【物理】2020届一轮复习人教版第二章相互作用第3课时课时作业 10页

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第二章 相互作用 第3课时 课时作业 一、受力分析 ‎1．(2018铜陵模拟)‎ 如图所示，三根横截面完全相同的圆木材A、B、C按图示方法放在水平面上，它们均处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)‎ A．B所受的合力大于A受的合力 B．B、C对A的作用力的合力方向一定竖直向上 C．B与C之间一定存在弹力 D．如果水平面光滑，它们也能保持图示的平衡 B　解析：A、三个物体都处于平衡状态，所以受到的合外力都是0.故A错误；‎ B、以物体A为研究的对象，受力如图，‎ B、C对A的作用力的合力方向一定竖直向上．故B正确；‎ C、以B为研究对象，受力如右图．可知B与C之间不一定存在弹力．故C错误；‎ D、以B为研究对象，受力如图，由牛顿第三定律得：F′＝F，沿水平方向：F′·sin30＝f，‎ 所以如果水平面光滑，它们将 不能保持图示的平衡．故D错误。‎ ‎2．如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧测力计相连．物体静止在斜面上，弹簧测力计的示数为4.9 N．关于物体受力的判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．斜面对物体的摩擦力大小为零 B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上 C．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向竖直向上 D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上 A　解析：选斜面上的物体为研究对象，设所受摩擦力的方向沿斜面向上，其受力情况如图所示 由平衡条件得，在斜面方向上：‎ F＋Ff－mgsin 30°＝0‎ 在垂直斜面方向上：‎ FN－mgcos 30°＝0‎ 经分析可知F＝4.9 N 联立得Ff＝0，‎ FN＝4.9 N 方向垂直斜面向上．‎ 二、动态平衡 ‎3．(2016新课标全国卷Ⅱ 14题)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上．用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示．用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中(　　)‎ A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小 C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小 答案：A ‎4．如图有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动．用绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，另一端系在圆弧形墙壁上的C点．当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角不变)，OC绳所受拉力大小变化情况(　　)‎ A．先减小后增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．逐渐增大 A　解析：对G分析，G受力平衡，则拉力等于重力；故竖直绳的拉力不变；再对O点分析，O受绳子的拉力OA的支持力及OC的拉力而处于平衡；受力分析如图所示；将F和OC绳上的拉力合力，其合力与G大小相等，方向相反，则在OC上移的过程中，平行四边形的对角线保持不变，平行四边形发生图中所示变化，则由图可知OC的拉力先减小后增大，图中D点时力最小；‎ 故选：A.‎ 三、共点力平衡的应用 ‎5．(2018山西五校四联，16)如图所示，把球夹在竖直墙和木板之间，不计摩擦，墙对球的弹力为F1，木板对球的弹力为F2，在将木板由图示位置缓慢转至 水平的过程中，两弹力的大小变化情况为(　　)‎ A．F1减小、F2增大 B．F1、F2都增大 C．F1增大、F2减小 D．F1、F2都减小 D　解析：设木板和墙的夹角为α.‎ 如图建立坐标系对小球进行受力分析，由于小静止处于平衡状态，满足平衡条件F合＝0.‎ F1为斜面对小球的支持力，F2为挡板对小球的支持力 据平衡条件有：‎ ‎　F合x＝F2－F1cosα＝0‎ ‎　F合y＝F1sinα－mg＝0‎ 由此得：F1＝，F2＝mgcotα 由题意，α增大，则得，F1减小，F2减小．故D正确．‎ 故选：D.‎ ‎6．如图所示，表面光滑半径为R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方Oˊ处有一个无摩擦定滑轮，‎ 轻质细绳两端各系一个小球挂在定滑轮上(不计小球大小)，两小球平衡时，若滑轮两侧细绳的长度分别为l1＝2.5R，l2＝2.4R。则这两个小球的质量之比m1∶m2为(　　)‎ A．24∶1　　B．25∶1　　C．24∶25　　 D．25∶24‎ C　解析：分别对两个小球受力分析，如图所示 根据几何关系可知三角形①②相似，三角形③④，有：2mg，，一段绳子各处张力相等，，可得＝＝＝ 四、整体法和隔离法的应用 ‎7．(2018杭州七校联考)如图所示，两段等长细线串接着两个质量相等的小球a、b，悬挂于O点．现在两个小球上分别加上水平方向的外力，‎ 其中作用在b球上的力大小为F、作用在a球上的力大小为2F，则此装置平衡时的位置可能如下图中的哪幅图(　　)‎ C　解析：设每个球的质量为m，oa与ab和竖直方向的夹角分别为α、β.‎ 以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图，根据平衡条件可知，oa绳的方向不可能沿竖直方向，否则整体的合力不为零，不能保持平衡．‎ 由平衡条件得：tanα＝，‎ 以b球为研究对象，分析受力情况，如图，由平衡条件得：tanβ＝，则α＜β.故C正确．故选：C ‎8．(2019安徽黄山)在竖直墙壁间有半圆球A和圆球B，其中圆球B的表面光滑，半圆球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为0.8两球心之间连线与水平方向成37°的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则半球圆A和圆球B的质量之比为(　　)‎ A. B. C. D. 答案：D 五、临界极值问题 ‎9．在机械设计中常用到下面的力学原理，如图所示，只要使连杆AB与滑块m所在平面间的夹角θ大于某个值，那么，无论连杆AB对滑块施加多大的作用力，都不可能使之滑动，且连杆AB对滑块施加的作用力越大，滑块就越稳定，工程力学上称这为“自锁”现象(设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ)，为使滑块能“自锁”应满足条件是(　　)‎ A．μ≥tan θ B．μ≥ C．μ≥sin θ D．μ≥cos θ B　解析：‎ 滑块m的受力如图所示，建立直角坐标系，将力F正交分解由物体平衡条件可知：‎ 竖直方向：FN＝mg＋Fsin θ 水平方向：Fcos θ＝Ff≤μFN 由以上两式解得：Fcos θ≤μmg＋μFsin θ 因为力F很大，所以上式可以写成：Fcos θ≤μFsin θ 故应满足的条件为μ≥，选项B正确．‎ ‎10．(2017安徽江南十校联考，15)如图所示，竖直面光滑的墙角有一个质量为m，半径为r的半球体A.现在A上放一密度和半径与A相同的球体B，调整A的位置使得A、B保持静止状态，已知A与地面间的动摩擦因数为0.5.则A球球心距墙角的最远距离是(　　)‎ A．2r B.r C.r D.r C　解析：由题可知B球质量为2m，当A球球心距墙角最远时，A受地面水平向右的摩擦力f＝μ·3mg，此时以B球为研究对象，对其受力分析如图所示，有F2＝，以A 和B整体为研究对象，在水平方向有μ·3mg＝F2，则tan θ＝，代入数据得θ＝53°.由几何关系可知，A球球心到墙角的最远距离l＝r＋2rcos θ＝r，选项C正确．‎ ‎【素能提升】‎ ‎11．(2016新课标全国卷Ⅰ，19题 6分)(多选)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态．若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则(　　)‎ A．绳OO′的张力也在一定范围内变化 B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 答案：BD ‎12．如图所示，顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上，A、B两物体通过细绳相连，并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)．现用水平向右的力F作用于物体B上，将物体B缓慢拉高一定的距离，‎ 此过程中斜面体与物体A仍然保持静止．在此过程中(　　)‎ A．水平力F一定变小 B．斜面体所受地面的支持力一定不变 C．物体A所受斜面体的摩擦力一定变大 D．地面对斜面体的摩擦力一定变大 D　解析：A、取物体B为研究对象，分析其受力情况如图所示，则有F＝mgtanθ，T＝，在将物体B缓慢拉高的过程中，θ增大，则水平力F和细绳上的拉力T随之变大．故A错误；‎ B、对A、B两物体与斜面体这个系统而言，系统处于平衡状态，因拉力F变大，则地面对斜面体的摩擦力一定变大，而竖直方向并没有增加其他力，故斜面体所受地面的支持力不变；故D正确；B错误；‎ C、在这个过程中尽管绳子张力变大，但是开始时物体A所受斜面体的摩擦力方向未知，故物体A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定．故C错误；故选：D.‎ ‎13．一重为G的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α＝60°，槽的两侧面与水平方向的夹角相同，槽与工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ＝0.25，则：‎ ‎(1)要沿圆柱体的轴线方向(如图)水平地把工件从槽中拉出来，人至少要施加多大的拉力？‎ ‎(2)现把整个装置倾斜，使圆柱体的轴线与水平方向成37°角，‎ 且保证圆柱体对V形槽两侧面的压力大小相等，发现圆柱体能自动沿槽下滑，求此时工件和槽之间的摩擦力大小．‎ 解：(1)分析圆柱体的受力可知，沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体的滑动摩擦力，由题给条件知，F＝Ff.将重力进行分解如图．‎ 因为α＝60°，所以G＝F1＝F2，‎ 由Ff＝μF1＋μF2，得F＝0.5G.‎ ‎(2)把整个装置倾斜，则圆柱体的重力可以分解为沿槽顶方向的分力与垂直于槽顶方向的分力；‎ 垂直于槽顶方向的分力Gcos 37°又进一步分解为两个挤压斜面的压力，结合(1)的分析可知，压紧斜面的分力：‎ F1′＝F2′＝Gcos 37°＝0.8G，此时圆柱体和槽之间的摩擦力大小：Ff′＝2μF1′＝0.4G.‎