(练习)20 课时分层训练(十三) 第3章 共点力的平衡-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册(人教版2019)

课时分层训练(十三)　共点力的平衡 知识点1　平衡状态及共点力的平衡条件 1．下列关于物体处于平衡状态的说法正确的是(　　) A．物体一定不受力的作用 B．物体的加速度一定为0 C．物体的速度一定为0 D．物体一定保持静止 B　解析：处于平衡状态的物体，所受合力为0，即物体可能受到力的作用，只是合力为0，所以A错误；平衡状态指的是物体处于静止状态或匀速直线运动状态，物体可能做匀速直线运动，也可能保持静止，所以C、D错误；处于平衡状态的物体，所受合力为0，由牛顿第二定律可知，物体的加速度为0，所以B正确。 2．下列关于物体的平衡状态的说法正确的是(　　) A．只有在静止和匀速直线运动状态时，物体才处于平衡状态 B．做竖直上抛运动的物体，上升到最高点时速度为0，此瞬间物体处于平衡状态 C．若一个物体相对另一个物体静止，则此物体处于平衡状态 D．若一个物体所受合外力为0，则此物体处于静止状态 A　解析：只有处于静止和匀速直线运动状态时，物体的加速度为0，物体才处于平衡状态，故A正确；做竖直上抛运动的物体，上升到最高点时速度为0，但加速度不为0，此瞬间物体不处于平衡状态，故B错误；一个物体相对另一个物体静止，其加速度不一定为0，不一定处于平衡状态，故C错误；若一个物体所受合外力为0，其加速度为0，此物体可能处于静止状态，也可能做匀速直线运动，故D错误。 知识点2　共点力的静态平衡 3．人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．人受到重力和支持力的作用 B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C．人受到的合外力不为0 D．人受到的合外力方向与速度方向相同 A　解析：人站在自动扶梯的水平踏板上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用，人相对于扶梯是静止的，没有相对运动及相对运动趋势，人不受摩擦力作用，所以重力和支持力是一对平衡力，合力为0，故A正确，B、C、D错误。 4．(多选)如图所示，一运送救灾物资的直升机沿水平方向匀速飞行，已知物资的总质量为m，且与物资相连的悬索与竖直方向成θ角，设物资所受的空气阻力为F阻，悬索对物资的拉力为F，重力加速度为g，则(　　) A．F阻＝mgsin θ B．F阻＝mgtan θ C．F＝ D．F＝ BC　解析：分析物资的受力情况，如图所示，物资受到重力mg、空气阻力F阻和悬索对物资的拉力F。根据平衡条件得知，F阻和F的合力与mg大小相等、方向相反，则有F阻＝mgtan θ，F＝，故选B、C。 知识点3　共点力的动态平衡 5．如图所示，小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上缓慢偏移时，细绳的拉力将(　　) A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．先逐渐增大后逐渐减小 D．先逐渐减小后逐渐增大 D　解析：以小球为研究对象，小球受到重力、细绳的拉力和斜面的支持力，三力平衡，根据平衡条件得知拉力与支持力的合力与重力mg大小相等、方向相反，保持不变。作出三个位置拉力与支持力的合成的示意图，如图所示， 由图可以看出当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，拉力F先变小后变大，故D正确，A、B、C错误。 6．如图所示，光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮。今缓慢拉绳使小球从A点滑到半球顶点，则此过程中，小球对半球的压力FN及细绳的拉力F大小的变化情况是(　　) A．FN变大，F变大 B．FN变小，F变大 C．FN不变，F变小 D．FN变大，F变小 C　解析：对小球受力分析，如图所示，根据三角形相似得＝＝，小球从A点滑到半球顶点，OA不变，OB不变，AB减小，G不变，则FN不变，F变小，故选C。 7．一个质量为3 kg的物体，被放置在倾角 α＝30°的固定光滑斜面上，在如图所示的甲、乙、丙三种情况下，物体能处于平衡状态的是(取g＝10 m/s2)(　　) A．仅甲图 B．仅乙图 C．仅丙图 D．甲、乙、丙图 B　解析：物体受三个力的作用，重力、支持力、拉 力。重力沿斜面向下的分力大小为15 N，故只有乙图能保持平衡，选项B正确。 8．如图所示，一物体放在水平地面上，对物体施加一个倾角为θ的斜向右上方的力F，当这个力从0开始逐渐增大时，物体受到的摩擦力将(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先逐渐增大，后又减小 D．先逐渐减小，后又增大 C　解析：对物体进行受力分析，如图所示，将F进行正交分解，可得F1＝Fcos θ，F2＝Fsin θ。在F较小时，物体不运动，摩擦力Ff是静摩擦力；其大小应为Ff＝F1＝Fcos θ，所以F增大时，Ff也增大，在F较大时，物体发生了运动，静摩擦力变为滑动摩擦力，其大小应为F′f＝μFN，又由竖直方向受力平衡，有FN＋F2＝G，所以FN＝G－F2＝G