2018-2019学年高中物理必修一人教版练习题：3.简单的物体的平衡问题

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专题课:简单的物体的平衡问题 1.（多选）下列各组力作用在物体上,有可能使物体处于平衡状态的是 （　　） A.3 N、4 N、8 N B.7 N、9 N、6 N C.4 N、7 N、8 N D.3 N、5 N、1 N 2.[2018·安徽淮北一中期中] 如图LZ2-1所示,壁虎在竖直玻璃面上匀速爬行,关于它在此平面的受力分析,图LZ2-2中正确的是 （　　） 图LZ2-1 图LZ2-2 3.图LZ2-3是一种测定风力的仪器的原理图,质量为m的金属球固定在一细长的轻金属丝下端,能绕悬点O在竖直平面内转动,无风时金属丝自然下垂,有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ,角θ的大小与风力大小F有关,重力加速度为g.下列关于风力F与θ的关系式正确的是 （　　） 图LZ2-3 A.F=mgtan θ B.F=mgsin θ C.F=mgcos θ D.F= 4.如图LZ2-4所示,在同一平面内,大小分别为1 N、2 N、3 N、4 N、5 N、6 N的六个力共同作用于一点,则其合力大小为 （　　） 图L

D．4N+7N>8N，8N-7N<4N，故D可能使物体处于平衡状态，符合题意。
2.如图所示,壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,关于它在此平面内的受力分析,下列图示中正确的是(　　)
A. B. C. D.
【答案】A
【汇总】
壁虎在竖直玻璃面上匀速爬行，属于匀速直线运动，对壁虎进行受力分析：
由图可知，F与大小相等，方向相反，故选项A正确．
3.如图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球P．P是质量为m的金属球，固定在一细长钢性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ大小与风力大小有关，下列关于风力F与θ的关系式正确的是
A. F=mgsinθ
B. F=mgtanθ
C. F=mgcosθ
D. F=mg/cosθ
【答案】B
【汇总】
【详解】以金属球为研究对象,受到重力mg、水平向左的风力F和金属丝的拉力T,作出受力图如图所示：
根据平衡条件得到：F=mgtanθ，故B正确，ACD错误．
故选B．
4.如图所示，在同一平面内，大小分别为、、、、、的六个力共同作用于一点，其合力大小为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【汇总】
先将同一直线上的三对力进行合成,可得三个合力均为3 N且互成120°角,故总合力为零.
5.如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4N．要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值可以为(　　)
A. 4N B. 6N C. 10N D. 18N
【答案】BC
【汇总】
当F1=4N时，静摩擦力为f=F2-F1=6N>4 N，物体不能静止，故A错误；当F1=6 N时，静摩擦力为f=F2-F1=4 N，即达到最大值且方向向左，故B正确；当F1=10 N，静摩擦力为f=F2-F1=0，故C正确；当F1=18N时，由于最大静摩擦力为4 N，所以4 N＜F1-F2=8N，物体不平衡，将加速向左移动，故D错误．所以BC正确，AD错误．
6.在某驾校的训练场地上，有一段圆弧形坡道，如图所示，若将同一辆车先后停放在a点和b点，下述分析和比较正确的是 ( )
A. 车在a点受坡道的支持力大于在b点受的支持力
B. 车在a点受坡道的摩擦力大于在b点受的摩擦力
C. 车在a点受到的合外力大于在b点受的合外力
D. 车在a点受的重力的下滑分力大于在b点受的重力的下滑分力
【答案】A
【汇总】
停放在a点和b点，说明汽车受力平衡，设研究点的切线与水平面的夹角为，根据平衡有：，，a点倾斜程度较小，所以车在a点受坡道的支持力大于在b点受的支持力故，A对
车在a点受坡道的摩擦力小于在b点受的摩擦力，B错
因为平衡故在ab两点合外力均为零，C错
车在a点受的重力的下滑分力小于在b点受的重力的下滑分力，D错
故应该选A
7.如右图所示，三个完全相同的木块放在同一个水平面上，木块和水平面的动摩擦因数相同．分别给它们施加一个大小为F的推力，其中给第一、三两木块的推力与水平方向的夹角相同，这时三个木块都保持静止．比较它们和水平面间的弹力大小FN1、FN2、FN3和摩擦力大小Ff1、Ff2、Ff3，下列说法中正确的是(　　)
A. FN1>FN2>FN3，Ff1>Ff2>Ff3
B. FN1>FN2>FN3，Ff1＝Ff3C. FN1＝FN2＝FN3，Ff1＝Ff2＝Ff3
D. FN1>FN2>FN3，Ff1＝Ff2＝Ff3
【答案】B
【汇总】
试题分析：分别对三个物体分析受力，根据三个物体都受力平衡，第一个物体和第三个物体受到的摩擦力等于F在水平方向上的分量，而第二个物体的摩擦力等于拉力F，对于摩擦力有，第一个物体与水平面间的弹力大小等于自身的重力和F在竖直方向的分力之和，第二个物体与水平面间的弹力大小等于自身的重力，第三个物体与水平面间的弹力大小等于自身的重力和F在竖直方向的分力之差，则对于弹力有，选项B对．
故选B
考点：本题考查了物体的平衡条件、受力分析和对力进行处理的能力．
点评：本题关键是将三个推力按照作用效果沿着水平和竖直方向正交分解，然后按照共点力平衡条件列式求解分析．
8.如图所示,在水平推力F的作用下,质量为m的楔形物块静止在倾角为θ的光滑固定斜面上,重力加速度为g,则楔形物块受到的斜面支持力大小为(　　)
A Fsin θ B. C. mgcos θ D.
【答案】BD
【汇总】
【详解】物体受力如图： 由闭合三角形定则此三力可以构成闭合三角形，如图，解三角形可得：F′＝，或：F′＝，故BD正确，AC错误；故选BD.
【点睛】在受力分析上，由两种方法一种正交分解，另一个是闭合三角形定则，两者都需要熟练掌握．
9.如图所示,沿光滑墙壁用网兜把一个足球挂在A点,足球与墙壁接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为α.已知足球的质量为m,网兜的质量不计,重力加速度为g.关于悬绳对球的拉力F1 和墙壁对球的支持力F2,下列关系式正确的是(　　)
A. B. C. F2=mgtanα D.
【答案】AC
【汇总】
【详解】以足球为研究对象，分析其受力情况：重力mg、悬绳对球的拉力F1和墙壁对球的支持力F2；
三个力的合力为零，根据平衡条件得知，mg和F2的合力与F2大小相等、方向相反，则有，F2=mgtanα，故选AC．
10.如图所示,一个光滑的圆球搁在斜面和竖直的挡板之间，竖直挡板位置保持不变，在斜面倾角α从0°变化到90°的过程中，斜面和挡板对圆球的弹力随斜面倾角α变化而变化,则（ ）
A. 斜面弹力FN1的变化范围是(0,+∞)
B. 斜面弹力FN1的变化范围是(mg,+∞)
C. 挡板的弹力FN2的变化范围是(0,+∞)
D. 挡板的弹力FN2的变化范围是(mg,+∞)
【答案】BC
【汇总】
以小球研究对象，分析受力如图所示，
由平衡条件得：，可知当α增大时F2从mg逐渐增大，故A错误，B正确；挡板对小球的弹力F1=mgtanα，当α为零时，F1为零，当α增大时F1从零逐渐增大，故C正确，D错误．所以BC正确，AD错误．
11.如图所示，在水平天花板的A点处固定一根轻杆a，杆与天花板保持垂直.杆的下端有一个轻滑轮O.另一根细线上端固定在该天花板的B点处，细线跨过滑轮O，下端系一个重为G的物体，BO段细线与天花板的夹角θ=30°.系统保持静止，不计一切摩擦.下列说法中正确的是(　 　)

A. 细线BO对天花板的拉力大小是G/2 B. a杆对滑轮的作用力大小是G/2
C. a杆和细线对滑轮的合力大小是G D. a杆对滑轮的作用力大小是G
【答案】D
【汇总】
【分析】
先对重物受力分析，根据平衡条件求得细线的拉力；再对滑轮受力分析，根据力的合成的平行四边形定则求得细线对滑轮的合力，再得到a杆对滑轮的力．
【详解】A．对重物G受力分析，受到重力和拉力T，根据平衡条件，有T=G，同一根绳子拉力处处相等，故绳子对天花板的拉力也等于G，故A错误；
B D．对滑轮受力分析，受到绳子的压力（等于两边绳子拉力的合力），以及杆的弹力（向右上方的支持力），如图；
根据平衡条件，因滑轮两边细绳的拉力夹角为120°，则结合几何关系，有a杆对滑轮的作用力大小 F=T=G，故B错误，D正确；
C．由于滑轮处于平衡状态，故a杆和细线对滑轮合力大小是零，故C正确；
故选CD．
【点睛】本题的关键是先后对重物和滑轮受力分析，然后根据共点力平衡条件列式分析．解答时，要熟练运用几何知识研究．
12.某同学表演魔术时，将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球指手画脚，结果小球在他神奇的功力下飘动起来。假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置时，金属小球偏离竖直方向的夹角也是，如图所示。已知小球的质量为，该同学(含磁铁)的质量为，求此时：
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少？
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少？
【答案】（1）．（2）；
【汇总】
【详解】（1）对小球受力分析：重力、细线的拉力和磁铁的引力，设细线的拉力和磁铁的引力分别为和．根据平衡条件得：
水平方向：
竖直方向：