内容正文:
专题:力学动态平衡问题 能力提升综合检测训练(B卷)
一、单选题
1.如图所示,一轻质弹簧两端分别固定小球A和B,小球A穿在水平粗糙杆上,小球B穿在竖直光滑杆上,两小球均保持静止。现用一竖直向下的拉力拉小球B,使B缓慢向下移动少许,整个过程中小球A静止不动。关于该过程,下列说法正确的是( )
A.小球A受到的合力增大 B.小球B受到竖直杆的弹力增大
C.小球B受到竖直向下的拉力不变 D.小球A受到的摩擦减小
2.如图所示,安全出口指示牌通过两条长度相同的链条竖直悬挂在固定于天花板横梁的挂钩上,其中A、C为挂钩与天花板的连接点,B、D为链条与指示牌的连接点,A、C和B、D分别关于指示牌中间对称,两链条的长度不变且始终对称,下列分析正确的是( )
A.甲图中仅减小BD距离,指示牌静止时,每根链条的拉力变小
B.甲图中仅减小AC距离,指示牌静止时,每根链条的拉力变小
C.甲图中链条AB断开,指示牌重新恢复静止后,指示牌所受合力变大
D.乙图中若适当调整BD、AC之间的距离,指示牌静止时,每根链条的拉力可能都等于指示牌的重力
3.如图所示,两个小球a、b、c的质量均为m,用细线相连并悬挂于O点,现用另一细线给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为30°,已知重力加速度为g,则拉力的最小值( )
A.mg B.1.5mg C.3mg D.2mg
4.一人将身体倚靠在光滑的竖直墙面上,双腿绷直向前探出(如右图所示),A处为脚踝,B处为胯部,均看作光滑的铰链,AB为双腿,看作轻杆,脚部(重力不计)与地面的动摩擦因数为μ,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.随着脚慢慢向前探出,腿部承受的弹力越来越小
B.随着脚慢慢向前探出,脚受到地面的支持力越来越大
C.随着慢慢向前探出,后背受到墙面的支持力越来越小
D.随着脚慢慢向前探出,脚受到地面的摩擦力越来越大
5.如图所示,沙漏通过轻绳跨过光滑的定滑轮连接在A点、沙漏和沙总质量为m2,轻绳通过光滑动滑轮挂着物体m1,轻绳与竖直方向的夹角分别为α和β,不考虑滑轮的大小和质量,不计一切摩擦,系统处于静止状态,当沙漏中的沙子缓慢流出的过程中,下列说法正确的是( )
A.m1将向上缓慢运动
B.绳子的拉力变大
C.α可能小于β
D.m1总是小于2m2
6.水平杆上套有滑块P,用轻绳与小球Q相连,开始时,小球Q静止在小球P的正下方,某时刻起,在小球Q上施加一个水平力F作用,使小球Q缓慢移动至轻绳与竖直方向成夹角,此过程中小球P始终静止。则( )
A.轻绳的拉力变小
B.水平拉力F先变大后变小
C.水平杆对滑块P的支持力保持不变
D.水平杆对滑块P的摩擦力保持不变
7.如图所示,物块、的质量均为,各接触面均光滑,在水平推力作用下,两物块始终保持静止状态,则水平推力从零逐渐增大的过程中( )
A.所受合力逐渐增大 B.对地面的压力保持不变
C.对地面的压力逐渐减小 D.对地面的压力逐渐减小
8.如图所示,倾角的斜面体M静置于水平面,光滑小球m被轻质细绳系住静置在斜面上。一轻质弹簧原长与轻绳相等,若用轻质弹簧替代轻绳(弹簧未超出弹性限度,小球仍在斜面体上)。则替代后( )
A.变小
B.地面对斜面体的摩擦力不变
C.弹簧对小球的弹力比轻绳对小球的弹力大
D.斜面体对小球的弹力变大
9.我国元代《王祯农书》记载了戽(hù)斗,它是一种小型的人力提水灌田农具,形状像斗,两边有绳,靠两人拉绳牵牛取水。如图所示,忽略绳子质量,人拉绳子的作用点高度不变,绳子长度不变,戽斗装满水处于平衡状态时,两人站得越远,则( )
A.绳子对人的拉力越小 B.绳子对人的拉力越大
C.绳子对戽斗的作用力越大 D.绳子对戽斗的作用力越小
10.如图所示,截面为四分之一圆的柱体放在水平面上,圆弧面光滑,一个小球紧靠圆弧面放置,给小球一个拉力,使小球沿圆弧面缓慢运动到圆弧面顶端,拉力F始终沿圆弧切线方向,柱体始终不动,则小球运动过程中,地面对柱体的摩擦力( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
二、多选题
11.如图所示,半球形物体和小球B紧靠着放在一固定斜面上,并处于静止状态,忽略小球B表面的摩擦,用水平力沿物体表面将小球B缓慢拉至物体的最高点C,物体始终保持静止状态,则下列说法中正确的是( )
A.外力始终增加
B.物体受到斜面的摩擦力大小始终减小
C.小球B对物体的压力大小一直增加
D.斜对面的支持力一直增加
12.如图所示,轻绳a的一端与质量为m1的物块A连接,另一端跨过大小不计的光滑定滑轮与轻绳b拴接于O点,与水平方向成θ角的力F的作用在O点,质量为m2的物块B恰好与地面间没有作用力,已知θ=60°,定滑轮与一根轻杆固定在天花板,定滑轮右侧的轻绳与竖直方向的夹角也为θ、重力加速度为g,当F从图中所示的状态开始顺时针缓慢转动90°的过程中,结点O、m1的位置始终保持不变,则下列说法正确的是( )
A.m2=2m1
B.力F先减小后变大
C.F的最小值为
D.地面对物块B的支持力先变大后减小
13.如图所示,两个质量均为m的木块A、B(均可视为质点)由劲度系数为k1的轻质弹簧拴接,木块B通过另一劲度系数为k2的轻质弹簧与地面拴接,一根轻绳绕过定滑轮与木块A相连,初始整个系统静止,滑轮左侧绳子刚好保持竖直,重力加速度为g。现用力F缓慢拉绳,拉动时滑轮右侧绳子保持与竖直方向的夹角为θ不变,直到弹簧2的弹力大小变为原来的一半为止,不计轻绳与滑轮间的摩擦,在这一过程中,下列说法正确的是( )
A.木块A移动的距离可能为
B.木块A移动的距离可能为
C.绳子对定滑轮的作用力大小可能为
D.绳子对定滑轮的作用力大小可能为
14.如图所示,一光滑的轻滑轮用细绳悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂质量为m的物块A,另一端系一位于固定粗糙斜面上的质量为M的物块B,斜面倾角,外力F沿斜面向上拉物块B,使物块B由滑轮正下方位置缓慢运动到和滑轮等高的位置,则( )
A.细绳的拉力大小不变 B.细绳对物块B的拉力先减小后增大
C.斜面对物块B的摩擦力先减小后增大 D.斜面体有向右运动的趋势
15.如图所示,轻绳OA、OC及可绕B点转动的轻杠栓连于O点,吊起一个物体,为等边三角形。现用一顶端固定有轻质滑轮的杆DE顶着OC绳一点向右上缓慢运动,使滑轮与O之间的绳子逐渐由竖直转动到水平状态,此过程中( )
A.绳OA的张力先增大,后减小,D与AO共线时为最大值
B.保持D点在图示位置,若减小DE与竖直方向夹角,则DE对绳作用力减小
C.轻杆OB对O点的作用力先减小再增大
D.杆DE对绳的作用力逐渐增大
16.一质量为的物块静止在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。现对物块施加一个大小为(为重力加速度大小)、水平向右的外力,保持外力的大小不变,将外力的方向逆时针旋转,下列说法正确的是( )
A.物块对地面的最小压力为 B.物块对地面的最大压力为
C.地面对物块的最大摩擦力为 D.物块始终静止不动
三、填空题
17.有甲、乙两根完全相同的轻绳,甲绳A、B两端按图a的方式固定,然后将一挂有质量为M的重物的光滑轻质动滑轮挂于甲轻绳上,当滑轮静止后,设甲绳的张力大小为T1;乙绳D、E两端按图b的方式固定,然后将同样的动滑轮且挂有质量为M的重物挂于乙轻绳上,当滑轮静止后,设乙绳的张力大小为T2。现甲绳的B端缓慢向下移动至C点,乙绳的E端缓慢向右移动至F点,在两绳的移动过程中,T1大小变化情况是_________,T2大小变化情况是____________
18.如图所示,质量为m=2.4kg的物体用细线悬挂处于静止状态。细线AO与天花板之间的夹角为=53°,细线BO水平,重力加速度g=10m/s2,不计所有细线的重力,sin53°=0.8,cos53°=0.6。细线AO上的拉力大小为______N;若保持O点位置不动,沿顺时针方向缓慢转动B端,则AO绳上拉力大小____,BO绳上拉力大小______。(填“一直变大”、“一直变小”、“先变小后变大”)
19.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有竖直板MN,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态,如图所示。若用外力使MN保持竖直且缓慢地向右移动,在Q着地前,P始终保持静止,则Q对MN的弹力___________,地面对P的支持力___________,地面对P的摩擦力___________。(均填“增大”“减小”或“不变”)
20.如图丙所示,一质量为的长方体物块静止在粗糙水平地面上,一重为的光滑圆球放在光滑竖直的墙壁和长方体物块之间处于静止状态,现用水平向右的拉力缓慢拉动长方体物块,在圆球与地面接触之前,球对墙壁的压力的大小如何变化:__________;水平拉力大小如何变化:__________。
四、解答题
21.门下缝隙处塞了一个木楔,木楔尺寸比门小得多,侧面如图所示。 已知木楔质量为 m,其上表面可视作光滑,下表面与水平地面间的动摩擦因数为μ,木楔上表面与水平地面间的夹角为θ,重力加速度为 g,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。
(1)若门推动木楔在地板上缓慢移动,求木楔对门下端的支持力大小;
(2)小明研究发现,存在一种情境:不管用多大力推门,塞在门下缝隙处的木楔(质量较小)都能将门卡住而不再运动。求这一情境下木楔倾角θ与动摩擦因数μ所满足的关系式。
22.如图,一半径为R的大圆环竖直放置并固定,现将轻弹簧的一端固定在圆环顶点,另一端连接了一轻质小圆环(质量忽略不计),且小圆环套在大圆环上,小圆环与圆心的连线跟竖直方向夹角为,已知轻弹簧的原长也为R,劲度系数为k,重力加速度为g。
(1)若在外力作用下将小圆环拉至且静止,求此时弹簧的弹力大小;
(2)若不计一切摩擦,将一质量为m的物块挂在小圆环上,系统静止时,求m;
(3)若大小圆环之间动摩擦因数为,将一质量为m的物块挂在小圆环上,系统静止时,且此时小圆环恰好不向下滑动,求m。
23.如图所示,质量为的小球(小球的半径忽略不计)用长为的轻绳悬挂于点。现用水平拉力拉小球,从平衡位置点很缓慢地移动到点,此时悬线偏离竖直方向。求:
(1)小球处于位置时,水平拉力和细线对小球拉力的大小?
(2)小球从点到点,水平拉力和细线对小球拉力的大小是怎么变化的?
(3)若保持细线方向不变,调整的大小和方向,使的取值最小,则的最小值为多少,方向又如何?
24.如图所示,粗糙水平面上放置一半径为R的四分之一圆柱体,其圆弧表面光滑,其他部分粗糙。光滑轻滑轮C用轻杆固定在圆心O的正上方,轻质细线一端固定在A点,另一端跨过滑轮连接质量为的小球,小球置于圆柱体圆弧表面上D点,CD=R,且CD与竖直方向成30°角,质量为物块B通过光滑轻质圆环悬挂在细线上静止于P点,AP与竖直方向成60°角,此时圆柱体恰处于平衡状态。已知A、P、C、D在同一竖直面内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,试求:
(1)细线拉力大小和小球质量;
(2)若圆柱体的质量为,则圆柱体与地面之间的动摩擦因数;
(3)若圆柱体固定在地面上,调整细线长度使小球从D处移至E处(CE与圆柱体表面相切),整个系统仍然保持静止,则此时圆柱体对小球的支持力。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
《专题:力学动态平衡问题 能力提升综合检测训练(B卷)》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
B
D
D
C
C
D
B
C
题号
11
12
13
14
15
16
答案
BD
AB
ABC
CD
CD
AD
1.B
【详解】A.对A、B及弹簧组成的整体,竖直方向只受重力和向上的支持力,用竖直向下适当大小的力拉小球B,小球A静止,受到的合力始终为0,故A错误;
BC.设弹簧与竖直方向的夹角为θ,弹簧的劲度系数为k、原长为L0,小球A到竖直杆的距离为a,则小球B受到竖直杆的弹力大小
用竖直向下适当大小的力拉小球B,小球B向下移动了,则θ减小,FN增大。设拉B的拉力为,对B由平衡条件有
可见增大,故B正确,C错误;
D.对A、B整体,水平方向合力为0,小球A受到的摩擦力与小球B受到竖直杆的弹力等大、反向,由B项分析可知,该摩擦力增大,故D错误。
故选B。
2.D
【详解】AB.根据图示可知当前状态间距小于间距。根据链条的受力分析可知,静止时,两根链条在竖直方向的合力与指示牌的重力平衡,设链条与竖直方向夹角为,每根链条上的拉力为,则
解得
可知当链条与竖直方向夹角越小,链条上拉力越小,则仅减小AC距离,每根链条的拉力变大;仅减小BD距离时,链条处于竖直状态时拉力最小,但再继续减小BD距离时,拉力又会变大,故AB错误;
C.指示牌断开前的静止状态以及断开后恢复的静止状态,均处于平衡状态,合力为0且不变,故C错误;
D.乙图中若适当调整BD、AC之间的距离,若链条BD、AC之间夹角为120°,且指示牌静止时,每根链条的拉力都等于指示牌的重力,故D正确。
故选D。
3.B
【详解】
以三个小球组成的整体为研究对象,分析受力,如图所示
根据平衡条件得知,F与的合力与重力3mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子Oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值
故选B。
4.D
【详解】B.对人身体、脚部与双腿整体进行分析,整体在水平方向受到墙面的支持力N1、地面的摩擦力f,竖直方向受到重力与地面的支持力N2,如图所示
根据平衡条件有
,
可知,地面对人的支持力大小始终等于人的重力,即随着脚慢慢向前探出,脚受到地面的支持力不变,故B错误;
AC.对人身体进行分析,受到重力、墙面的支持力N1与双腿的弹力N3,令双腿与竖直方向的夹角为,如图所示
根据平衡条件有
,
随着脚慢慢向前探出,增大,可知,双腿的弹力增大,墙面的支持力也增大,故AC错误;
D.结合上述有
随着脚慢慢向前探出,增大,可知,脚受到地面的摩擦力越来越大,故D正确。
故选D。
5.D
【详解】C.对动滑轮受力分析,绳上拉力大小相同,根据水平方向平衡条件有
则α总是等于β,故C错误;
AB.根据竖直方向平衡条件有
当沙漏中的沙子缓慢流出的过程中,m2减小,则绳拉力T减小,则α和β减小,m1将向下缓慢运动,故AB错误;
D.根据竖直方向平衡条件有
所以
所以m1总是小于2m2,故D正确。
故选D。
6.C
【详解】AB.对小球Q受力分析如下图所示
根据平衡条件可得
解得
,
小球Q缓慢移动至轻绳与竖直方向成夹角过程中,变大,则水平拉力F变大,轻绳的拉力T也变大,故AB错误;
CD.以P、Q为整体分析,竖直方向,杆对滑块P的支持力等于P、Q的重力,故杆对滑块P的支持力保持不变,水平方向,滑块受到的摩擦力等于水平拉力F,故摩擦力变大,所以杆对P的摩擦力变大,故C正确,D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.物块处于静止状态,所以a所受合力为0,保持不变,故A错误;
D.设、接触面与水平方向的夹角为,以为对象,其受力如图所示
根据平衡条件可得
,
水平推力从零逐渐增大的过程中,可知、之间的弹力逐渐增大,地面对的支持力逐渐增大,则对地面的压力逐渐增大,故D错误;
BC.以为对象,其受力如图所示
根据平衡条件可得
由于、之间的弹力逐渐增大,则地面对的支持力逐渐减小,对地面的压力逐渐减小,故B错误,C正确。
故选C。
8.D
【详解】A.由于受到拉力后弹簧会伸长,则小球会下滑,变大,故A错误;
C.以小球为研究对象,受力如图所示
根据受力平衡,沿斜面方向有
可得
当变大时,由于,可知变小,即弹簧对小球的弹力比轻绳对小球的弹力小,故C错误;
B.以斜面体和小球整体作为研究对象,根据受力平衡,在水平方向有
变化时,地面对斜面体的摩擦力也跟着变化,故B错误;
D.以小球为研究对象,垂直斜面方向有
可得
可知当变大时,斜面体对小球的支持力变大,故D正确。
故选D。
9.B
【详解】AB.戽斗受重力和4个拉力,假设绳子与水平方向的夹角为,绳子的张力为T,根据平衡条件有
两人站得越远,角越小,则T越大,故A错误,B正确;
CD.戽斗处于平衡状态,故所有绳子给戽斗的作用力的合力要与重力等大反向,故两人站得远近,绳子对戽斗的作用力不变,故C、D错误。
故选B。
10.C
【详解】柱体静止不动,则其在水平方向上受力平衡,即地面对柱体的摩擦力与小球对柱体正压力的水平分力大小相等。设拉力与竖直方向的夹角为,则小球对柱体的正压力为
其水平分力为
小球运动过程中,由0增大到,由0增大到1再减小到0,则由0增大到再减小到0。
故选C。
11.BD
【详解】AC.对小球B分析,受水平拉力、重力和支持力,三力平衡,三个力构成首尾相连的矢量三角形,如图所示
将小球B缓慢拉至物体A的最高点过程中,变小,故支持力N变小,拉力F也变小,根据牛顿第三定律,小球B对物体A的压力也减小,故AC错误;
BD.设斜面倾角为,对A、B整体分析,受拉力、重力、支持力和静摩擦力,根据平衡条件,有
由于F减小,故静摩擦力减小,斜面对A的支持力一直增加。故BD正确。
故选BD。
12.AB
【详解】A.对结点O受力分析如图所示
根据平衡条件可得
可得
故A正确;
BC.由图可知,F从图中所示的状态顺时针转动90°的过程中,轻绳a的拉力大小方向均不变,轻绳b的拉力大小逐渐变小但方向不变,力F先减小后变大,当力F与轻绳b垂直时,力F有最小值为
故B正确,C错误;
D.F从图中所示的状态顺时针转动90°的过程中,轻绳b的拉力变小,以B为对象,根据平衡条件可得
可知地面对物块B的支持力FN变大,故D错误。
故选AB。
13.ABC
【详解】AB.根据胡克定律可得,弹簧1的初始压缩量为
弹簧2的初始压缩量为
若弹簧2的弹力大小变为原来的一半且弹簧2处于压缩状态,则此时弹簧2的压缩量为
对物块B分析可得
所以弹簧1刚好恢复原长,此过程中木块A上升的位移为
若弹簧2的弹力大小变为原来的一半且弹簧2处于伸长状态,则此时弹簧2的伸长量为
对B分析可得
所以弹簧1的弹力为2mg,此时弹簧1的伸长量为
此过程中A木块上升的位移为
故AB正确;
CD.若弹簧2的弹力大小变为原来的一半且弹簧2处于压缩状态,对A分析可得绳子的拉力为
绳子对定滑轮的作用力大小
若2弹簧弹力大小变为原来的一半且2弹簧处于伸长状态,对A分析可得绳子的拉力为
绳子对定滑轮的作用力大小
此时绳子对定滑轮的作用力最大,故C正确,D错误。
故选ABC。
14.CD
【详解】AB.绳子拉力大小始终等于A的重力大小且保持不变,细绳对物块B的拉力大小不变,当物块B由滑轮正下方位置缓慢运动到和滑轮等高位置的过程中,两条绳子夹角逐渐变大,则合力逐渐减小,根据平衡条件可知,则OO′的拉力减小,故AB错误;
C.设绳子拉力为T,绳子与F的夹角为α,在垂直沿斜面方向,根据平衡条件可得
解得
α逐渐增大,则支持力逐渐减小,当α>90°后,α增大,sinα减小,支持力增大,支持力先减小后增大,根据
斜面对物块B的摩擦力先减小后增大,故C正确;
D.对斜面体分析可知,斜面体受到物块垂直斜面体向右下的压力,沿斜面向上的摩擦力,斜面体平衡,水平方向受到向左的静摩擦力,则斜面体有向右运动的趋势,故D正确。
故选CD。
15.CD
【详解】AC.以物体为对象,可知OC绳拉力大小等于物体重力;用一顶端固定有轻质滑轮的杆DE顶着OC绳一点向右上缓慢运动,设OD与竖直方向的夹角为,以O点为对象,根据平衡条件可得
联立可得
其中从逐渐增大到,可知绳OA的张力先增大,后减小,当时,绳OA的张力具有最大值,此时OD与轻杆OB垂直;轻杆OB对O点的作用力先减小再增大,当时,轻杆OB对O点的作用力最小,为0;当时,轻杆OB对O点的作用力方向反向;故A错误,C正确;
B.保持D点在图示位置,根据平衡条件可知,DE对绳作用力大小为
若减小DE与竖直方向夹角,DE对绳作用力保证不变,故B错误;
D.用一顶端固定有轻质滑轮的杆DE顶着OC绳一点向右上缓慢运动,使滑轮与O之间的绳子逐渐由竖直转动到水平状态,此过程中OC绳拉力大小不变,滑轮两侧绳子间的夹角逐渐减小,则滑轮两侧绳子拉力的合力逐渐增大,根据平衡条件可知,杆DE对绳的作用力逐渐增大,故D正确。
故选CD。
16.AD
【详解】AB.对物体进行受力分析,物块对其支持力大小为
结合牛顿第三定律可知,当外力水平时,物块对地面的压力最大为;当外力竖直时,物块对地面的压力最小为。故A正确、B错误;
CD.地面对物块的最大滑动摩擦力为
假设物块始终保持静止状态,则水平方向有
整理得
等式恒成立,故假设成立,物体始终处于静止状态,物体所受摩擦力为静摩擦力,故当外力水平时,物块受到的摩擦力最大为,故C错误,D正确。
故选AD。
【点睛】本题考查牛顿运动定律的应用,目的是考查学生的推理论证能力。
17. 不变 变大
【详解】[1]对甲图设绳子总长为L,两堵竖直墙之间的距离为d,左侧绳长为L1,右侧绳长为L2.由于绳子上的拉力处处相等,所以两绳与竖直方向夹角相等,设为θ,则由几何知识,得:
d=L1sinθ+L2sinθ=(L1+L2)sinθ
又
L1+L2=L
得到
当绳子右端慢慢向下移时,d、L没有变化,则θ不变。绳子的拉力大小为T1,重物的重力为G;以滑轮为研究对象,根据平衡条件得
2T1cosθ=G
解得
可见,当θ不变时,绳子拉力T1不变;
[2]对乙图,当绳子的右端从E向F移动的过程中,由于绳子的长度不变,所以两个绳子之间的夹角增大,由于两个绳子的合力大小等于物体的重力,方向与重力的方向相反,所以当两个绳子之间的夹角增大时,绳子的拉力之间的夹角增大,根据
2T2cosθ=G
所以绳子的拉力T2增大。
18. 30 一直变小 先变小后变大
【详解】[1]以结点O为研究对象,受到重力、OB细线的拉力和OA细线的拉力,如下图所示
根据平衡条件,结合图中几何关系可得细线OA上的拉力大小为
[2][3]若保持O点位置不动,沿顺时针方向缓慢转动B端,当OB与OA垂直时,OB绳的拉力最小,如图所示
可知AO绳上拉力大小一直变小,BO绳上拉力大小先变小后变大。
19. 增大 不变 增大
【详解】[1]对Q受力分析,如图所示
MN缓慢地向右移动时,P对Q的弹力与竖直方向的夹角逐渐变大,则Q受到MN的弹力逐渐增大,根据牛顿第三定律可知Q对MN的弹力逐渐增大;
[2][3] 对P、Q整体受力分析,如图所示
由平衡条件可得
,
可知地面对P的支持力不变,地面对P的摩擦力逐渐增大。
20. 逐渐增大 逐渐减小
【详解】[1] 如图所示,对圆球进行受力分析。
根据平衡条件可得
在圆球与地面接触之前,角逐渐变小,故逐渐增大,即球对墙壁的压力大小逐渐增大。
[2]如图所示,对圆球和物块整体进行受力分析。
竖直方向有
即物块与地面间的压力大小不变,根据
可知物块与地面间的摩擦力大小不变,水平方向有
可得水平拉力大小逐渐减小。
21.(1);(2)
【详解】(1)对木楔受力分析,受到重力、压力、支持力和摩擦力,如图所示,若门推动木楔在地板上缓慢移动,则由力的平衡条件可知,在竖直方向上有
在水平方向上有
又知
联立解得
由牛顿第三定律可得木楔对门的支持力 F'大小为
(2)不管用多大力推门,塞在门下缝隙处的木楔都能将门卡住而不再运动,即推力的水平分力小于最大静摩擦力,而最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,则有
因木楔质量较小,可得
22.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)当时,弹簧的长度为
则弹簧的形变量为
由胡克定律得此时弹簧的弹力大小为
(2)当时,小环上挂的物体的质量为,对圆环进行受力分析,受到重力、弹簧的拉力、大圆环的支持力,根据平衡条件,作出三个力的矢量三角形,如图所示
根据几何知识,力的矢量三角形和三角形相似,则
其中
解得
因为弹簧的伸长量
根据胡克定律可得此时弹簧的弹力大小为
联立可得物块的质量为
(3)因为小圆环恰好不向下滑动,受力分析由平衡条件得
竖直方向
水平方向
其中
由胡克定律可得此时弹簧的弹力大小为
联立解得物块的质量为
23.(1),;(2)变大,变大;(3),应与绳垂直向上(或与水平面夹角斜向上)
【详解】(1)对小球受力分析,小球受到重力、绳子的拉力和拉力三个力作用处于平衡状态,由平衡条件可得与的合力跟等值反向,则水平拉力为
细线对小球拉力为
(2)小球从点到点,增大,由(1)得,变大,变大。
(3)作出拉力在三个不同位置时物体的受力图由力的合成法可知,要使最小,应与绳垂直向上(或与水平面夹角斜向上)。如下图所示
此时拉力的最小值为
24.(1),
(2)
(3)
【详解】(1)对物块B和光滑轻质圆环受力分析,根据平衡条件可得细线拉力
对小球受力分析,根据三角形相似可得
根据几何关系可得
可得
解得
(2)对小球和圆柱体系统受力分析,竖直方向有
水平方向有
解得圆柱体与地面之间的动摩擦因数
(3)由几何关系可得,OE=R,根据勾股定理可得,设,可得
根据平衡条件可得
可得
即此时圆柱体对小球的支持力为。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
学科网(北京)股份有限公司
$