假期作业4 受力分析及物体的平衡-【快乐假期】2024年高一物理暑假大作业

　　　假期作业４　受力分析及物体的平衡　　　　　　　　　　 　　如图所示为一滑梯的实物 图,为保证小朋友的安全,在水 平面铺设安全地垫,水平段与 斜面段平滑连接,某小朋友从 滑梯顶端由静止开始滑下,经斜面底端后水平滑 行一段距离,停在水平地垫上． (１)小朋友沿粗糙的滑梯下滑时,受到重力、支 持力、下滑力和摩擦力的作用． (　　) (２)小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下的瞬 间,速度为零,处于平衡状态． (　　) (３)小朋友静止在水平面上时,速度为零,所受 合力为零,处于平衡状态． (　　) (４)小朋友在滑梯上匀速下滑的一段过程中, 所受合力为零,处于平衡状态． (　　) ◆[知识点一]　受力分析 １．如图所示,不计悬绳的质量,把 B 和C 两物体悬吊在天花板A 上,当两物体静止后,下面哪一 对力是平衡力 (　　) A．天花板对绳的拉力和绳对B 物体的拉力 B．上段绳对B 物体的拉力和下段绳对B 物 体的拉力 C．下段绳对B 物体的拉力和下段绳对C 物 体的拉力 D．下段绳对C物体的拉力和C 物体的重力 ２．如图所示,A、B两物体叠放在一起, 用手托住,让它们静靠在竖直墙边, 然后释放,它们同时沿墙面向下滑, 已知mA＞mB,则物体B (　　) A．只受一个重力 B．受到重力和一个摩擦力 C．受到重力、一个弹力和一个摩擦力 D．受到重力、一个摩擦力和两个弹力 ３．如图所示,将一长方形木块锯开 为A、B 两部分后,静止放置在水 平地面上．则 (　　) A．A 受到两个力作用 B．B 受到五个力作用 C．A 对B 的作用力方向垂直于它们的接触 面向下 D．A 对B 的作用力方向竖直向下 ◆[知识点二]　共点力的平衡 ４．(多选)(２０２４􀅰陈仓区高一 期末)如图,一只小松鼠站 在倾斜的树枝上保持静止 状态,该树枝与水平方向的 夹角为３０°,松鼠所受重力大小为G．则下列 结论正确的是 (　　) A．树枝对松鼠的支持力大小为 ３２G ,方向竖 直向上 B．树枝对松鼠的支持力大小为 ３２G ,方向垂 直树枝斜向上 C．树枝对松鼠的作用力大小等于１２G ,方向 竖直向上 D．树枝对松鼠的作用力大小等于G,方向竖 直向上 ５．(多选)如图所示,在水平推 力F的作用下,质量为m 的 楔形物块静止在倾角为θ的 光滑固定斜面上,重力加速度为g,则楔形 物块受到的斜面支持力大小为 (　　) A．Fsinθ　　　　　B．Fsinθ C．mgcosθ D．mgcosθ ◆[知识点三]　动点平衡 ６．(多选)如图所示,质量均 可忽略的轻绳与轻杆,轻 杆A 端用铰链固定,滑轮 在A 点正上方(滑轮大小 及摩擦均可不计),B 端吊一重物．现将绳的 一端拴在杆的B 端,用拉力F 将B 端缓慢 上拉,在AB 杆达到竖直前 (　　) A．绳子拉力不变 B．绳子拉力减小 C．AB 杆受力增大 D．AB 杆受力不变 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ９ ７．(多选)(２０２４􀅰湖北应城 市第一高级中学模拟)如 图所示,在水平面上竖直 放置着一根直杆,杆上 A 点分别系着不可 伸长的轻绳AB 和AC,轻绳AB 水平跨过 一个光滑定滑轮,在另一端系着一个重物, 轻绳AC 固定在地面,直杆处于平衡状态． 若缩短AC 的长度,使C 点右移,杆仍保持 平衡,关于AC的拉力FTAC和地面对杆的支 持力FN,下列说法正确的是 (　　) A．FTAC减小 B．FTAC增大 C．FN 减小 D．FN 增大 ８．(２０２４􀅰南通市高一期 末)如图所示,甲、乙通过 细绳将物体拉到一定高 度时静止,此时绕过定滑轮的细绳在左右 两侧与竖直方向的夹角相等．若乙缓慢释 放细绳的同时保持手中细绳沿水平方向, 甲始终保持静止,忽略滑轮与绳子间的摩 擦和绳子质量,则下列说法正确的是 (　　) A．乙手中细绳的拉力不断增大 B．甲手中细绳的拉力不断减小 C．甲受到的地面支持力不变 D．甲受到地面的摩擦力在增大 １．如图所示,质量为 m１ 的物 体甲通过三段轻绳悬挂,三 段轻 绳 的 结 点 为 O,轻 绳 OB 水平且B 端与站在水平 面上的质量为m２ 的人相连,轻绳OA 与竖 直方向的夹角θ＝３７°,物体甲及人均处于静 止状态．已知sin３７°＝０􀆰６,cos３７°＝０􀆰８,重力 加速度g取１０m/s２,设最大静摩擦力等于滑 动摩擦力．求: (１)轻绳OA、OB 中的张力大小; (２)人受到的摩擦力; (３)若人的质量 m２＝６０kg,人与水平面之 间的动摩擦因数为μ＝０􀆰３,欲使人在水平 面上不滑动,则物体甲的质量m１ 最大不能 超过多少? ２．如图所示,AC和BC 两轻 绳共同悬挂一质量为m 的物体,若保持 AC 绳的 方向不变,AC、BC 与竖直方向的夹角分别 为６０°、θ,改变BC绳的方向,试求: (１)物体能达到平衡时,θ的取值范围; (２)θ在０°~９０°的范围内,BC绳上拉力的最 大值和最小值． 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ０１ 水瓶的作用力是支持力与摩擦力的合力,根据上述可知,该 合力与重力大小相等,方向相反,即方向竖直向上,根据牛 顿第三定律可知,墨水瓶对尺子的作用力大小等于墨水瓶 的重力,大小不变,方向竖直向下,C、D错误．] ２．B　[将力F 按作用效果沿AB 和AC 两个方向进行分解,作 出力的分解图如图甲所示． 则有２F１cosα＝F,得F１＝F２＝ F ２cosα ,再将F１ 按作用效 果分解为FN 和FN′,作出力的分解图如图乙所示．则有FN ＝F１sinα,联立得FN＝ Ftanα ２ ,根据几何知识得tanα＝lb ＝１０,得FN＝５F＝２０００N,故选项B正确．] 假期作业４ 情景辨析 (１)×　(２)×　(３)√　(４)√ 技能提升 １．D　２．A　３．D ４．BD　[对树枝上的松鼠进行受力分析, 如 图 所 示．树 枝 对 松 鼠 的 支 持 力 大 小为 FN＝Gcos３０°＝ ３ ２G , 方向垂直树枝向上,故 A错误,B正确; 根据平衡条件可知,树枝对松鼠的作用力与松鼠的重力等大 反向,即大小等于G,方向竖直向上,故 C错误,D正确．] ５．BD　６．BD ７．BD　[设轻绳AC的拉力为FTAC,其与竖直杆的夹角为α,轻 绳AB 的拉力为FTAB,直杆在A 点的支持力为F,由于直杆 处于平衡状态,则在结点 A 处三力平衡,有FTAC＝ FTAB sinα ,F ＝ FTAB tanα ,缩短AC的长度,使C 点右移,夹角α减小,FTAB还 是等于重物的重力,方向也不变,杆仍保持平衡,还是三力平 衡,满足上面的关系,则FTAC和F 均增大,根据牛顿第三定 律可知,两根绳子对直杆的压力增大,所以地面对杆的支持 力FN 增大,B、D正确．] ８．B　[设甲所拉细绳的左半边绳与竖直方向的夹角为θ,甲所 拉细绳的张力为FT１,乙所拉细绳的张力为FT２,重物的质量 为m,对甲、乙所拉细绳的结点作受力分析,有FT１＝ mg cosθ , FT２＝mgtanθ,当乙缓慢释放细绳时,θ在逐渐减小,故FT１、 FT２都在减小,故 A 错 误,B 正 确;由 以 上 分 析 可 知,FT１ 减 小,由于甲不动,故甲所拉细绳的右半边绳与竖直方向的夹 角不变,设为α,甲的重力为G,地面对甲的支持力为FN,对 甲受力分析易得FN＋FT１cosα＝G,Ff＝FT１sinα,在FT１减 小、α不变的情况下,可知FN 增大,Ff 减小,故 C、D错误．] 素养培优 １．解析:(１)以结点O 为研究对象,进行 受力分析如图,根据共点力的平衡条 件:FOA 与FOB 的 合 力 与 重 力 等 大 反 向,由 几 何 关 系 得:FOA ＝ m１g cosθ＝ ５ ４ m１g,FOB＝m１gtanθ＝ ３ ４m１g． (２)人在水平方向仅受绳OB 的拉力和地面的摩擦力Ff 作 用,根据平衡条件有Ff＝FOB＝ ３ ４m１g ,方向水平向左． (３)人在竖直方向上受重力 m２g和地面的支持力FN 作用, 因此有FN＝m２g,则Ff′＝μFN＝μm２g＝１８０N,要使人在水 平面上 不 滑 动,需 满 足 Fmax ＝ ３ ４ m１g≤Ff′ ,解 得 m１ ≤ ２４kg． 答案:(１)５４m１g　 ３ ４m１g　 (２)３４m１g　 水平向左　(３) ２４kg ２．解析:(１)改变BC 绳的方向时,AC 绳 的拉力FTA方向不变,两绳拉力的合力 F 与物体的重力平衡,重力大小和方向 保持不变,经分析可知,θ最小为０°,此 时FTA＝０;且θ必须小于１２０°,否则两绳的合力不可能竖直向 上,所以θ的取值范围是０°≤θ≤１２０°． (２)如图所示,θ在０°~９０°的范围内,当θ＝９０°时,FTB 最大, 有Fmax＝mgtan６０°＝ ３mg;当 两 绳 垂 直 时,即θ＝３０°时, FTB最小,有Fmin＝mgsin６０°＝ ３ ２mg． 假期作业５ 情景辨析 (１)√　(２)√　(３)×　(４)×　(５)× 技能提升 １．D ２．A　[甲车快速启动时撞到乙车而停止运动,甲车司机由于 惯性,甲车司机相对于甲车向前运动,与甲车的方向盘相碰 造成甲车司机胸部受伤．乙车静止,乙车车尾由于受到撞击 而向前运动,乙车司机由于惯性保持静止,乙车司机相对于 乙车向后运动,与乙车的座椅相碰而造成乙车司机背部受 伤,故 A正确,BCD错误．] ３．B　４．B ５．AC　[衣服在G 与F１ 作用下处于静止状态,故G 与F１ 是 一对平衡力,A正确,B错误;F１ 与F２ 是一对相互作用力,C 正确,D错误．] ６．AB　７．B ８．解析:设环的加速度为a,由v２＝２ax得a＝１６m/s２,对环由 牛顿第二定律,mg＋f＝ma,得f＝０．３N,对底座由平衡关 系得FN＝Mg－f＝１．７N 答案:１．７N 素养培优 １．AC　[平衡车加速行驶时,根据牛顿第三定律可知车对人的 作用力等于人对车的作用力．车对人在竖直方向的作用力等 于人的重力,车对人在水平方向的作用力提供人的加速度, 车对人的作用力方向斜向上,故 A 正确,B错误;平衡车匀 速行驶时,车对人的作用力大小等于人对车的压力大小,平 衡车与人的总重力和地面对平衡车的支持力是一对平衡力, C正确,D错误．] ２．解析:设绳子拉物体的力为F,对物体m 受 力分析如图甲,由牛顿第二定律可得:F－ mg＝ma． 绳的拉力F＝m(g＋a)＝２０×(１０＋５)N＝ ３００N． 对人受力分析如图乙,人静止,由受力平衡 得 Mg＝FN＋F,则地面对人的支持力FN ＝Mg－F＝(６０×１０－３００)N＝３００N． 由牛顿第三定律得,人对地面的压力为３００N． 答案:３００N 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ９６