2024-2025學年新教材高中物理第三章相互作用第六節(jié)共點力的平衡條件及其應(yīng)用分級訓練含解析粵教版必修第一冊

PAGE7-第六節(jié)共點力的平衡條件及其應(yīng)用A級合格達標1.如圖所示，物體A在豎直向上的拉力F的作用下能靜止在斜面上，關(guān)于A受力的個數(shù)，下列說法中正確的是（）A.A肯定受兩個力作用B.A肯定受四個力作用C.A可能受三個力作用D.A受兩個力或者四個力作用解析：若拉力F大小等于物體的重力，則物體與斜面沒有相互作用力，所以物體就只受到兩個力作用；若拉力F小于物體的重力，則斜面對物體產(chǎn)生支持力和靜摩擦力，故物體應(yīng)受到四個力作用.答案：D2.如圖所示，一重為10N的球固定在支桿AB的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎曲，已知繩的拉力為7.5N，則AB桿對球的作用力（）A.大小為7.5NB.大小為10NC.方向與水平方向成53°角斜向右下方D.方向與水平方向成53°角斜向左上方解析：對小球進行受力分析可得，AB桿對球的作用力F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向，可得F方向斜向左上方，設(shè)＝53°，F(xiàn)＝eq\f(G,sin53°)＝12.5N.答案：D3.如圖所示是一名登山運動員攀登陡峭山壁的情形，假如認為峭壁的平面是豎直的平面，壁面是光滑的，腿與峭壁面是垂直的，輕繩與壁面的夾角為30°，運動員的質(zhì)量為80kg.則輕繩對運動員的拉力大小為（g取10m/s2）（）A.eq\f(800\r(3),3)N B.800NC.eq\f(1600\r(3),3)N D.1600N解析：對運動員受力分析可知，輕繩對運動員的拉力T＝eq\f(mg,cos30°)＝eq\f(1600\r(3),3)N.答案：C4.重力為G的體操運動員在進行自由體操競賽時，有如圖所示的競賽動作，當運動員豎直倒立保持靜止狀態(tài)時，兩手臂對稱支撐，夾角為θ，則（）A.當θ＝60°時，運動員單手對地面的正壓力大小為eq\f(G,2)B.當θ＝120°時，運動員單手對地面的正壓力大小為GC.當θ不同時，運動員受到的合力不同D.當θ不同時，運動員與地面之間的相互作用力不相等解析：運動員豎直倒立在地面上保持靜止狀態(tài)時，地面對兩手的支持力豎直向上，人的受力如圖所示，由平衡關(guān)系可知，2FN＝G，即FN＝eq\f(G,2)，F(xiàn)N與θ角無關(guān)，所以選項A正確，B錯誤.不管角度如何，運動員受到的合力都為零，即地面對運動員的支持力與重力大小相等、方向相反，選項C、D錯誤.答案：A5.如圖所示，輕繩OA一端固定在天花板上，另一端系一光滑的圓環(huán)，一根系著物體的輕繩穿過圓環(huán)后，另一端固定在墻上B點，且OB處于水平.現(xiàn)將A點緩慢沿天花板水平向右移動，且OB段的輕繩始終保持水平，則OA、OB段輕繩所受的拉力的大小TA、TB的變更狀況是（）A.TA增大，TB不變 B.TA、TB均不變C.TA不變，TB增大 D.TA、TB均減小解析：因為圓環(huán)光滑，則OC、OB段輕繩所受的拉力的大小TC、TB始終相等，且等于物體的重力.又OB段輕繩始終保持水平，OC段輕繩始終保持豎直，則A點緩慢右移，圓環(huán)也隨之右移，角θ不變，由平衡條件可知OA段繩上所受的拉力不變.答案：B6.在粗糙水平地面上與墻平行放著一個截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻面間放一光滑圓球B，整個裝置處于靜止狀態(tài)，截面如圖所示.現(xiàn)對B施加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)墻對B的作用力為F1，B對A的作用力為F2，地面對A的摩擦力為F3.若F緩慢增大而整個裝置仍保持靜止，在此過程中（）A.F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大B.F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C.F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大D.F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變解析：球B受力狀況如圖所示，墻對球B的作用力及A對球B的作用力的合力與F及重力的合力大小相等，方向相反，故當F增大時，B對A的壓力增大，即F2增大，同理可知，墻對B的作用力F1增大；對整體分析，整體豎直方向受重力、支持力及壓力F，水平方向受墻的作用力F1和地面對A的摩擦力F3而處于平衡，由平衡條件得，當F增大時，地面對A的摩擦力F3增大，故選項C正確.答案：C7.如圖所示，輕繩通過輕質(zhì)動滑輪懸掛一個質(zhì)量為m的P物體，一端與豎直墻壁上的A點相連，另一端與質(zhì)量也為m的Q物體連接，Q放在傾角為30°的斜面上.若A點緩慢向上移動少許，Q始終保持靜止，下列說法正確的是（）A.繩的拉力大小始終變大B.繩的拉力大小不變C.物體Q所受的摩擦力先變小后變大D.物體P所受的合力漸漸變大解析：對動滑輪受力分析，如圖所示，繩中的拉力大小T＝eq\f(G,2sinα)，因Q靜止，懸掛物體P的總繩長（AO＋BO）不變，所以sinα＝eq\r(1－cos2α)＝eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(CD,AC)))\s\up12(2))＝eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(CD,AO＋OC)))\s\up12(2))，由于OB＝OC，故α不變，則繩中的拉力T也不變，B正確，A錯誤；A點緩慢移動的過程中物體P處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，選項D錯誤；繩子的拉力不變，物體Q受力狀況不變，摩擦力大小不變，選項C錯誤.答案：BB級等級提升8.如圖所示，甲、乙兩個小球的質(zhì)量均為m，兩球間用細線連接，甲球用細線懸掛在天花板上.現(xiàn)分別用大小相等的力F水平向左、向右拉兩球，平衡時細線都被拉緊.則平衡時兩球的可能位置是下列選項中的（）ABCD解析：用整體法分析，把兩個小球看作一個整體，此整體受到的外力為豎直向下的重力2mg、水平向左的力F（甲受到的）、水平向右的力F（乙受到的）和細線1的拉力，兩水平力相互平衡，故細線1的拉力肯定與重力2mg等大反向，即細線1肯定豎直；再用隔離法，分析乙球受力的狀況，乙球受到向下的重力mg、水平向右的拉力F、細線2的拉力F2.要使得乙球受力平衡，細線2必需向右傾斜.故A正確.答案：A9.如圖所示，兩個相同的小物塊P、Q靜止在斜面上，P與Q之間的彈簧A處于伸長狀態(tài)，Q與擋板間的彈簧B處于壓縮狀態(tài)，則以下推斷正確的是（）A.撤去彈簧A，物塊P將下滑，物塊Q將靜止B.撤去彈簧A，彈簧B的彈力將變小C.撤去彈簧B，兩個物塊均保持靜止D.撤去彈簧B，彈簧A的彈力將變小解析：由于物塊Q受彈簧A、B的彈力及重力沿斜面的分力方向都沿斜面對下，仍能保持靜止，則不論撤去彈簧A，還是彈簧B，兩物塊肯定都能保持靜止，由于物塊靜止，彈簧形變不變更，彈力不變.所以選項A、B、D錯誤，C正確.答案：C10.如圖甲所示，在粗糙水平面上靜止放置一個截面為三角形的斜劈，其質(zhì)量為M.兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿兩側(cè)面勻速下滑.若現(xiàn)在對兩物塊同時各施加一個平行于斜劈側(cè)面的恒力F1和F2，且F1>F2，如圖乙所示.則在兩個小物塊沿斜面下滑的過程中，下列說法正確的是（）甲乙A.斜劈可能向左運動B.斜劈受到地面對右的摩擦力作用C.斜劈對地面的壓力大小等于（M＋m1＋m2）gD.斜劈對地面的壓力大小等于（M＋m1＋m2）g＋F1sinα＋F2sinβ解析：在未施加力之前，三個物體都處于平衡狀態(tài)，故可把三＋m2）g，沒有摩擦力；施加力之后，兩個物體對斜劈的壓力和摩擦力不變，故斜劈受力狀況不變，故斜劈仍保持靜止，斜劈對地面的壓力大小等于（M＋m1＋m2）g，與地面間沒有摩擦力，故選項C正確.答案：C11.如圖所示，a、b兩細繩一端系著質(zhì)量為m的小球，另一端系在豎直放置的圓環(huán)上，小球位于圓環(huán)的中心，起先時繩a水平，繩b傾斜.現(xiàn)將圓環(huán)在豎直平面內(nèi)順時針緩慢地向右滾動至繩b水平，在此過程中（）A.a上的張力漸漸增大，b上的張力漸漸增大B.a上的張力漸漸減小，b上的張力漸漸減小C.a上的張力漸漸減小，b上的張力漸漸增大D.a上的張力漸漸增大，b上的張力漸漸減小解析：對小球進行受力分析，如圖所示.在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，小球始終處于平衡狀態(tài)，由正弦定理得eq\f(mg,sinγ)＝eq\f(Fa,sinα)＝eq\f(Fb,sinβ)，γ角不變，α角增大，sinα漸漸增大，可得Fa漸漸增大，β角減小，sinβ漸漸減小，可得，F(xiàn)b漸漸減小.答案：D12.如圖所示，質(zhì)量為m（可以看成質(zhì)點）的小球P，用兩根輕繩OP和O′P在P點拴結(jié)后再分別系于豎直墻上相距0.4m的O、O′兩點上，繩OP長0.5m，繩O′P長0.3m，今在小球上施加一方向與水平成θ＝37°角的拉力F，將小球緩慢拉起.繩O′P剛拉直時，OP繩拉力為T1，繩OP剛松弛時，O′P繩拉力為T2，則T1∶T2為（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）（）A.3∶4 B.4∶3C.3∶5 D.4∶5解析：繩O′P剛拉直時，由幾何關(guān)系可知此時OP繩與豎直方向夾角為37°，小球受力如圖甲，則T1＝eq\f(4,5)mg，繩OP剛松弛時，小球受力如圖乙，則T2＝eq\f(4,3)mg.則T1∶T2＝3∶5，C正確.甲乙答案：C13.（多選）如圖所示，光滑輕滑輪通過支架固定在天花板上，一足夠長的細繩跨過滑輪，一端懸掛小球b，另一端與套在水平細桿上的小球a連接.小球a在水平拉力F作用下從圖示虛線位置起先緩慢向右移動.已知小球a和小球b的質(zhì)量分別是m和2m，重力加速度大小為g，小球a與細桿間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3).則下列說法正確的是（）A.當細繩與細桿的夾角為60°時，拉力F的大小為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(\r(3),3)))mgB.支架對輕滑輪的作用力大小漸漸增大C.拉力F的大小始終增大D.拉力F的大小先減小后增大解析：由于小球a緩慢向右移動，所以小球a與小球b均處于平衡狀態(tài).設(shè)細繩與細桿的夾角為θ，當θ＝30°時，細繩的拉力在豎直方向的分力等于小球a的重力，細桿對小球a的彈力為零；當θ>30°時，細繩的拉力在豎直方向的分力大于小球a的重力，所以細桿對小球a的彈力方向豎直向下；當θ<30°時，細繩的拉力在豎直方向的分力小于小球a的重力，細桿對小球a的彈力方向豎直向上.當θ＝60°時，對小球a受力分析如圖所示，有F＝f＋Tcosθ，Tsinθ＝mg＋FN，f＝μFN，對小球b有T＝2mg，解得F＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(\r(3),3)))mg，故A正確；隨著小球a向右移動，兩段繩子的夾角越來越大，由于繩子的張力大小始終不變，所以輕滑輪所受細繩的合力將