2022高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 8 巧用正交分解法解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題練習(xí) 新人教版必修1

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1、2022高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 8 巧用正交分解法解決共點(diǎn)力平衡問(wèn)題練習(xí) 新人教版必修1 （答題時(shí)間：30分鐘） 1. 如圖所示，鐵板AB與水平地面間的夾角為θ，一塊磁鐵吸附在鐵板下方，現(xiàn)緩慢抬起鐵板B端使θ角增大（始終小于90°）的過(guò)程中，磁鐵始終相對(duì)鐵板靜止，下列說(shuō)法正確的是（　　） A. 磁鐵所受合外力逐漸減小 B. 磁鐵始終受到三個(gè)力的作用 C. 磁鐵受到的摩擦力逐漸減小 D. 鐵板對(duì)磁鐵的彈力逐漸增大 2. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物體上，使其能沿斜面勻速上滑，若改用

2、水平推力F2作用于物體上，也能使物體沿斜面勻速上滑，則兩次的推力之比為（　?。? A. cos θ＋μsin θ B. cos θ－μsin θ C. 1＋μtan θ D. 1－μtan θ 3. （吉林長(zhǎng)春模擬）如圖所示，三個(gè)相同的木塊放在同一個(gè)水平面上，木塊和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同，分別給它們施加一個(gè)大小均為F的作用力，其中給“1”、“3”兩木塊的推力和拉力與水平方向的夾角相同，這時(shí)三個(gè)木塊都保持靜止，比較它們和水平面間的彈力大小、、和摩擦力大小、、，下列說(shuō)法中正確的是（　　） A. >>，>> B. ＝＝，＝＝ C. >>，＝< D. >>，＝＝ 4. 一質(zhì)量

3、為M、帶有掛鉤的球形物體套在傾角為θ的細(xì)桿上，并能沿桿勻速下滑，如在掛鉤上再吊一質(zhì)量為m的物體，讓它們沿細(xì)桿下滑，如圖所示，則球形物體（　　） A. 仍勻速下滑 B. 沿細(xì)桿加速下滑 C. 受到的摩擦力不變 D. 受到的合外力增大 5. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體在與斜面平行向上的拉力F作用下，沿著水平地面上質(zhì)量為M的粗糙斜面勻速上滑，在此過(guò)程中斜面保持靜止，則地面對(duì)斜面（　?。? A. 無(wú)摩擦力 B. 支持力等于（m＋M）g C. 支持力為（M＋m）g－Fsin θ D. 有水平向左的摩擦力，大小為Fcos θ 6. 氣象研究小組用圖示簡(jiǎn)易裝置測(cè)定水平風(fēng)速，在水平地面

4、上豎直固定一直桿，半徑為R、質(zhì)量為m的薄空心塑料球用細(xì)線懸于桿頂端O，當(dāng)水平風(fēng)吹來(lái)時(shí)，球在風(fēng)力的作用下飄起來(lái)，已知風(fēng)力大小正比于風(fēng)速和球正對(duì)風(fēng)的截面積，當(dāng)風(fēng)速v0＝3 m/s時(shí)，測(cè)得球平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝30°，則（　?。? A. θ＝60°時(shí)，風(fēng)速v＝6 m/s B. 若風(fēng)速增大到某一值時(shí)，θ可能等于90° C. 若風(fēng)速不變，換用半徑變大、質(zhì)量不變的球，則θ不變 D. 若風(fēng)速不變，換用半徑相等、質(zhì)量變大的球，則θ變小 7. 如圖所示，質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知斜面傾角θ＝30°，輕繩與斜面平行且另

5、一端固定在豎直墻面上，不計(jì)小球與斜面間的摩擦，則（　?。? A. 斜面對(duì)小球的作用力大小為mg B. 輕繩對(duì)小球的作用力大小為mg C. 斜面體對(duì)水平面的壓力大小為（M＋m）g D. 斜面體與水平面間的摩擦力大小為mg 8. 如圖所示，質(zhì)量M＝2 kg的木塊套在水平桿上，并用輕繩與質(zhì)量m＝kg的小球相連，今用跟水平方向成α＝30°角的力F＝10N拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變，g取10 N/kg。求： （1）運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輕繩與水平方向的夾角θ； （2）木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 1. D 解析：磁鐵受重力G，鐵板對(duì)磁鐵的吸引

6、力F，鐵板對(duì)磁鐵的彈力FN，鐵板對(duì)磁鐵的摩擦力f共四個(gè)力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；緩慢抬起鐵板，磁鐵始終相對(duì)于鐵板靜止，處于平衡狀態(tài)，受到的合力始終為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件知，f＝Gsinθ，F(xiàn)N＝F－Gcosθ，隨著θ的增大，f和FN都變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 2. B 解析：用力F1推物體沿斜面勻速上滑時(shí)，有F1＝mgsinθ＋μmgcosθ；用力F2推物體沿斜面勻速上滑時(shí)，有F2cosθ＝mgsinθ＋μ（mgcosθ＋F2sinθ），由上式解得：，則有，故選項(xiàng)B正確。 3. C 解析：對(duì)三個(gè)木塊分別受力分析如圖所示，由平衡條件可得，＝mg＋Fsinθ，＝Fcosθ；＝m

7、g，＝F；＝mg－Fsinθ，＝Fcosθ，則>>，＝<，C項(xiàng)正確。 4. A 解析：不掛物體時(shí)，球形物體受力情況如圖所示， 由于球形物體勻速下滑，所以有Mgsin θ＝μMgcos θ，即μ＝tan θ；當(dāng)掛上物體后，重力沿斜桿的分力F＝（M＋m）gsin θ，球形物體受到摩擦力f＝μ（M＋m）gcos θ＝（M＋m）gsin θ，所以兩物體處于平衡狀態(tài)，其受到摩擦力變大，合外力仍為零。 5. CD 解析：把M、m看作一個(gè)整體，則在豎直方向上有FN＋Fsin θ＝（M＋m）g，所以FN＝（M＋m）g－Fsin θ，在水平方向上，F(xiàn)f＝Fcos θ，方向水平向左，選項(xiàng)C、D正

8、確。 6. D 解析：由于風(fēng)力大小正比于風(fēng)速和球正對(duì)風(fēng)的截面積，當(dāng)球正對(duì)風(fēng)的截面積不變時(shí)，則風(fēng)力正比于風(fēng)速，設(shè)比例系數(shù)為k，當(dāng)風(fēng)速為v0＝3 m/s時(shí)，塑料球受力如圖所示 則有F＝kv0＝3k，tan 30°＝，，當(dāng)θ＝60°時(shí)，設(shè)風(fēng)速為v′，則有，解得v′＝9m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；風(fēng)力F水平向右，重力豎直向下，此二力的合力不可能水平，故θ不可能等于90°，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若風(fēng)速不變，換用半徑變大的球，由于風(fēng)力大小正比于風(fēng)速和球正對(duì)風(fēng)的截面積，故風(fēng)力F變大，而球的重力不變，此二力的合力與豎直方向的夾角變大，即θ變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若風(fēng)速不變，換用半徑相等，質(zhì)量變大的球，則風(fēng)力（水平向右）不變

9、，重力變大，此二力的合力與豎直方向的夾角變小，即θ變小，選項(xiàng)D正確。 7. BD 解析：以小球B為研究對(duì)象，斜面對(duì)小球的作用力垂直于斜面向上，大小為，繩對(duì)小球的作用力沿著繩子指向左上方，大小為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；以斜面和小球整體作為研究對(duì)象，水平面對(duì)斜面體的支持力為，斜面體與水平面間的摩擦力大小為 ，結(jié)合牛頓第三定律可判斷，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。 8. 解：（1）以球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受力如圖所示 據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得 Fcos 30°－FTcos θ＝0 Fsin 30°＋FTsin θ＝mg 解得FT＝10N，θ＝30°； （2）以木塊M為研究對(duì)象，其受力如圖所示 據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得 FTcos 30°－Ff＝0 FN－Mg－FTsin 30°＝0 Ff＝μFN 解得μ＝0.35。