2024-2025年新教材高中物理課時(shí)分層作業(yè)11力的平衡平衡條件的應(yīng)用含解析魯科版必修1

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十一)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[合格基礎(chǔ)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．物體受到與水平方向成30°角的拉力F的作用，向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示．則物體受到的拉力F與地面對物體的摩擦力的合力的方向是()A．向上偏左 B．向上偏右C．豎直向上 D．豎直向下C[物體受四個(gè)力的作用，如圖所示，由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件知，力F的水平重量與摩擦力f大小相等、方向相反，故兩力的合力豎直向上，大小等于F在豎直方向上的重量，C正確．]2．(多選)下列運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)的是()A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升到最高點(diǎn)時(shí)C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)ACD[物體處于平衡狀態(tài)的條件是a＝0，B項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)時(shí)v＝0，而a≠0，故不是處于平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤，A、C、D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．如圖所示，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＝GcosθB．F＝GsinθC．物體對斜面的壓力N＝GcosθD．物體對斜面的壓力N＝eq\f(G,cosθ)D[物體受力如圖所示：依據(jù)平衡條件，F(xiàn)、N′的合力與重力等大反向，則有F＝Gtanθ，N＝N′＝eq\f(G,cosθ)，故只有D選項(xiàng)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對繩的作用力的大小與地面對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拉繩的力是一對平衡力，因此A對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．如圖所示，重為500N的人通過跨過定滑輪的輕繩牽引重為200N的物體，當(dāng)繩與水平面成60°角時(shí)，物體靜止．不計(jì)滑輪與繩的摩擦，求地面對人的支持力和摩擦力的大?。甗解析]人與物體靜止，所受合力皆為零，對物體受力分析得，繩的拉力F1＝200N；對人受力分析，人受四個(gè)力作用，重力G、拉力F1、支持力N、摩擦力f，依據(jù)平衡條件可得：水平方向：f＝F1cos60°＝200×eq\f(1,2)N＝100N，豎直方向：N＝G－F1sin60°＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(500－200×\f(\r(3),2)))N＝100(5－eq\r(3))N.[答案]100(5－eq\r(3))N100N[等級過關(guān)練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．如圖所示，一輕繩的兩端分別固定在不等高的A、B兩點(diǎn)，現(xiàn)用另一輕繩將一物體系于O點(diǎn)，設(shè)輕繩AO、BO相互垂直，與水平線的夾角分別為α、β，α＞β，且兩繩中的拉力分別為FA、FB，物體受到的重力為G，下列表述正確的是()A．FA肯定大于GB．FA肯定大于FBC．FA肯定小于FBD．FA與FB大小之和肯定等于GB[對物體受力分析如圖所示，由三力平衡的學(xué)問可知，F(xiàn)A、FB的合力大小等于G，方向豎直向上，F(xiàn)A＝Gsinα，F(xiàn)B＝Gsinβ.故FA肯定小于G，A錯(cuò)誤；因?yàn)棣粒睛?，故FA肯定大于FB，B正確，C錯(cuò)誤；FA與FB大小之和肯定大于G，D錯(cuò)誤．]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程中，下列說法正確的是()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?。絤g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，質(zhì)量為m的物體在水平力F的作用下，沿傾角為α的粗糙斜面對上做勻速運(yùn)動(dòng)，已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求水平力F的大?。甗解析]以質(zhì)量為m的這個(gè)物體為探討對象，它做勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)．對探討對象進(jìn)行受力分析，該物體受四個(gè)力作用，分別是重力mg、斜面的摩擦力f、斜面的支持力N、水平力F，受力分析如圖所示．按圖所示建立平面直角坐標(biāo)系，依據(jù)平衡條件建立平衡方程Fcosα－mgsinα－f＝0N－mgcosα－Fsinα＝0f＝μN(yùn)聯(lián)立以上三個(gè)方程，解得F＝eq\f(sinα＋μcosα,cosα－μsinα)mg.[答案]eq\f(sinα＋μcosα,cosα－μsinα)mg6．(13分)風(fēng)箏(如圖甲所示)是借助于風(fēng)對其作用力和牽線對其拉力的作用，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)對風(fēng)箏的作用力的大小．(設(shè)風(fēng)對風(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)對它的作用力F和牽線對它的拉力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