高一物理沪科版必修一学业分层测评：第4章4.3共点力的平衡及其应用学业分层测评【含解析】

学业分层测评(十四)(建议用时：45分钟)1.下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是()质点一定不受力的作用质点一定没有加速度质点一定做匀速直线运动质点一定保持静止【解析】处于平衡状态的物体，合力为零，物体可以受力的作用，只是合力是零，所以A错误.处于平衡状态的物体，合力为零，由牛顿第二定律可知，物体的加速度为零，所以B正确.平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态，物体可以保持静止，所以C错误.平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态，物体可以做匀速直线运动，所以D错误.【答案】B2.(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是()如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零D.如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反【解析】物体运动速度为零时不一定处于静止状态，A错误.物体运动速度大小不变、方向变化时，不是做匀速直线运动，一定不是处于平衡状态，B错误.物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C正确.任意两个共点力的合力与第三个力等大反向、合力为零，物体处于平衡状态，D正确.【答案】CD3.如图4-2-8所示，有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行，在此过程中，蜻蜓受到空气对它作用力的方向是()图4-3-8A.a方向B.b方向C.c方向D.d方向【解析】蜻蜓做匀速直线运动，蜻蜓受重力和空气的作用力而平衡，所以空气对蜻蜓的作用力竖直向上，即沿a方向.故选A.【答案】A一个质量为3kg的物体，被放置在倾角为α＝30°的固定光滑斜面上，在如图4-3-9所示的甲、乙、丙三种情况下处于平衡状态的是(取g＝10m/s2)()甲乙丙图4-3-9A.仅甲图B.仅丙图C.仅乙图D.甲、乙、丙图【解析】物体重力沿斜面方向的分力1＝sinθ＝3×10×1N＝15N，恰好和乙图2Gmg中的拉力F平衡；垂直于斜面方向，支持力和重力沿垂直于斜面方向的分力平衡，C正确.【答案】C5.(多选)如图4-3-10，用轻绳吊一个重为G的小球，欲施一力F使小球在图示位置平衡(θ<30°),下列说法正确的是()图4-3-10A.力F最小值为GsinθB.若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角C.若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角D.若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可成2θ角【解析】此题实际上可视为一动态平衡问题，如图，可知ABD正确.【答案】ABD6.运动员在进行吊环比赛时，先双手撑住吊环，然后身体下移，双臂缓慢张开，此时连接吊环的绳索与竖直方向的夹角为θ.已知他的体重为G，吊环和绳索的重力不计.则每条绳索的张力为()GGA.2cosθB.2sinθGGC.2cosθD.2sinθ【解析】运动员受力情况如图所示，根据二力平衡可得，两绳索的合力与重力平衡，即G＝2FcosθG则每条绳索的张力为F＝2cosθ，选项A正确.【答案】A如图4-3-11所示，一重为8N的球固定在AB杆的上端，今用弹簧测力计水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6N，则AB杆对球作用力的大小为()图4-3-11A.6NB.8NC.10ND.12N【解析】小球受重力mg、弹簧测力计的水平拉力F和杆的弹力N处于平衡状态，其合力为零，故N＝mg2＋F2＝62＋82N＝10N，C正确.【答案】C8.有一小甲虫，在半径为r的半球碗中向上爬，设虫足与碗壁间的动摩擦因数为μ＝0.75.试问它能爬到的最高点离碗底多高？【解析】受力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 如图所示.f＝μ＝μcosθ①Nmg由受力平衡知f＝mgsinθ②由①②式解得θ＝37°所以离地面高度h＝r－rcos37°＝0.2r.【答案】0.2r9.如图4-3-12所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑.在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止.地面对楔形物块的支持力为()图4-3-12A.(M＋m)gB.(M＋m)g－FC.(M＋m)g＋FsinθD.(M＋m)g－Fsinθ【解析】匀速上滑的小物块和静止的楔形物块都处于平衡状态，可将二者看做一个处于平衡状态的整体.由竖直方向上受力平衡可得(M＋m)g＝N＋F·sinθ，因此，地面对楔形物块的支持力N＝(M＋m)g－Fsinθ，D选项正确.【答案】D10.如图4-3-13所示，物块A放在倾斜的木板上，改变木板与水平面之间的夹角θ，发现当θ＝30°或θ＝45°时物块A所受的摩擦力大小恰好相等，则物块A与木板之间的动摩擦因数为()图4-3-1312A.2B.23C.2D.2【解析】由题意可判定θ＝30°时物块A所受摩擦力为静摩擦力，θ＝45°时物块A所受摩擦力为滑动摩擦力，当θ＝30°时，由平衡条件知：f1＝sin30°，mg当θ＝45°时，f2＝μFN＝μmgcos45°，2又f1＝f2，可求得μ＝2.故B选项正确.【答案】B如图4-3-14所示，物体质量为m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力F的大小.图4-3-14【解析】物体向上运动，受力分析如图所示，建立如图所示的坐标系.由共点力平衡条件得：Fcosα－N＝0①Fsinα－f－mg＝0②又f＝μN③mg又①②③得F＝sinα－μcosα.mg【答案】sinα－μcosα12.如图4-3-15所示，在A点有一物体(未画出)，其质量为2kg，两根轻绳AB和AC的一端系在竖直墙上，另一端系在物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ＝60°角的拉力，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小范围.(g取10m/s2)F图4-3-15【解析】作出物体A的受力示意图如图所示，由平衡条件Fy＝Fsinθ＋T1sinθ－mg＝0①Fx＝Fcosθ－T2－T1cosθ＝0②mg由①②式得F＝sinθ－T1③T2mgF＝2cosθ＋2sinθ④要使两绳都能绷直，则有T1≥0，⑤T2≥0⑥Fmg403由③⑤式得有最大值max＝sinθ＝3N，此时1＝0，绳刚好绷直；FTABmg203由④⑥式得F有最小值Fmin＝2sinθ＝3N，此时T2＝0，AC绳恰好绷直.综合得F的取值范围为203N≤F≤403N.33【答案】2034033N≤F≤N3