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课后提升训练(十四) 共点力的平衡
1.下列关于质点处于平衡状态的论述,正确的是( )
A.质点一定不受力的作用
B.质点一定没有加速度
C.质点一定没有速度
D.质点一定保持静止
B 解析:处于平衡状态的物体,合力为0,物体可以受力的作用,只是合力是0,由牛顿第二定律可知,物体的加速度为0,A错误,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,C、D错误。
2.在抗击疫情的特殊期间,经常需要使用无人机进行杀毒或者物资投递。如图所示,一架无人机在执行物资投递任务时正沿直线朝斜向下方匀速运动,用G表示无人机重力,F表示空气对它的作用力,则下列选项中能表示此过程中无人机受力情况的是( )
D 解析:无人机沿直线朝斜向下方匀速运动,对无人机整体进行受力分析,受到重力mg、空气对它的作用力F,根据平衡条件,重力与空气对它的作用力是一对平衡力,A、B、C错误,D正确。
3. (2020·广东省普通高中学业水平考试)小李同学做家务时,用斜向下的恒力F推动房间内的木箱匀速移动,如图所示,关于木箱所受的推力F、摩擦力f、支持力FN和重力G大小之间的关系,下列说法正确的是( )
A.f>F
B.f<F
C.FN<G
D.FN=G
B 解析:对木箱进行受力分析如图所示,由于木箱匀速运动,则木箱受到的作用力合力为0,设木箱所受的推力F与水平方向的夹角为θ,根据平衡条件可得Fcos θ=f,Fsin θ+G=FN,因此f<F,FN>G,A、C、D错误,B正确。
4.如图所示,总质量为m的吊灯用四根等长的柔软悬绳(内藏导线)对称地悬吊。经测量,每根悬绳与竖直方向的夹角为15°。若悬绳质量不计,重力加速度为g,则每根悬绳的拉力为( )
A.
B.
C.
D.
B 解析:四根悬绳受力具有对称性,每根悬绳在竖直方向上承受的分力为,A、C、D错误,B正确。
=·,作出其中一根悬绳的拉力F的分解图,如图所示,则F=
5.(2020·湖北宜昌高一上检测)如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心;一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点,设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ,下列关系正确的是( )
A.F=
B.F=mgtan θ
C.FN=
D.FN=mgtan θ
A 解析:方法一(合成法):
滑块受力如图甲,由平衡条件知F=,A正确。
,FN=
方法二(效果分解法):
将重力按产生的效果分解,如图乙所示,F=G2=,A正确。
,FN=G1=
方法三(正交分解法):
将滑块受的力分别沿水平、竖直两个方向分解,如图丙所示,mg=FNsin θ,F=FNcos θ,联立解得F=,A正确。
,FN=
方法四(封闭三角形法):
如图丁所示,滑块受的三个力组成封闭三角形,解直角三角形得F=,A正确。,FN=
6.在修建高速公路的路基时,允许的边坡倾角最大值叫作“自然休止角”,如果边坡倾角超过自然休止角θ会导致路基不稳定,关于θ与土壤颗粒之间的动摩擦因数μ的关系,下列说法正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.tan θ>μ
B.tan θ<μ
C.tan θ=μ
D.θ与μ无关
C 解析:对路基边坡上的土壤颗粒进行受力分析,如图所示,垂直于斜面方向:N=Gcos α,平行于斜面方向:f=Gsin α,且f=μN,由以上三个关系式可得tan α=μ,A、C、D错误,B正确。
7.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示,两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°,重力加速度为g,当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则( )
A.F1=mgmg,F2=
B.F1=mgmg,F2=
C.F1=mgmg,F2=
D.F1=mgmg,F2=
D 解析:以工件为研究对象,受力分析如图所示,工件的重力与F1′、F2′的合力等大反向,根据共点力平衡条件得mg,A、B、C错误,D正确。mg,F2=F2′==cos 60°,结合牛顿第三定律,联立可得F1=F1′==cos 30°,
8. (多选)如图所示,一架直梯斜靠在光滑的竖直墙壁上,下端放在粗糙的水平地面上,直梯处于静止状态,下面说法正确的是( )
A.地面对直梯一定有摩擦力作用
B.地面对直梯可能没有摩擦力作用
C.地面对直梯的弹力方向一定竖直向上
D.地面对直梯的作用力方向一定竖直向上
AC 解析:在水平方向上,直梯受到竖直墙水平向右的弹力,又有直梯静止,受力平衡,则地面对梯子有静摩擦力,与墙对梯子的弹力方向相反,水平向左,A正确,B错误;根据平衡条件可知,地面对直梯的弹力垂直于接触面指向直梯,方向一定竖直向上,C正确;地面对直梯的作用力为支持力和摩擦力的合力,