2024-2025學(xué)年新教材高中物理課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)十五共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用含解析粵教版必修1

PAGE9-共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.物體受到共點(diǎn)力的作用,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.速度在某一時(shí)刻等于0的物體肯定處于平衡狀態(tài)B.相對(duì)于另一物體保持靜止的物體肯定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為0時(shí),肯定處于平衡狀態(tài)D.物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),肯定處于平衡狀態(tài)【解析】選C。處于平衡狀態(tài)的物體,在運(yùn)動(dòng)形式上是處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從受力上來(lái)看,物體所受合力為零,C正確;某一時(shí)刻速度為零的物體,受力不肯定為零,故不肯定處于平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;某物體相對(duì)于另一物體靜止時(shí),該物體不肯定靜止,如當(dāng)另一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),該物體也做變速運(yùn)動(dòng),此物體不處于平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所受合力不為零,故不處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。2.如圖所示是一款兒童磁力黑板玩具,能把帶有磁性的英文字母吸住,可以便利兒童學(xué)習(xí)和擺出各種造型,培育孩子的創(chuàng)新實(shí)力。現(xiàn)將該黑板豎直懸掛在墻上,下列關(guān)于帶有磁性的英文字母a說(shuō)法正確的是(不計(jì)英文字母之間的相互作用)()A.質(zhì)量不同的字母所受摩擦力不同B.字母對(duì)黑板的壓力大小肯定等于重力C.磁性越強(qiáng)的字母所受摩擦力越大D.字母a受到三個(gè)力【解析】選A。豎直方向摩擦力等于重力,所以質(zhì)量不同的字母所受摩擦力不同,與字母的磁性強(qiáng)弱無(wú)關(guān),故A正確、C錯(cuò)誤;字母對(duì)黑板的壓力垂直于黑板,重力方向豎直向下,所以字母對(duì)黑板的壓力大小不肯定等于重力,故B錯(cuò)誤;字母a受到重力、支持力、摩擦力和磁力4個(gè)力,故D錯(cuò)誤。3.某物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),若把其中一個(gè)力F1沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)60°而保持其大小不變。其余兩力保持不變,則此時(shí)物體所受到的合力大小為()A.F1 B.F1C.2F1 D.無(wú)法確定【解析】選A。三力平衡中隨意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線,故除F1外的兩個(gè)力的合力大小等于F1,方向與F1反向,故等效成物體受兩個(gè)互成120°的大小等于F1的力作用;依據(jù)平行四邊形定則可知,兩個(gè)大小相等且互成120°的力合成時(shí),合力在兩個(gè)分力的角平分線上,大小等于分力,故此時(shí)物體所受到的合力大小為F1;故選A。4.用三根輕繩將質(zhì)量為m的物塊懸掛在空中,如圖所示。已知ac和bc與豎直方向的夾角分別為30°和60°,則ac繩和bc繩中的拉力分別為 ()A.mg,mg B.mg,mgC.mg,mg D.mg,mg【解析】選A。結(jié)點(diǎn)c受到繩子向下的拉力F大小等于物塊的重力mg,它產(chǎn)生兩個(gè)作用效果:拉緊ac繩和bc繩,將力F沿ac繩和bc繩方向分解,如圖所示,由圖中的幾何關(guān)系可得F1=Fcos30°=mg,F2=Fsin30°=mg。則有ac繩中的拉力Fac=F1=mg,bc繩中的拉力Fbc=F2=mg,所以選項(xiàng)A正確。5.走鋼絲是一種傳統(tǒng)的雜技項(xiàng)目,如圖所示表演者手拿長(zhǎng)桿在傾斜鋼絲繩上緩慢向上行走,則 ()A.鋼絲對(duì)人和桿整體的作用力豎直向上B.人所受鋼絲的支持力等于人和桿的重力C.人對(duì)鋼絲的壓力與鋼絲對(duì)人的支持力是平衡力D.人手拿長(zhǎng)桿會(huì)使整體重心上升,從而更簡(jiǎn)單保持平衡【解析】選A。人和桿整體受重力、支持力、摩擦力而處于平衡狀態(tài),合力為零,所以鋼絲對(duì)人和桿整體的作用力豎直向上與重力平衡,故A正確,B錯(cuò)誤;人對(duì)鋼絲的壓力與鋼絲對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力與反作用力,不是平衡力,故C錯(cuò)誤;在走鋼絲過(guò)程中,表演者往往手拿一根長(zhǎng)桿,主要是調(diào)整他自身重心的位置,以便時(shí)時(shí)保持平衡;當(dāng)他的重心移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?就可以避開(kāi)其傾倒,故D錯(cuò)誤。6.如圖,皮箱在大小為10N、方向斜向上的拉力F的作用下,沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。則皮箱與桌面間的摩擦力大小 ()A.小于10N B.等于10NC.大于10N D.等于零【解析】選A。對(duì)皮箱受力分析,受拉力、重力、支持力、摩擦力,如圖所示:皮箱勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡,依據(jù)平衡條件,有:Fcosθ-f=0,故摩擦力大小小于10N,故A正確、B、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(10分)如圖所示,一質(zhì)量為1kg、橫截面為直角三角形的物塊ABC,∠ABC=30°,物塊BC邊緊靠光滑豎直墻面,用一推力垂直作用在AB邊上使物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),則推力F多大?物塊受墻的彈力多大?(g=10N/kg)【解析】物塊受重力G、推力F和墻的彈力FN作用,如圖所示,由平衡條件知,F和FN的合力與重力等大反向。故有F==N=20NFN=Gtan60°=1×10×N=10N。答案:20N10N8.(14分)電梯修理員或牽引專(zhuān)家經(jīng)常須要監(jiān)測(cè)金屬繩中的張力FT,但不能到繩的自由端去干脆測(cè)量,某公司制造出一種能測(cè)量繩中張力的夾在繩上的儀器(圖中B、C為該夾子的橫截面)。測(cè)量時(shí),只要如圖示那樣用一硬桿豎直向上作用在繩上的某點(diǎn)A,使繩產(chǎn)生一個(gè)微小偏移量a,借助儀表很簡(jiǎn)單測(cè)出這時(shí)繩對(duì)硬桿的壓力F。現(xiàn)測(cè)得該微小偏移量為a=12mm,BC間的距離為2L=250mm,繩對(duì)硬桿的壓力為F=300N,試求繩中的張力FT大小是多少?！窘馕觥繉?duì)A點(diǎn)受力分析,如圖所示,由平衡條件得:F=2FTsinα當(dāng)α很小時(shí),sinα≈tanα由幾何關(guān)系得:tanα=解得:FT=代入數(shù)據(jù)解得FT≈1.6×103N。答案:1.6×103N(15分鐘·40分)9.(6分)如圖為某城市雕塑的一部分。將光滑的球放置在豎直的高擋板AB與豎直的矮擋板CD之間,C與AB擋板的距離小于球的直徑。由于長(zhǎng)時(shí)間作用,CD擋板的C端略向右偏移了少許。則與C端未偏移時(shí)相比,下列說(shuō)法中正確的是()A.AB擋板的支持力變小,C端的支持力變小B.AB擋板的支持力變小,C端的支持力變大C.AB擋板的支持力變大,C端的支持力變大D.AB擋板的支持力變大,C端的支持力變小【解析】選C。以球?yàn)樘接憣?duì)象,受到重力、AB擋板的支持力,C的支持力,如圖所示;依據(jù)平衡條件可得:AB擋板的支持力FN=mgtanθ,C端的支持力FC=;CD擋板的C端略向右偏,θ角增大,則AB擋板的支持力變大,C端的支持力變大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。10.(6分)吊蘭是常養(yǎng)的植物盆栽之一,如圖所示是懸掛的吊蘭盆栽,四條等長(zhǎng)的輕繩與豎直方向夾角均為30°,花盆總質(zhì)量為2kg,取g=10m/s2,則每根輕繩的彈力大小為 ()A.5N B.NC.10N D.20N【解析】選B。依據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,每根繩的拉力大小相等,設(shè)每根繩的拉力大小為F。在豎直方向由平衡條件得:4Fcos30°=G,解得:F=N,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。11.(6分)如圖所示,輕繩懸掛的燈籠在水平風(fēng)力的作用下靜止于空中,輕繩與豎直方向的夾角為30°,設(shè)紅燈籠的質(zhì)量為m,重力加速度為g,則水平風(fēng)力大小為()A.mg B.mgC.2mg D.mg【解析】選D。燈籠處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,對(duì)燈籠受力分析,如圖所示,依據(jù)平衡條件得:Tcos30°=mg,Tsin30°=F,解得:F=mg,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確?！炯庸逃?xùn)練】將重為6mg的勻稱(chēng)長(zhǎng)方體切成相等的A、B兩部分,切面與邊面夾角為60°,如圖所示疊放并置于水平地面上,現(xiàn)用彈簧秤豎直向上拉物塊A的上端,彈簧秤示數(shù)為mg,整個(gè)裝置保持靜止,則 ()A.A、B之間的靜摩擦力大小為mgB.A對(duì)B的壓力大小為2mgC.物塊對(duì)地面的壓力大于5mgD.地面與物塊間存在靜摩擦力【解析】選A。對(duì)A受力分析,受到重力、彈簧的拉力、B對(duì)A的支持力以及B對(duì)A的靜摩擦力,B視為傾角為30°的斜面,依據(jù)平衡條件得,B對(duì)A的支持力為:FN=(3mg-mg)cos30°,A、B間靜摩擦力為:f=(3mg-mg)sin30°,解得:FN=mg,f=mg,由牛頓第三定律知,A對(duì)B的壓力大小為mg,故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)A、B整體受力分析,豎直方向受力平衡,則有:F′N(xiāo)+F=6mg,解得:F′N(xiāo)=5mg,則物塊對(duì)地面的壓力等于5mg,故C錯(cuò)誤;對(duì)A、B整體受力分析,水平方向不受地面的摩擦力,否則不能平衡,故D錯(cuò)誤。12.(22分)(2024·泰安高一檢測(cè))如圖所示,某人用輕繩牽住一只質(zhì)量m=0.6kg的氫氣球,因受水平風(fēng)力的作用,系氫氣球的輕繩與水平方向成37°角。已知空氣對(duì)氣球的浮力為15N,人的質(zhì)量M=50kg,且人受的浮力忽視不計(jì)(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)。求:(1)水平風(fēng)力的大小。(2)人對(duì)地面的壓力大小?！窘馕觥?1)對(duì)氫氣球進(jìn)行受力分析如圖,設(shè)氫氣球受輕繩拉力為T(mén),水平風(fēng)力為F風(fēng),由平衡條件列式:豎直方向:F浮=mg+Tsin37°,水平方向:F風(fēng)=Tcos37°,解得:F風(fēng)=12N,T=15N。(2)把人與氫氣球視為整體,受力分析可得:FN=mg+Mg-F浮=491N答案:(1)12N(2)491N【加固訓(xùn)練】如圖1,高一某班實(shí)行了內(nèi)容豐富、形式多樣、主動(dòng)向上、催人奮進(jìn)的聯(lián)歡活動(dòng),氣球是節(jié)日聯(lián)歡會(huì)上的?？?。圖1是同學(xué)們聯(lián)歡的部分場(chǎng)景。圖2是某班的一個(gè)“粘”在豎直墻上的氣球,處于靜止?fàn)顟B(tài),已知?dú)馇?包含其