2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)20 共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用 平衡的穩(wěn)定性（選學(xué)）（含解析）教科版必修1

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1、課時(shí)分層作業(yè)(二十)　共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用平衡的穩(wěn)定性(選學(xué)) (時(shí)間：30分鐘　分值：60分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分) 1．如圖所示，物體M放在水平面上受到兩個(gè)水平力的作用，F(xiàn)1＝4 N，F(xiàn)2＝8 N，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果將水平力F1增加5 N，則(　　) A．物體M仍處于靜止?fàn)顟B(tài) B．物體M受到的合力方向向左 C．物體M受到的合力方向向右 D．物體M受到的摩擦力等于5 N A　[當(dāng)F1＝4 N，F(xiàn)2＝8 N時(shí)物體靜止，此時(shí)物體受向右的摩擦力為4 N，說(shuō)明fmax≥4 N．當(dāng)F1增加5 N時(shí)，F(xiàn)1與F2的合力為1 N，物體仍能靜止．] 2．從圖中可

2、以看出，卸下來(lái)的沙子呈現(xiàn)一個(gè)圓錐形．因?yàn)樯沉Ｅc沙粒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ可以看作一個(gè)定值，所以沙堆的高與周長(zhǎng)之比是定值，也就是說(shuō)，無(wú)論卸下來(lái)的沙子是多還是少，沙堆是大還是小，這些沙堆的形狀都是相似的．那么，沙堆的高與周長(zhǎng)之比為 (　　) A.　　　B.　　　C.　　　D. A　[分析沙堆邊緣處一粒沙子的受力，如圖所示，由平衡條件得mgsin θ＝μmgcos θ，所以μ＝tan θ 又tan θ＝，周長(zhǎng)c＝2πR.所以＝.故選A.] 3．棒AB的一端A固定于地面，可繞A點(diǎn)無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，B端靠在物體C上，物體C靠在光滑的豎直墻上，如圖所示．若在C物體上再放上一個(gè)小物體，整個(gè)裝置仍

3、保持平衡，則B端與C物體之間的彈力大小將(　　) A．變大 B．變小 C．不變 D．無(wú)法確定 A　[設(shè)B對(duì)C的彈力大小為F，AB與豎直方向的夾角為α，則對(duì)C在豎直方向有Fcos α＝mg，當(dāng)在物體C上放置小物體后，則對(duì)C和小物體的整體而言，mg變大，則F變大，故選項(xiàng)A正確．] 4．如圖所示，一根輕繩跨過(guò)定滑輪后系在質(zhì)量較大的球上，球的大小不可忽略，在輕繩的另一端加一個(gè)力F，使球沿斜面由圖示位置緩慢拉上頂端，各處的摩擦不計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中拉力F(　　) A．逐漸增大 B．保持不變 C．先增大后減小 D．先減小后增大 A　[將球沿固定的光滑斜面由題圖位置緩慢拉到頂

4、端的過(guò)程中，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程繩子拉力方向如圖中1到2到3的位置(注意開(kāi)始時(shí)繩子拉力與支持力的夾角就是大于90°的) 由圖可以看出繩子拉力一直增大，即F一直增大． ] 5．如圖所示，吊環(huán)運(yùn)動(dòng)員將吊繩與豎直方向分開(kāi)相同的角度，重力大小為G的運(yùn)動(dòng)員靜止時(shí)，左邊繩子張力為T(mén)1，右邊繩子張力為T(mén)2.則下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．T1和T2是一對(duì)作用力與反作用力 B．運(yùn)動(dòng)員兩手緩慢撐開(kāi)時(shí)，T1和T2都會(huì)變小 C．T2一定大于G D．T1＋T2＝G B　[T1和T2是兩邊繩子作用在吊環(huán)上的力，不是一對(duì)作用力與反作用力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因T1和T2的合力等于G，故當(dāng)運(yùn)動(dòng)員兩手緩慢撐開(kāi)時(shí)，

5、繩子與豎直方向的夾角減小，故T1和T2都會(huì)變小，選項(xiàng)B正確；因繩子與豎直方向的夾角不確定，故T2與G的關(guān)系不能確定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；T1和T2的矢量和等于G，故T1＋T2＝G只在當(dāng)繩子與豎直方向夾角為零時(shí)才是成立的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 6．如圖所示，一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮一切摩擦，如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，則此過(guò)程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的變化情況是(　　) A．F1先增大后減小，F(xiàn)2一直減小 B．F1先減小后增大，F(xiàn)2一直減小 C．F1和F2都一直減小 D．F1和F2都一直增大 B　[小球受重力、擋板彈力F1′和斜面彈力F2′，將F1

6、′與F2′合成為F，如圖所示．小球一直處于平衡狀態(tài)，三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值、反向、共線，故F1′和F2′的合力F一定與重力等值、反向、共線，從圖中可以看出，當(dāng)擋板繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢地轉(zhuǎn)向水平位置的過(guò)程中，F(xiàn)1′先變小，后變大，F(xiàn)2′越來(lái)越小；由牛頓第三定律可知F1先變小，后變大，F(xiàn)2越來(lái)越小，故B正確. ] 二、非選擇題(本題共2小題，共24分) 7．(12分)如圖所示，光滑金屬球的重力G＝40 N．它的左側(cè)緊靠豎直的墻壁，右側(cè)置于傾角θ＝37°的斜面體上．已知斜面體處于水平地面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)墻壁對(duì)金屬球的

7、彈力大?。? (2)水平地面對(duì)斜面體的摩擦力的大小和方向． [解析]　(1)金屬球靜止，則它受到的三個(gè)力平衡(如圖所示)．由平衡條件可得墻壁對(duì)金屬球的彈力為N1＝Gtan θ＝40tan 37°＝30 N. (2)斜面體對(duì)金屬球的彈力為 N2＝＝50 N 由斜面體平衡可知地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為f＝N2sin 37°＝30 N 摩擦力的方向水平向左． [答案]　(1)30 N　(2)30 N　方向水平向左 8．(12分)一物體置于粗糙的斜面上，給該物體施加一個(gè)平行于斜面的力，當(dāng)此力為100 N且沿斜面向上時(shí)，物體恰能沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)此力為20 N且沿斜面向下時(shí)，物體恰能在

8、斜面上向下勻速運(yùn)動(dòng)，求施加此力前物體在斜面上受到的摩擦力． 甲 [解析]　物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受力分析如圖甲所示． 由共點(diǎn)力的平衡條件得 x軸：F1－f1－mgsin α＝0 y軸：mgcos α－N1＝0 又f1＝μN(yùn)1 物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受力分析如圖乙所示． 乙 由共點(diǎn)力的平衡條件得 x軸：f2－F2－mgsin α＝0 y軸：mgcos α－N2＝0 又f2＝μN(yùn)2，f1＝f2＝f 以上各式聯(lián)立得f1＝f2＝f＝ 代入數(shù)據(jù)得f＝ N＝60 N， mgsin α＝40 N 當(dāng)不施加此力時(shí)，物體受重力沿斜面向下的分力mgsin α