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课时作业(5) 受力分析 共点力的平衡
[基础应用]
1.(2021·吉林公主岭高三期末)某自行车爱好者在水平地面上以如图姿势保持静止时,下列说法正确的是( )
A.地面对自行车有向右的摩擦力
B.地面对自行车作用力大于自行车对地面的作用力
C.地面对自行车的支持力小于人和自行车重力之和
D.人对自行车的作用力竖直向下
D 解析:人和自行车为整体,只受重力和地面的支持力,不受地面的摩擦力,故A错误;地面对自行车作用力与自行车对地面的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,故B错误;人和自行车,只受重力和地面的支持力处于平衡状态,所以地面对自行车向上的支持力等于人和自行车重力之和,故C错误;选取人为研究对象,人受到重力和自行车的力平衡,所以人对自行车的作用力竖直向下,故D正确.
2.(2021·山东泰安高三三模)某同学做家务时,使用浸湿的拖把清理地板上的油渍.假设湿拖把的质量为2 kg,拖把杆与水平方向成53°角,当对拖把施加一个沿拖把杆向下、大小为10 N的力F1时,恰好能推动拖把向前匀速运动.当遇到地板上的油渍时,如果想要把地板上的油渍清理干净,必须克服油渍与地板间的静摩擦力,该同学需将沿拖把杆向下的力至少增大到F2=25 N.设拖把与地板、油渍间的动摩擦因数相等且始终不变(重力加速度g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6),则此时油渍与地板间的最大静摩擦力约为( )
A.7.7 N B.8.6 N
C.13.3 N D.15 N
B 解析:施加F1=10 N时,由平衡条件有F1cos 53°=μFN,FN=mg+F1sin 53°,解得μ=,当施加的力为F2=25 N时,摩擦力为f=μ(mg+F2sin 53°)≈8.6 N,故B正确.
3.(2021·广东普宁二中高三月考)如图,一直梯靠近竖直墙壁放置,人站在梯子上,处于静止状态,忽略梯子与墙壁间的摩擦力,则下列说法正确的是( )
A.人越重,梯子所受合力越大
B.地面对梯子支持力的大小与人所站的高度无关
C.墙壁对梯子的弹力方向垂直于梯子所在平面斜向上
D.地面对梯子的摩擦力大于墙壁对梯子的弹力
B 解析:梯子处于平衡状态,其所受合力为零,选项A错误;地面对梯子支持力的大小等于人与梯子的重力之和,与人所站的高度无关,选项B正确;墙壁对梯子的弹力方向垂直于墙壁沿水平方向,选项C错误;水平方向受力平衡,则地面对梯子的摩擦力等于墙壁对梯子的弹力,选项D错误.
4.(2020·海南卷)如图,上网课时小明把手机放在斜面上,手机处于静止状态.则斜面对手机的( )
A.支持力竖直向上
B.支持力小于手机所受的重力
C.摩擦力沿斜面向下
D.摩擦力大于手机所受的重力沿斜面向下的分力
B 解析:设手机的质量为m,斜面倾角为θ.对手机进行受力分析,如图所示,由图结合共点力平衡的特点可知,支持力方向垂直斜面向上,大小为mg cos θ,小于手机所受的重力,故A错误,B正确;由图可知,手机受到的摩擦力方向沿斜面向上,根据平衡条件有f=mg sin θ,即静摩擦力等于手机重力沿斜面向下的分力,故C、D错误.
5.(2020·浙江卷)如图是500 m口径球面射电望远镜“中国天眼”维护时的照片.为不损伤望远镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氦气球对其有大小为mg、方向竖直向上的拉力作用,使其有“人类在月球上行走”的感觉,若将人视为质点,此时工作人员( )
A.受到的重力大小为mg
B.受到的合力大小为mg
C.对球面的压力大小为mg
D.对球面的作用力大小为mg
D 解析:工作人员的质量为m,则工作人员受到的重力G=mg,故A错误;工作人员在球面上缓慢行走,处于平衡状态,合力为0,故B错误;工作人员在球面上站立的位置不水平,对球面的压力不等于mg,故C错误;由平衡条件可得球面对工作人员的作用力F满足F=mg-mg=mg,再由牛顿第三定律可得,工作人员对球面的作用力大小为F′=mg,故D正确.
[素养提升]
6.(2020·浙江杭州高三模拟)如图所示,某同学用五根完全相同且可以忽略质量的轻绳子A、B、C、D、E将四个完全相同的灯笼连接悬挂,灯笼处于静止状态,绳A和绳E与竖直方向的夹角为30°,绳C水平,则绳A、绳C的张力大小之比为( )
A.3∶4 B.4∶3
C.1∶2 D.2∶1
D 解析:以左侧两个灯笼为整体,其受力分析如图所示,
根据平衡条件以及几何关系知==2∶1,故D正确.
7.(多选)如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止.若A与B的接触面是水平的,且F≠0,则B的受力个数可能为( )
A.3个 B.4个
C.5个 D.