高一物理(同步)—第四章《物体的平衡》单元验收考试及参考答案(y)

第四章物体的平衡知识总结一、平衡的定义：1．匀速直线运动2．静止3．匀速转动4．变速直线运动的物体在与运动垂直方向处于平衡状态二、共点力作用下物体的平衡条件：(一)平衡条件：1)2)003)0(0)xyFFFF如果几个力的合力为零，则任何一个力与其它力的合力大小相等，方向相反如果几个力的合力为零，那么这几个力首尾相接构成封闭三角形若则直三角形的斜边为零，则两直角边同时为零(二)解题两条思路：1．把已知力与未知力归到一个三角形，利用数学知识(三角函数、相似三角形、正弦、余弦定理)求解：(1)封闭三角形法(2)等效法2．把已知力和未知力归到一条直线求解—正交分解法解题(三)解题的两种方法1．隔离法—求内力2．整体法—求外力(四)解题方法的选择：1．讨论力的变化—封闭三角形法2．三个以上的力—正交分解法三、有固定转动轴物体的平衡平衡条件：0)(000MFFFyx求轴受力四、一般物体的平衡1．平衡条件：0000()xyFFFM转动轴任取2．选转轴的原则：(1)转动轴一般选在未知力通过的点—减少未知数个数(2)转动轴选在重心—使方程简化(3)如果物体处于非平衡状态，必须以重心为转轴。第四章《物体的平衡》单元验收考试及参考答案一、选择题：1．如图所示，质量为m的物体在恒力作用下，沿天花板匀速滑动，物体与天花板间摩擦因数为，则物体受到的摩擦力大小为A.sinFB.cosFC.)sin(mgFD.)sin(Fmg答案：BC2．一个物体在同一平面上的6个共点力作用下保持平衡，现在撤去其中的两个力，这两个力的大小分别是20N和25N，其余4个力保持不变，则该物体所受合力大小可能是A.20NB.0C.2ND.40N答案：AD3．把一重为G的物体用一水平推力F=kt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够长的平面墙上，从t=0开始，物体所受的摩擦力f随时间t的变化关系图线如图所示，其中正确的是：答案：B分析：由于推力F随时间成正比，由ktNf可知摩擦力f也随时间成正比，当fG时，物体做加速运动，当f=G时，物体的速度最大，当fG时，物体做减速运动，当物体的速度变为零时f=G。4．如图所示，Mgmgsin，在m上放一小物体时，m仍保持静止，则A.绳子的拉力增大B.M所受的合力不变C.斜面对m的摩擦力可能减小D.斜面对m的摩擦力一定增大答案：BD5．如图所示，OA为一根遵从胡克定律的弹性轻绳，一端固定在天花板上的O点，另一端与静止在水平地面上的滑块A相连，滑块与地面间的摩擦因数恒定。当绳处于竖直位置时，滑块对地面有压力，B为紧挨绳的一颗光滑水平的小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度，现用一水平力F作用于滑块A，使之向右做直线运动，在运动过程中，作用于A的摩擦力A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变D.先减小后增大答案：C解答：物体受力情况如图所示，其中T为弹性绳的弹力，且T=kx(x为弹性绳的伸长)设AB=h，则xhsin，khmgxhkxmgTmgNsin由)(khmgNf得f保持不变。6．如图所示，球与斜面无摩擦接触，用水平力F缓慢推动斜面体ABC，使球升到A端时，系球的绳接近水平，在此过程中，绳对球的拉力T，球对斜面的压力N的变化情况正确的说法是：A.N不变，T先减小后增大B.N不变，T不断增大C.N不断增大，T不断减小D.N不断增大，T先减小后增大答案：D分析：小球受力情况如图所示，因为斜面缓慢运动，所以小球所受合力为零，即G、N、T首尾相接构成封闭三角形，其中G大小方向均不变，N方向不变，并逐渐变大，T先变小后变大。7．如图所示，所受重力大小为G的木块甲和倾角为的斜面体乙间的接触面光滑，对甲施一水平推力F，使甲乙无相对运动，同时又使乙沿水平地面向左匀速运动，则甲对乙的压力大小为A.22FGB.cosGC.sinFD.sincosFG答案：ACD解答：因为甲处于平衡状态，所以甲受的重力G，推力F，和斜面对甲的弹力N首尾相接构成封闭三角形，由力三角形图可得N=22FGN=sinFN=sincosFG8．如图所示，物块M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用处于静止状态，如果将外力F撤去，则物块A.会沿斜面下滑B.摩擦力方向一定变化C.摩擦力变大D.摩擦力变小答案：BD分析：物体M受水平推力F作用静止时，受摩擦力大小为22)sin(mgFf，摩擦力f的方向沿F与sinmg的合力方向，当撤去F时，物体M受的摩擦力大小为sinmg，沿斜面向上。9．固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细线一端拴一个小球，置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮，如图所示，现缓慢地将小球从A点拉到B点。则此过程中，小球对半球的压力大小N，细线的拉力大小T的变化情况是：A.N变大，T不变B.N变小，T变大C.N不变，T变小D.N变大，T变小答案：C分析：因为球缓慢运动，所以小球受合力为零，即重力G，弹力N及绳的拉力T这三个力首尾相接构成封闭三角形。因为GNT∽OAC所以RhGRNRhRGN，不变RhGLTRhLGT，变小。10．如图，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角缓慢地增大到90o的过程中，A.小球对木板的正压力逐渐增大B.小球对墙的压力逐渐减小C.小球对木板的正压力对轴O的力矩逐渐减小D.木板对小球的弹力不可能小于小球的重力答案：BCD分析：小球处于平衡状态，其受的重力G、墙对球的弹力N1及板对球的弹力N2首尾相接构成封闭三角形，当墙与板之间的夹角增大时，力三角形中的角变小，由于重力G不变，所以N1和N2都变小，由于小球对板的作用力2N变小，且2N的力臂也变小，所以2N对O点的力矩也变小，由力三角形得N2G11．如图所示，a、b两物体通过一个定滑轮用细绳连接，a物体放在P点时静止，如果将a物体移到Q点放置仍处于静止，不计滑轮摩擦，则a从P点移到Q点A.绳子对A的拉力变小B.地面对A的弹力变小C.地面对A的摩擦力变小D.地面对A的摩擦力变大答案：D12．如图，均匀杆OA可绕O点转动，虚线与OA平行，则A点处4个力F1F2F3F4对O点的力矩大小关系是(箭头长短表示力的大小)A.M1=M2M3=M4B.M2M1=M3M4C.M1M2M3M4D.M2M1M4M3答案：B分析：将各力沿垂直杆的方向和平行杆的方向分解可以4312FFFF所以M2M1=M3M413．如图物体重6N，由于推力F的作用靠在竖直墙上，当F从5N逐渐增大到10N时，物体始终没动，这时物体受到摩擦力变化情况是A.向下一直变大B.向上一直变小C.先向下变小，后向上变大D.先向上变小，后向下变大答案：D14．如图，密度相同，横截面积相同的两木块m、M被夹在两木块之间，且保持静止不动。(Mm)两木块与木板间的摩擦因数相同，则下列说法正确的是A.m对M的摩擦力向上B.M对m的摩擦力向上C.m对M和M对m的摩擦力方向都向下D.m与M间无摩擦答案：A二、填空题15．如图，已知物体重量为G，在推力F作用下静止，则天棚受到的压力大小为___，天棚受的静摩擦力大小____。答案：GFcos，sinF16．已知物体在倾角为的斜面上恰能匀速下滑，则物体与斜面的滑动摩擦因数为____，如果物体的质量为m，当对物体施加一个沿着斜面向上的推力F时恰能匀速上滑，则这个推力F大小是____。答案：tg，sin2mg17．如图，在细绳的C点系一重物P，细绳的AB两端分别固定在墙面上，使得AC保持水平，BC与水平方向成30o角，已知细绳最大只能承受200N的拉力，那么C点悬挂物体的重力最大为____，如果所挂重物的重力稍大于此值，这时细绳的____段将断裂。答案：100N，BC18．如图，在水平高度相同的两点用等长的短绳悬挂重量为G的均匀链条，绳与水平方向成角，则绳子的张力为____，链条最低点的张力为____。答案：sin2G，ctgG2解答：整体法：GFsin2，sin2GF隔离法：ctgGFT2cos三、计算题：19．如图甲所示，一个重力为G的小环，套在竖直放置的半径为R的大圆环上，一个劲度系数为K，自然长度为L(L2R)的轻质弹簧，其上端固定在大圆环的最高点，下端与小环相连，不计一切摩擦，求小圆环静止时与竖直方向的夹角。答案：)(2cosGKRKL解答：小环受力情况如图乙所示N与G的合力F与kx大小相等方向相反，由图可知N=GLRxkxGFcos2cos2所以)cos2(cos2LRkG)(2cosGKRKL20．如图所示，水平放置的两固定的光滑硬杆OA与OB成角，在两杆上各套轻环P、Q，两环用轻绳连接，现用恒力F沿OB方向拉环Q，当两环稳定时，绳的张力多大？答案：sinFT解答：当绳PQ与OA垂直时两环才能稳定，Q环受力情况如图甲所示，由平衡条件FTsin得sinFT21．如图，物体A重10N，与墙壁的摩擦因数为0.5，用一个与水平成45o角的力F作用在物体上，要使物体A静止，求推力F的范围？答案：9.3NF28.6N解答：1)当物体A有向下运动趋时，摩擦力f的方向向上，物体A的受力情况如图甲所示，045sinGfFo(1)045cosNFo(2)Nf(3)由(1)(2)(3)解得NGFoo3.945cos45sin。2)当物体有向上运动趋势时，摩擦力f的方向向下，物体A的受力情况如图乙所示，图乙045sinGfFo(4)045cosNFo(5)Nf(6)由(4)(5)(6)解得NGFoo6.2845cos45sin。22．如图所示，倾斜墙与竖直方向成37o角，重10N的木块被一竖直向上的16N的外力F压在墙上而静止。1)此时木块受到的静摩擦力多大？2)只改变F的大小，使木块不受摩擦而静止，木块对墙的压力大小为多少？3)只改变F的方向，使木块不受摩擦而静止，木块对墙的压力大小为多少？答案：f=4.8N，N=0，N=7.9N解法一：1)物体受力情况如图甲所示，F与G的合力竖直向上，摩擦力f的大小等于沿斜面向下的下滑分力f=(F-G)cos37o=4.8N2)当物体静止时，ooNf37cos37sin当f=0时，必有N=03)设推力F的方向与竖直方向夹角为时，木块不受摩擦力。木块受力情况如图乙所示oNGF37sincos(1)sin=cos37oFN(2)(1)2+(2)2得N2+12N-156=0，解得N=7.9N解法二：因为木块静止，所以G、N、F三个力首尾相接构成封闭三角形(图丙)由余弦定理：)53180cos(2222ooGNNGF即N2+12N-156=0N=7.9N解法三：以墙面为x轴，设推力F与x轴夹角为，木块受力情况如图丁所示，NGFNNGFFGGFooooooo9.737sin60sin37sin60sin605.0168.01037coscos37coscos