高一物理辅导------共点力平衡(XIN)

高一物理辅导--------共点力平衡典型题1（水平面）例题1.如图，水平面上有一重为50N的物体，受到F1＝12N和F2＝6N的水平力作用而保持静止。已知物体与水平地面间的动摩擦因数为µ＝0.2，设水平面对物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，求：（1）此时物体所受到的摩擦力多大？（2）若将F2撤出后，物体受的摩擦力多大？（水平面）例题2.如图所示，一定质量的物体在恒力F作用下，沿天花板做匀速直线运动，F与水平方向成α角，物体与顶板间的动摩擦因数为μ，求物体对顶板的压力和物体受到的摩擦力分别为多大?（斜面）例题3.如图所示，在倾角为θ的粗糙斜面上，一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ＜tanθ，求力F的取值范围．（斜面）例题4.如图所示，光滑斜面倾角为30，一个重20N的物体在斜面上静止不动.轻质弹簧原长为10cm，现在的长度为6cm.(1)求弹簧的劲度系数；(2)若斜面粗糙，将这个物体沿斜面上移6cm，弹簧与物体相连，下端固定，物体仍静止于斜面上，求物体受到的摩擦力的大小和方向.（斜面）例题5.如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为()A.2个B.3个C.4个D.5个（节点类）例题6.如图10所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗糙的水平桌面上．滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是F＝203N，∠cO′a＝120°，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是()A．弹簧的弹力为20NB．重物A的质量为2kgC．桌面对物体B的摩擦力为103ND．细线OP与竖直方向的夹角为60°（连接体）例题7.在广场游玩时，一小孩将一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并将小石块置于水平地面上，如图所示.若水平的风速逐渐增大（设空气密度不变），则下列说法中正确的是()A．细绳的拉力逐渐增大B．地面受到小石块的压力逐渐减小C．小石块滑动前受到地面施加的摩擦力逐渐增大，滑动后受到的摩擦力不变D．小石块有可能连同气球一起被吹离地面高一物理辅导--------共点力平衡典型题2（连接体）例题8.如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.m与M相接触边与竖直方向的夹角为α若不计一切摩擦，求：（1）水平面对正方体M的弹力大小；（2）墙面对正方体m的弹力大小.（动态平衡）例题9.如图所示，在固定的、倾角为α斜面上，有一块可以转动的夹板（β不定），夹板和斜面夹着一个质量为m的光滑均质球体，试求：β取何值时，夹板对球的弹力最小.（动态平衡）例题10.如图3所示，水平细杆上套一细环A，环A和球B间用一轻质绳相连，质量分别为mA、mB(mA＞mB)，由于B球受到水平风力作用，A环与B球一起向右匀速运动，已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是()A．风力增大时，轻质绳对B球的拉力保持不变B．B球受到的风力F为mAgtanθC．杆对A环的支持力随着风力的增加而不变D．A环与水平细杆间的动摩擦因数为mBmA＋mB巩固练习1.甲乙叠放在水平面上，现给甲施加向右的力F，使它们一起向右匀速运动，则甲对乙摩擦力f1和水平面对乙摩擦力f2分别为()A．f1=0，f2=F向左B．f1=F向左，f2=F向右C．f1=0，f2=F向右D．f1=F向右，f2=F向左2.如图所示，质量m1＝10kg和m2＝30kg的两物体，叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上，一处于水平位置的轻弹簧，劲度系数为k＝250N/m，一端固定于墙壁，另一端与质量为m1的物体相连，弹簧处于自然状态，现用一水平推力F作用于质量为m2的物体上，使它缓慢地向墙壁一侧移动，当移动0.40m时，两物体间开始相对滑动，这时水平推力F的大小为()A．100NB．300NC．200ND．250N3.如图所示，一箱苹果沿着倾角为θ的斜面，以速度v匀速下滑，在箱子中夹有一只质量为m的苹果，它受到周围苹果对它作用力的方向是()A．沿斜面向上B．沿斜面向下C．竖直向上D．垂直斜面向上4.如图所示，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(θ30°)，下列说法正确的是（）A．力F最小值为sinGB．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．F高一物理辅导--------共点力平衡典型题35.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中（）A．F1保持不变，F3缓慢增大B．F1缓慢增大，F3保持不变C．F2缓慢增大，F3缓慢增大D．F2缓慢增大，F3保持不变6、如图，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40N的物体．（cos37°=0.8,sin37°=0.6）（1）求AO、BO的拉力各为多大？（2）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N，则所吊重物重力最大不能超过多大？7、如图所示，斜面与水平面的夹角为37°，物体A质量为2kg，与斜面间摩擦因数为0.4，求：(1)A受到斜面的支持力多大？(2)若要使A在斜面上静止，求物体B质量的最大值和最小值？(sin37°=0.6；cos37°=0.8；g=10N/kg假设最大静摩擦力＝滑动摩擦力)8.所受重力G1＝8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2＝100N的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示，试求：(1)木块与斜面间的摩擦力；(2)木块所受斜面的弹力.9.如图所示，板A的质量为m，滑块B的质量为2m，板A用绳拴住，绳与斜面平行，滑块B沿倾角为α的斜面在A板的中间一段匀速下滑，若A、B之间以及B与斜面间的动摩擦因数相同，求动摩擦因数μ高一物理辅导--------共点力平衡典型题4答案：1、解：由最大静摩擦力等于滑动摩擦力得Fmax＝µFN＝µG＝0.240N＝8N（1）由平衡条件F’＝F1－F2＝12－6N＝6N（2）若将F2撤去，F1Fmax，物体发生相对滑动，受到滑动摩擦力F”＝µFN＝µG＝0.240N＝8N2.对物体受力分析，将推力F正交分解，如图根据共点力平衡条件得：水平方向：Fcosθ-f=0竖直方向：Fsinθ-N-mg=0则物体受到摩擦力大小为：f=Fcosθ．支持力为：N=Fsinθ-mg．根据牛顿第三定律得：物体对顶板的压力大小N′=N=Fsinθ-mg．答：物体所受摩擦力大小为Fcosθ，物体对顶板的压力大小为Fsinθ-mg．3.因为μtanθ，所以当F=0时，物体不能静止.若物体在力F的作用下刚好不下滑，则物体受沿斜面向上的最大静摩擦力，且此时F最小，对物体受力分析，如图甲所示，由平衡条件：mgsinθ=Fcosθ+f①N=mgcosθ+Fsinθ②F=μN③由①②③得Fmin=sincossincosumgu若物体在力F的作用下刚好不上滑，则物体受沿斜面向下的最大静摩擦力，且此时F最大，对物体受力分析，如图乙所示，由平衡条件：mgsinθ+f=Fcosθ①N=mgcosθ+Fsinθ②F=μN③由①②③得Fmax=mgsincossincos故：mgFmgssincossincoscossincossin4.解：(1)对物体受力分析，则有：sinmgF此时1FkxFmgNf图乙高一物理辅导--------共点力平衡典型题5联立上面二式，代入数据，得：k=250m/N(2)物体上移，则摩擦力方向沿斜面向上有：sinfmgF此时25FkxN代入得15fN…5.AC6.解析：选取滑轮作为研究对象，滑轮两侧细线的夹角为60°，设滑轮两侧细线中拉力为Fa，则有Fa＝mAg，F＝2Facos30°，联立解得重物A的质量为mA＝2kg，Fa＝20N，选项B正确；将O′a中的拉力Fa沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件得Facos30°＝Fb，Fasin30°＝Fc，解得弹簧的弹力为Fc＝10N，选项A错误；细线O′b中拉力Fb＝103N，对物体B由平衡条件得桌面对物体B的摩擦力为103N，选项C正确；细线OP的方向在滑轮两侧细线夹角的平分线上，与竖直方向的夹角为30°，选项D错误．答案：BC7.AC【把气球和石块作为一整体，整体受到重力，地面对石块的支持力，水平风力和地面对石头的摩擦力，支持力和重力是一对平衡力，石块滑动之前水平风力和地面对石头的静摩擦力是一对平衡力，滑动以后是滑动摩擦力，大小不变，故BD错误，C正确，以气球为研究对象，易知A正确】8.如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.m与M相接触边与竖直方向的夹角为α若不计一切摩擦，求（1）水平面对正方体M的弹力大小；（2）墙面对正方体m的弹力大小.(1)以两个正方体整体为研究对象整体受到向上的支持力和向下的重力,整全处于静止状态所以水平面对正方体M的弹力大小为(M+m)g(2)对正方体m进行受力分析如图把N2沿水平方向和竖直方向分解有2cosNmg21sinNN解得1Nmgctg9.当β=90°时，甲板的弹力最小。10.解析：如图为球B的受力情况，其中F为风力，FT为轻质绳对球B的拉力，由图中的几何关系可得F＝mBgtanθ，故B错误；由题中所给的B球的运动状态可知，FT大小等于F和mBg的合力F′，当风力F增大时，F和mBg的合力F′会增大，从而FT增大，故A错误；杆对A环的支持力大小等于环A与球B的总重力，故C正确；环A所受的滑动摩擦力大小等于风力，即μ(mA＋mB)g＝F，故μ＝mBtanθmA＋mB，D错误．答案：C巩固练习高一物理辅导--------共点力平衡典型题61.D2.A试题分析：由于开始两者相对静止，对两物体整体，受重力(m1＋m2)g、地面的支持力N、弹簧向右的推力、向左的推力F和向右的滑动摩擦力f作用，由于它们缓慢移动，因此根据共点力平衡条件在水平方向上有：F＝kx＋f①在竖直方向上有：N＝(m1＋m2)g②根据滑动摩擦定律有：f＝μN③由①②③式联立并代入数据解得：F＝300N，故选项A正确。3.C4.A、小球受到三个力，由于三个力中重力大小方向都一定，绳子拉力方向一定，大小未知，拉力F大小方向都未知，将重力按照另外两个力的反方向分解，如图由图象可知，当拉力F与绳子垂直时，拉力最小，有最小值mgsinθ，故A正确；B、若力F与绳拉力大小相等，拉力与力F的合力必然在两个力的角平分线上，同时还要与重力方向相反并在一条直线上，故B正确；C、D、若力F与G大小相等，则两力的合力必须与绳子在一条直线上，并且在两个力的角平分线上，故力F方向与竖直方向成2θ角，故C错误，D正确；故选ABD．5.C力F产生了两个作用效果，一个是使B压紧竖直墙面的力F1，一个是压紧A的力F2，用整体法进行分析，可知F1和F3的大小相等，当力F缓慢增大时，合力的方向和两个分力的方向都没有发生变化，所以当合力增大时两个分力同时增大，C正确6．解：由于O点的受力要处于平衡根据对O点进行受力分析如图，可得：高一物理辅导--------共点力平衡典型题7（1）NGToA5037cosNGToB3037tan（2）OBOCOATTTNT