3.5 共点力的平衡（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第一册物理（人教版2019）

3.5　共点力的平衡 物体受力在生活中随处可见，如图所示，甲图中力的示意图表示的是吊机钩子所受到的力，乙图中力的示意图表示的是扁担所受到的力。 甲　　　　　　　　乙 (1)请你说一说甲图中钩子所受到的力和乙图中扁担所受到的力有什么区别？ (2)如果甲图中的钩子和乙图中的扁担都处于平衡状态，那么它们受到的力有什么要求？ 【答案】 (1)甲图中五个力相交于一点，是共点力；乙图中三个力不相交，是平行方向的力。 (2)共点力平衡满足平行四边形定则和多力平衡原理；乙图中扁担平衡涉及到杠杆原理。　 1．某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ。若此人所受重力为G，则椅子各部分对他的作用力的合力大小是(　A　) A． G B．Gsin θ C．Gcos θ D．Gtan θ 【解析】 人静躺在椅子上，所受合力F合＝0，所以椅子各部分对人的作用力的合力与人的重力等大反向，A正确。 2．(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且都为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，下列说法正确的是(　AD　) A．当θ为120°时，F＝G B．不管θ为何值，均有F＝ C．当θ＝0°时，F＝G D．θ越大时，F越大 【解析】 两分力相等，由力的合成可知，θ＝120°时，F合＝F分＝G，θ＝0°时，F分＝F合＝，A正确，B、C错误；θ越大，在合力一定时，分力越大，D正确。 3．重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，下列说法正确的是(　A　) A．当θ＝60°时，运动员单手对地面的正压力大小为 B．当θ＝120°时，运动员单手对地面的正压力大小为G C．当θ不同时，运动员受到的合力不同 D．当θ不同时，运动员与地面之间的相互作用力不相等 【解析】 运动员单手对地面的正压力大小，与θ无关，F1＝F2＝，而手臂受力与夹角θ有关，A正确，B错误；不管角度如何，运动员受到的合力为零，C错误；不管角度如何，运动员与地面之间的相互作用力总是等大，D错误。 4．如图所示，A、B为同一水平线上的两个固定绕绳装置，转动A、B，使光滑挂钩下的重物C缓慢竖直上升，下列说法正确的是(　D　) A．绳子拉力大小不变 B．绳子拉力大小逐渐减小 C．两段绳子合力逐渐减小 D．两段绳子合力不变 【解析】 重物C受三个力，重力和两个拉力的作用，重物C缓慢竖直上升时三力平衡，即有两个拉力的合力与重力平衡，所以两个拉力的合力一定，而两个拉力的夹角不断增大，故拉力不断增大，D正确，A、B、C错误。 5．如图所示，质量为m的物块与水平面之间的动摩擦因数为μ，现用斜向下与水平方向夹角为θ的推力作用在物块上，使物块在水平面上匀速移动，求推力的大小。(重力加速度为g) 【答案】 【解析】 对物块受力分析将物块受到的力沿水平和竖直方向分解，根据平衡条件有 水平方向：Fcos θ＝Ff，① 竖直方向：FN＝mg＋Fsin θ，② 由于Ff＝μFN，③ 由①②③，得F＝。　 6．在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属 球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。求风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间的关系。 【答案】 F＝mgtan θ 【解析】 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图所示。 由于水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即 Fx合＝FTsin θ－F＝0， Fy合＝FTcos θ－mg＝0， 解得F＝mgtan θ。　 7．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　) A．F＝ B．F＝mgtan θ C．FN＝ D．FN＝mgtan θ 【解析】 将小滑块受的力沿水平、竖直方向分解， mg＝FNsin θ，F＝FNcos θ， 联立解得F＝，FN＝，A正确。 8．如图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，A物体质量m＝20 kg，B物体质量M＝30 kg。处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁，另一端与A物体相连，弹簧处于自然状态，其劲度系数为250 N/m，A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5。现有一水平推力F作用于物体B上，A、B整体缓慢地向墙壁移动，当移动0.2 m时，水平推力F的大小是(g取10 N/kg)(　B　) A．350 N B．300 N C．250 N