B．繩子的拉力T不變C．船的浮力減小 D．船的浮力增大AC[小船受四個(gè)力的作用而勻速前進(jìn)．水平方向：F′＝Tcosθ，豎直方向：Tsinθ＋F浮＝mg當(dāng)θ角增大時(shí)，由于阻力F′不變，則拉力T增大，浮力F浮減?。甝4．(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體通過(guò)輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(m1在地面上，m2在空中)，力F與水平方向成θ角．則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是()A．N＝m1g＋m2g－FsinθB．N＝m1g＋m2g－FcosθC．f＝FcosθD．f＝FsinθAC[選整體為探討對(duì)象，在水平方向整體受摩擦力f和F在水平方向的分力，依據(jù)平衡條件得f＝Fcosθ，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在豎直方向受支持力N、重力和F在豎直方向的分力，依據(jù)平衡條件得N＝m1g＋m2g－Fsinθ，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)如圖所示，物體質(zhì)量為m，靠在粗糙的豎直墻上，物體與墻之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，若要使物體沿墻向上勻速運(yùn)動(dòng)，試求外力F的大小．解析：物體向上運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖所示，建立如圖所示的坐標(biāo)系．由共點(diǎn)力平衡條件得：Fcosα－N＝0 ①Fsinα－f－mg＝0 ②又f＝μN(yùn) ③又①②③得F＝eq\f(mg,sinα－μcosα)．答案：eq\f(mg,sinα－μcosα)6．(13分)風(fēng)箏(如圖甲所示)是借助于風(fēng)對(duì)其作用力和牽線對(duì)其拉力的作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)的．如圖乙所示風(fēng)箏平面AB與水平面的夾角為30°，牽線與風(fēng)箏平面AB的夾角為53°，風(fēng)箏質(zhì)量為300g，求風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力的大?。?設(shè)風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力與風(fēng)箏平面垂直，g取10m/s2)甲乙解析：風(fēng)箏平衡時(shí)共受到三個(gè)力作用，即重力mg、風(fēng)對(duì)它的作用力F和牽線對(duì)它的拉力T，如圖所示．以AB方向?yàn)閤軸方向，F(xiàn)方向?yàn)閥軸方向，建立平面直角坐標(biāo)系，將重力和拉力T正交分解，即