共點(diǎn)力作用下的物體平衡能力測試

1、共點(diǎn)力作用下的物體平衡能力測試河南省洛陽市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué) 肖勝利 (471000)一選擇題1某物體作勻速直線運(yùn)動，若該物體受到n個共點(diǎn)力作用，那么下列說法正確的是（ ）A其中任意（n1）個力的合力一定和第n個力大小相等，方向相反.B其中任意m個力的合力一定和其余的（nm）個力的合力平衡.C把這n個力首尾相連一定構(gòu)成一個閉合的n邊形.D若去掉其中m個力，則其余的（nm）個力就一定不可能平衡.【解析】：選A、B、C選項(xiàng)物體作勻速直線運(yùn)動，受力平衡，則這n個力的合力一定等于零，故A、B、C三個選項(xiàng)正確，但去掉的m個力的合力可能等于零，則剩余的（nm）個力的合力也可能等于零，所以D選項(xiàng)錯誤2用兩根繩子吊

2、起一重物，使物體保持靜止，逐漸增大兩繩之間的交角，則兩繩對重物拉力的合力變化情況是： （ ）A不變.B減小.C增大.D可能減小，也可能增大.【解析】：選A選項(xiàng).物體靜止，處于平衡狀態(tài)，則其所受合力等于零，故無論怎樣改變兩繩的夾角，兩繩對重物的合力的大小總等于重力，方向與重力方向相反.在兩繩夾角改變時，所改變的僅僅是兩繩各自拉力的大小，而不會改變其合力的大小.3物體受到三個共點(diǎn)力的作用，以下分別是這三個力的大小，不可能使物體平衡的是（ ）AF14N、F25N、F36N.BF14N、F26N、F310N.CF13N、F24N、F38N.DF13N、F26N、F35N.【解析】：選C選項(xiàng).當(dāng)三力平衡

3、時，三力的合力一定等于零，則其中任意一個力總小于等于另外兩力之和而大于等于另外兩力之差，故C選項(xiàng)不可能使物體處于平衡狀態(tài).4運(yùn)動員握住竹竿勻速上攀和勻速下滑時，他所受到的摩擦力分別為F1和F2，則（ ）AF1>F2.BF1<F2.CF1與F2大小相等，方向相同.DF1方向向下，F(xiàn)2方向向上.【解析】：選C選項(xiàng).無論運(yùn)動員勻速上攀或是勻速下滑，運(yùn)動員均處于平衡狀態(tài)，他所受的摩擦力和重力總是一對平衡力，所以C選項(xiàng)正確.5用手握住瓶子，使瓶子在豎直方向靜止，如果握力加倍，則手對瓶子的摩擦力（ ）A加倍.B保持不變.C方向由向下變成向上.D方向由向上變成向下.【解析】：選B選項(xiàng).瓶子靜止，

4、瓶子受力平衡，則無論握力怎樣改變，手對瓶子的摩擦力總等于瓶子所受重力，所以手對瓶子的摩擦力保持不變；至于握力的加倍，只是增大了手對瓶子最大靜摩擦力而已.6一只球掛在三角形木塊的左側(cè)面上，如圖1所示，球與木塊保持靜止，則（ ）圖1A地面對木塊的摩擦力向左.B地面對木塊的摩擦力向右.C地面對木塊無摩擦力.D若地面光滑，掛上球后木塊一定運(yùn)動.【解析】：選C選項(xiàng).以球和木塊組成的整體為研究對象，整體所受合力為零，所以地面對木塊無摩擦力的作用.F圖27如圖2所示，在力F的作用下，小船勻速靠岸，若設(shè)水對船的阻力保持不變，下列敘述正確的是 （ ）A小船所受的合外力保持不變.B繩子的拉力F不斷增大.C繩子的拉

5、力F保持不變.D船所受的浮力不斷減小.【解析】：選A、B、D因?yàn)樾〈瑒蛩倏堪?，故合外力不變，恒等于零，即A選項(xiàng)正確；又因?yàn)槔睦K子與水平面的夾角在增大，要保持其水平分力總等于水的阻力Ff ，即，而角增大，所以cos減小，F(xiàn)增大，故B選項(xiàng)正確；又因?yàn)槔Φ呢Q直分量與浮力的合力等于重力，即，將隨的增大而減小，故D選項(xiàng)正確ABC圖38A、B、C三物體的質(zhì)量分別為M、m和m0，作如圖3所示的連接，繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì)，若B隨A一起沿水平面做勻速運(yùn)動，則可以判定 （ ）A物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為m0g.B物塊A和B之間有摩擦力，大小為 m0g.C桌面對A，B對A

6、都有摩擦力，兩者方向相同，合力為m0g.D桌面對A，B對A都有摩擦力，兩者方向相反，合力為m0g.【解析】：選A設(shè)繩子的拉力為FT，則由C物體做勻速直線運(yùn)動的條件可知FTmg，又由B物體在水平方向也做勻速直線運(yùn)動可知B物體在水平方向上應(yīng)不受力的作用，所以B、A兩物體間沒有摩擦力由A、B整體做勻速直線運(yùn)動的條件可知，A與桌面間的摩擦力為FFTm0g圖4219如圖4所示，在一粗糙水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的木塊和，中間用一原長為l，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接起來，木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用一水平力向右拉木塊，當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動時，兩木塊之間的距離是（）A.B.C.D.【解析】：選A

7、選項(xiàng)隔離木塊進(jìn)行受力分析，它共受到個力的作用：重力m1g，支持力N1，彈簧彈力F及摩擦力f1由平衡條件可知：Fk x N1m1g f1N1 聯(lián)立可得：兩木塊間的距離l'lxl故答案A正確10一航天探測器完成對月球的探測任務(wù)后，在離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球表面成一傾角的直線飛行，先加速運(yùn)動，再勻速運(yùn)動探測器通過噴氣而獲得推動力，以下關(guān)于噴氣方向的描述正確的是 （ ）A探測器加速運(yùn)動時，沿直線向后噴氣.B探測器加速運(yùn)動時，豎直向下噴氣.ABOFmgv圖5C探測器勻速運(yùn)動時，豎直向下噴氣.D探測器勻速運(yùn)動時，不需要噴氣.【解析】：選C選項(xiàng)首先要審清題意，要使航天器沿與月球表面成一

8、傾斜角的直線加速飛行，其所受噴氣的反沖力與其受到的月球的引力的合力必須沿此直線，如圖5所示，其中F為噴氣的反沖力，可見航天器應(yīng)向豎直方向與運(yùn)動方向所夾區(qū)域AOB的某一方向斜向下噴射，才能作直線加速運(yùn)動若要勻速運(yùn)動，由平衡條件可知，其合力為零，故應(yīng)使F與mg大小相等，方向相反，所以應(yīng)豎直向下噴氣AOBPQ圖611有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙；OB豎直放置，表面光滑AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間有一質(zhì)量可忽略不計(jì)、不可伸長的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖6所示）現(xiàn)將P環(huán)向左移動一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)相比較，

9、AO桿對P環(huán)的支持力FN和細(xì)繩的拉力FT的變化情況是 （ ）AFN不變，F(xiàn)T變大.OBmgmgFFNFN'圖7BFN不變，F(xiàn)T變小.CFN變大，F(xiàn)T變大.OBmgFTFN'Q圖8DFN變大，F(xiàn)T變小.【解析】：選B選項(xiàng)以P、Q及細(xì)繩為一研究系統(tǒng)，其受力情況如圖7所示，因兩次皆處于平衡狀態(tài)，由豎直方向合力為零可知：FN2mg，保持不變以Q環(huán)為研究對象，分析其受力情況，如圖8所示，可得：FTcosmg，P環(huán)左移時角減小，由FT可知：FT變小BAA'A''O圖912如圖9所示，電燈懸掛于兩墻壁之間，使水平繩OA的連接點(diǎn)A沿墻壁緩慢向上移動而保持結(jié)點(diǎn)O的位置不變

10、，則在A點(diǎn)上移的過程中 （ ）A繩OB的拉力逐漸增大.B繩OB的拉力逐漸減小.C繩OA的拉力先增大后減小.D繩OA的拉力先減小后增大.【解析】：選B、D選項(xiàng)FOF2''F2'F2F1F1'F1''F'圖10取結(jié)點(diǎn)O為研究對象，共受電燈通過繩子對O點(diǎn)的拉力F（恒定不變，等于燈的重力），OA繩對它的拉力FA和OB繩對它的拉力FB三個共點(diǎn)力的作用，在A點(diǎn)向上移動的過程中，始終保持平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，F(xiàn)A和FB的合力必然與F等大反向在A點(diǎn)上移的過程中，F(xiàn)A的方向改變，而FB的方向保持不變，其合力F'大小和方向都不變，由FA的方向的改

11、變而引起FA和FB大小的改變，從初始狀態(tài)（FAF1，沿水平向左方向，F(xiàn)BF2）開始，以 F'為對角線，畫出若干個狀態(tài)的平行四邊形，如圖10所示，F(xiàn)A由F1變化到F1'、F1''，F(xiàn)B由F2相應(yīng)變到F2'、F2''由圖中不難看出，繩OA的拉力先減小后增大，繩OB的拉力逐漸減小故B、D選項(xiàng)正確ABO圖1113如圖11所示，用兩個彈簧秤A、B將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，細(xì)繩和橡皮條所在直線的夾角分別為、，且>900，兩條細(xì)繩拉力的合力大于彈簧秤A的示數(shù)，現(xiàn)保持A的示數(shù)不變，欲保證結(jié)點(diǎn)O的位置不變，可用的方法是： （ ）A使B的示數(shù)變大，角變大

12、.B使B的示數(shù)變大，角不變.C使B的示數(shù)變大，角變小.D使B的示數(shù)變小，角變小【解析】：選C、D選項(xiàng)QFOPP'F1F2圖12設(shè)彈簧秤A、B對結(jié)點(diǎn)O的拉力分別為F1、F2，其合力為F，由題意可知，F(xiàn)的大小和方向都不變，F(xiàn)1的大小不變以O(shè)為圓心，以F1的大小為半徑作圓，如圖12所示，當(dāng)900時，做出F1、F2和F的矢量三角形OPQ從圖中據(jù)F1方向的變化，可以看出：當(dāng)>900，P點(diǎn)沿圓周順時針轉(zhuǎn)動時，增大，而Q點(diǎn)是一定的，故F2大?。≒'Q的長度）變大，減小，當(dāng)P點(diǎn)沿圓周逆時針轉(zhuǎn)動時，減小，F(xiàn)2減小，角先增大后減小，所以C、D選項(xiàng)正確圖1314光滑的半球形物體固定在水平地面上

13、，球心正上方有一光滑的小滑輪（可視為質(zhì)點(diǎn)），輕繩的一端系一半徑可忽略不計(jì)的小球，靠放在球面上，輕繩的另一端繞過定滑輪后用力拉住小球使其靜止，如圖13所示，現(xiàn)緩慢拉繩，在使小球沿球面到達(dá)最高點(diǎn)的過程中，球?qū)π∏虻闹С至1和繩對小球的拉力F2的大小變化情況是： （ ）AF1變大，F(xiàn)2變小BF1變小，F(xiàn)2變大CF1變小，F(xiàn)2先變大后變小DF1不變，F(xiàn)2變小【解析】：選D選項(xiàng)GF'2F1F'1FRhF2圖14對小球作受力分析，將重力G沿繩子和垂直于球面方向分解，得出平行四邊形，不難看出圖中矢量三角形和幾何三角形式相似的（兩個陰影部分），從而可得：，可得，由于在拉動過程中，R、h不變，

14、繩長L在減小，可見F'1大小不變，F(xiàn)'2在減小，由牛頓第三定律的F1不變，F(xiàn)2減小圖15二填空題15如圖15所示，人重600N，木塊重400N，人與木塊、木塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.2，不計(jì)繩、滑輪的重力及繩與滑輪間的摩擦，現(xiàn)人用水平拉力拉繩，使它與木塊一起向右勻速運(yùn)動，則人拉繩的力是 N，人受的摩擦力為 N，方向?yàn)?FNFTFTFG1+G2圖16【解析】：100 100 水平向左欲求人拉繩的力，可根據(jù)牛頓第三定律求出繩拉人的力以人和木塊作為整體用整體法分析所受外力：重力、地面支持力、地面對木塊的摩擦力以及兩根繩的拉力，如圖16所示，由平衡條件得：FT F，由滑動摩擦定律可

15、得：FFN，得到：F（G1G2）0.2 （600N400N）200N所以：FT100NG1FTFN1F圖17欲求人所受的摩擦力，再以人為研究對象，用隔離體法分析其受力情況如圖17所示，根據(jù)平衡條件有：FFT100N，又由人與木塊間的最大靜摩擦力FmaxG10.2600N120N，因?yàn)镕<Fmax，說明人與木塊間不會發(fā)生相對滑動，因此人受到的靜摩擦力的大小為100N，方向水平向左，人拉繩的力大小為100N所以本題答案為：100 100 水平向左F1F2F3圖1816如圖18所示，物體受到三個力的作用，三力大小分別為：F110N、F210N、F320N，三力夾角均為1200，若要添加第四個力

16、F4而使物體處于平衡狀態(tài)，則F4的大小為 N，方向?yàn)椋?【解析】：10 與F3共線反向若三力等大，且三力夾角均為1200，則三力合力等于零所以添加的F4只需要使其與F3的合力等于10N，且該合力方向與F3相同即可ABC圖1917如圖19所示，用光滑的粗鐵絲作成直角三角形，BC邊水平，AC邊豎直，AB及BC邊上分別套有細(xì)線系著的銅環(huán)，當(dāng)它們靜止時，細(xì)線跟AB邊所成的角的范圍是 【解析】：<</2根據(jù)題目所給的條件，似乎很難找到解題的突破口，在用常規(guī)方法無法求解的情況下，運(yùn)用極限思維即可迎刃而解假設(shè)AB邊上套的銅環(huán)質(zhì)量不斷減小直至為零，此時要保持兩環(huán)靜止，其受力情況如圖20所示，即只有

17、當(dāng)細(xì)線與AB邊垂直時方可保證兩環(huán)同時靜止，此時；同樣，當(dāng)AC邊上套的環(huán)質(zhì)量為零時兩環(huán)受力情況如圖21所示，即只有當(dāng)細(xì)線與AC邊垂直時，方可保證兩環(huán)同時靜止，此時ABCFN1FN2FF'G圖21ABCFN1FN2FF'G圖20綜上所述，在兩環(huán)質(zhì)量均不為零的情況下，要使兩環(huán)靜止，角應(yīng)滿足的范圍是：<</2 三解答題AB圖2218如圖22所示，一粗細(xì)不均勻的細(xì)棒，棒長AB6m，用輕繩懸掛于兩壁之間，保持水平，已知150， 300求棒的重心位置【解析】：因棒AB受到兩繩的拉力及重力的作用而處于平衡狀態(tài)，故這三個力一定交匯于一點(diǎn)，據(jù)此可以找出棒的重心位置.作出棒AB的受力分析

18、圖，如圖23所示，兩繩的拉力F1、F2相交于O點(diǎn)，則重力G的作用線必過O點(diǎn)，與棒相交于C點(diǎn)，C點(diǎn)就是棒的重心.ABF1F2GOC圖23在ABC中應(yīng)用正弦定理得: 則在BCO中，BCBOsin，所以有：2.2m可見，棒的重心在棒上A、B間，距B端2.2m處.Fm圖2419如圖24所示，置于傾角370的斜面上的物體，質(zhì)量m8kg，在水平力F的作用下保持靜止試求下列情景下物體與斜面之間的靜摩擦力F的大小(1)F50N （2）F60N （3）F70N（sin370=0.6 cos3700.8 g10m/s2）FmgFNFxy圖25【解析】：m受力如圖25所示，將F、mg分別沿斜面和垂直于斜面方向正交分解，由平衡條件得：FcosFmgsin0 FNFsinmgcos0 由得FmgsinFco