力的平衡经典习题及答案
力的平衡经典习题
1、如图所示,两个完全相同的光滑球的质量均为m,放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间.若缓慢转动挡板至与斜面垂直,在此过程中
A.A、B两球间的弹力不变 B.B球对挡板的压力逐渐减小
C.B球对斜面的压力逐渐增大D.A球对斜面的压力逐渐增大
2、如图所示,不计滑轮质量与摩擦,重物挂在滑轮下,绳A端固定,将B端绳由B移到C或D(绳长不变)其绳上力分别为T B,T C,T D,绳与竖直方向夹角θ分别为θB, θC, θD则
A. T B>T C>T D θB<θC<θD B. T B C. T B=T C 3、某物体在三个共点力的作用下处于静止状态,则下列符合条件的有 A.7N、8N、15N B.11N、5N、8N C.1N、6N、8N D.4N、3N、12N 4、如图所示,质量为m的小球,与三根相同的轻弹簧相连.静止时,相邻两弹簧间的夹角均为120°,已知弹簧a、b对小球的作用力大小均为F,则弹簧c对质点的作用力大小可能为 A.F B.F + mg C.F -mg D.mg -F 5、如图所示,质量为m的质点静止地放在半径为R的半球体上,质点与半球体间的动摩擦因数为,质点与球心的连线与水平地面的夹角为,则下列说确的是 A.地面对半球体的摩擦力为零B.质点对半球体的压力大小为mg sin C.质点所受摩擦力大小为mg sinD.质点所受摩擦力大小为mg cos 6、如图所示,一个质量为m=2.0 kg的物体,放在倾角为θ=30°的斜面上而静止,若用竖直向上的力F=5 N提物体,物体仍静止(g=10 m/s2),则下述正确的是 A.斜面受的压力减少量等于5 N B.斜面受的压力减少量小于5 N C.地面受的压力减少量等于5 N D.地面受的压力减少量小于5 N 7、半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板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,右图所示是这个装置的纵截面图. 若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前、发现P始终保持静止. 在此过程中,下列说法中不正确的是 A.MN对Q的弹力逐渐减小 B.地面对P的摩擦力逐渐增大 C.P、Q间的弹力先减小后增大 D.Q所受的合力逐渐增大 8、如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态.已知墙面光滑,水平地面粗糙.现将A球向上移动一小段距离.两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是 A.N不变,F变大 B.N不变,F变小 C.N变大,F变大 D.N变大,F变小 9、如图所示,A、B两物体通过两个质量不计的光滑滑轮悬挂起来,处于静止状态.现将绳子一端从P点缓慢移到Q点,系统仍然平衡,以下说确的是 A.夹角θ将变小 B.夹角θ将变大 C.绳子力将增大 D.物体B位置将变高 10、如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在O点,两球之间连着一根劲度系数为k的轻质弹簧,静止不动时,两根细线之间的夹角为。则弹簧的长度被压缩了 A. B. C. D. 11、如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为 A. B. C. D. 12、如图所示,A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连,B球用长为L的细线悬于O点,A球固定在O点正下方,且O、A间的距离恰为L,此时绳子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,仍使系统平衡,此时绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为 A.F1 < F2 B.F1 > F2 C.F1 = F2 D.因k1、k2大小关系未知,故无法确定 13、如图所示,表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦),P 悬于空中,Q放在斜面上,均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时,P.Q仍静止不动,() A.Q受到的摩擦力一定变小 B.Q受到的摩擦力一定变大 C.Q受到的摩擦力变化不确定 D.轻绳上拉力一定不变 14、如图1,OP为粗糙的水平杆,OQ为光滑的竖直杆,质量相同的两个小环a、b,通过细线连接套在杆上,a环在A位置时平衡.当a环移到位置时也恰好平衡,在A位置水平杆受到的压力为F N1,细线的拉力为F1,在位置水平杆受到的压力为F N2,细线的拉力为F2,则下述结论正确的是() A.,F1=F2 B., C.,F1<F2D., 15、如图所示,一物块受到一个水平力F作用静止于斜面上,此力F的方向与斜面平行,如果将力F撤消,下列对物 块的描述正确的是 A.木块将沿斜面下滑 B.木块受到的摩擦力变大 C.木块立即获得加速度 D.木块所受的摩擦力方向改变 16、在固定于地面的斜面上垂直安放一个挡板,截面为圆的柱状物体甲放在斜面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与斜面接触而处于静止状态,如图所示。现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向极其缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止。设乙对挡板的压力F1,甲对斜面的压力为F2,在此过程中( ) A.F1缓慢增大,F2缓慢增大B.F1缓慢增大,F2缓慢减小 C.F1缓慢减小,F2缓慢增大D.F1缓慢减小,F2不变 17、如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为和的木块a和b,中间用一原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连结起 来,木块与地面间的动摩擦因数为.现用一水平力向右拉木块b,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是() A. B. C. D. 18、如图所示,一物体M放在粗糙的斜面上保持静止,斜面静止在粗糙的水平面上,现用水 平力F推物体时,M和斜面仍然保持静止状态,则下列说确的是() A.斜面体受到地面的支持力增大 B.斜面体受到地面的摩檫力一定增大 C.物体M受到斜面的静摩檫力一定增大D.物体M受到斜面的支持力可能减小 三、计算题19、一光滑圆环固定在竖直平面,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态.此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,A、B间的细绳呈伸直状态,与水平线成300夹角.已知B球的质量为3kg,求细绳对B球的拉力和A球的质量m A. 20、一表面粗糙的斜面,放在光滑的水平地面上,如图4所示,θ为斜面倾角.斜面固定时,一质量为m的滑块恰好能沿斜面匀速下滑.斜面不固定时,若用一推力F作用于滑块,使之沿斜面匀速上滑.为了保持斜面静止不动,必须用一大小为F0=4mgcosθsinθ的水平力作用于斜面.求推力F的大小和方向. 21、如图所示,质量为M、横截面积为直角三角形的物块ABC,它与竖直墙壁的动摩擦因数为μ,DABC = a ,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,为使物块保持静止状态.F的大小应满足什么条件?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力) 22、质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,设θ=45o,物体和斜面间的动摩擦因数μ=0.5,力F1沿斜面向上作用于物体或另一水平方向作用与物体的力F2均能使物体匀速上滑,如图所示,则F1:F2等于多少? 23、如图B-10所示,质量为m的物体恰好能在倾角为α的斜面上匀速下滑,如果在物体上施加一个力F,使物体沿斜面匀速上滑,为了使力F取最小值,则这个力与斜面的倾角θ为多少?这个力的最小值是多少? 24、如图B-9所示,ABCD为一倾角为θ=30°的粗糙斜面,AD边与BC边平行,斜面上有一重为G=10N的物体,当对物体作用一个与AD边平行的拉力F 时,物体恰能做匀速直线运动.如果物体和斜面间动摩擦因数μ=,求拉力F的大小以及力F和物体运动方向之间的夹角. 25、质量为10kg的物体放在粗糙的斜面上,当斜面倾角为37°时,物体恰好可以匀速下滑,求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数(g=10N/kg)(2)保持倾角不变,为使物体可以匀速上滑,需加多大的沿斜面向上方向的推力?(已知:sin37°=0.6 cos37°=0.8) 26、如图B-8所示,绳子一端系于天花板上A点,另一端所系小球置于光滑的半球面上B点,悬点A和球心O在同一竖直线上,已知小球质量为m,绳子长度为L,A到球面的距离为h,球面的半径为R,求小球对绳子的拉力和对球面的压力. 27、轻绳一端系在质量为m=30kg的物体上,另一端系在一个质量为mA=2kg套在粗糙竖直杆MN的圆环上.现用水平力F 拉住绳子上一点,使物体从如图所示实线位置O缓慢下降到虚线位置O′, θ=530时,圆环恰好要下滑,求杆与环间动摩擦因数μ.(sin37°=0.6,cos37°=0.8) 28、如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O。轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均处于静止状态。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求: (1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大?(2) 乙受到的摩擦力是多大?方向如何? (3)若物体乙的质量m2=4kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,则欲使物体乙在水平面上不滑动,物体甲的质量m1最大不能超过多少? 1、AB 2、C 3、AB 4、BD 5、ABD 6、BC 7、ACD 8、B 9、D10、C11、C 12、C13、CD 14、 B 15、D16、D A解析:对于木块1,水平方向受向左的滑动摩擦力17、,向右的弹簧弹力F的作用,做匀速直线运动,二力平衡=F N①又②F=kx ③由①②③得,故两块之间距离为L+。 18、B三、计算题 19、对B球,受力分析如图物体B处于平衡状态有:Tcos300=m B g T=2m B g=2×3×10=60N 对A球,受力分析如图 物体A处于平衡状态有:在水平方向:Tcos300=N A sin300 在竖直方向:N A cos300=m A g+Tsin300 由上两式解得:m A=2m B=6kg 20、见分析【试题分析】 斜面固定时,滑块恰好沿斜面下滑,则mgsinθ=μmgcosθ,得μ=tanθ① 设推力F沿斜面方向的分力为F x,沿垂直斜面方向的分力为F y,滑块受力如图5(甲)所示. 则 F x-mgsinθ-F u=0② F n-F y-mgcosθ=0③ F u=μF n④ 斜面体受力如图5(乙)所示,则有 F0=F u′cosθ+F n′sinθ⑤ 联立①②③④⑤且F u=F u′,F n=F n′, 代入F0的值,得 F x=3mgsinθ,F y=mgcosθ. 故 21、若物体刚好不下滑 Mg+Fsin-f m =0 Fcos= F N Fcos-F N=0 Mg+Fsin F N f m=F N Mg+Fsin Fcos F 22、:4 23、物体的受力情况如图3所示,在垂直斜面方向上有F N=mgcosα-Fsinθ① 沿斜面方向上有Fcosθ=F U+mgsinα②且F U=μF N③ 由①②③式解得F=,当cosθ+μsinθ最大时,F有最小值,由数学知识可得当θ=arctanμ时,cosθ+μsinθ有最大值,且由题中条件可知μ=tanα,则当θ=α时,F min=mgsin2α. 【试题分析】24、由于物体在力F作用下,在斜面做匀速直线运动,故所受滑动摩擦力,此时有,得,设F与物体运动方向的夹角为α,则tanα==1,即α=45°. 【试题分析】 25、解:因为u mgsinθ=Fcosθ+F ① N=mgcosθ+mgsinθ② F=uN ③ 由①②③得Fmin= 若物体在力F的作用下刚好不上滑,则物体受沿斜面向下的最大静摩擦力,且此时F最大,对物体受力分析,如图乙所示由平衡条件: mgsinθ+F=Fcosθ① N=mgcosθ+mgsinθ② F=uN ③ 由①②③得Fmax= 所以 F 26、 解:如图4所示,将重力按效果分解为拉紧绳子的力F和压紧球面的力F N,由△ABO∽△BCD得解得 F= F N= 【试题分析】 27、对物体m在O/点分析受力如图 物体B处于平衡状态有:在水平方向:Tsin570=F,在竖直方向:Tcos570=mg 由上两式解得:F=4mg/3 对系统整体分析受力如图,系统处于平衡状态有: 在水平方向:N=F,在竖直方向:f=mg+m A g 另:环A恰好要滑动,有f=μN 由上各式解得:μ=0.8。 28、解:(1)对结点O,如图有: ① ② 解得: (2) 方向水平向左 (3)③ ④ 由②③④得: 29、(1)50N (2)30N (3)160N 四、填空题 30、50N,30N,80N 五、综合题 31、(8分)设弹簧现长为 解:由几何知识可知: (3分) 又(2分) (1分) 32、(8分) ① ② (1)隔离法:对A: ③ ④ 对B: 联立①②③④可得: (2分) (ii)整体法: ① ② 对A: ③ ④ 对B: 联立①②③④可得: (2分)