2014届高一物理共点力作用下物体的平衡单元测试

一、选择题

1. 难度：中等

下列各组共点力作用在一个物体上，可以使物体保持平衡的是(　　)

A．3 N、4 N、10 N                     B．2 N、3 N、5 N

C．10 N、10 N、10 N                   D．2 N、3 N、4 N

2. 难度：中等

下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是(　　)

A．质点一定不受力的作用

B．质点一定没有加速度

C．质点一定没有速度

D．质点一定保持静止

3. 难度：中等

如图所示，一个物体放在斜面上处于静止状态，斜面对这个物体的作用力的合力为F.下面哪个图中表示的F是正确的(　　)

图4－1－4

【解析】：选D.静止在斜面上的物体受到斜面施加的支持力和摩擦力的作用，这两个力的合力F与重力相平衡，所以F与重力等大反向．故D项正确．

4. 难度：中等

共点的五个力平衡，则下列说法中不正确的是(　　)

A．其中四个力的合力与第五个力等大反向

B．其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向

C．五个力的合力为零

D．撤去其中的三个力，物体一定不平衡

【解析】：选D.当物体在共点力作用下平衡时，任何一个力与其余力的合力等大反向，故A、B对．共点力平衡的条件是合外力为零，故C对．撤去其中的三个力后，若剩下的两个力等大反向，则物体仍处于平衡状态，故D错．

5. 难度：中等

下列处于平衡状态的物体是(　　)

A．匀速降落的跳伞运动员

B．荡秋千的同学到达最高点的瞬间

C．神舟七号飞船打开降落伞后减速下落

D．沿斜面加速下滑的物体

【解析】：选A.由平衡状态的定义可判断A对，B、C、D错．

6. 难度：中等

下列说法正确的是(　　)

A．物体静止在水平桌面上，它肯定不受任何力的作用

B．物体由静止开始运动，必定是受到了外力的作用

C．物体向东运动，必定受到向东的力的作用

D．物体运动得越来越慢，必定是受到了外力的作用

【解析】：选BD.物体静止于水平桌面上，是因为物体受到的合外力为零，并非物体不受任何力的作用，选项A错误；由牛顿第一定律知，当物体不能继续保持匀速直线运动状态或静止状态时，物体必定受到了不为零的力的作用，这个不为零的外力迫使物体的运动状态发生了变化，所以选项B、D正确；又由于物体向东运动时，可能是做匀速直线运动，这时物体可能所受合外力为零，所以C错误．

7. 难度：中等

如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F₄＝5 N的力沿逆时针方向转动90°，其余三个力的大小和方向都不变，则此时物体所受合力的大小为(　　)

图4－1－5

A．0                                  B．10 N

C．5 N                             D. N

【解析】：选C.由四力平衡知，F₁、F₂与F₃的合力与F₄等大反向，设为F.则F₄转过90°后与F成90°角，故合力F_合＝F₄＝5 N.

8. 难度：中等

．如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态，则该力可能为图中的(　　)

图4－1－6

A．F₁                                 B．F₂

C．F₃                                 D．F₄

【解析】：选BC.OB细线竖直隐含着重要条件：细线BA中的拉力为零．所以A球受到OA细线的拉力、自身重力、某外力F三个力而处于平衡状态．故B、C两项正确．

9. 难度：中等

．(2011年高考海南卷) 如图4－1－7，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度v₀匀速下滑，斜劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力(　　)

图4－1－7

A．等于零

B．不为零，方向向右

C．不为零，方向向左

D．不为零，v₀较大时方向向左，v₀较小时方向向右

【解析】：选A.法一：整体法．选物块和斜劈为研究对象，由于系统的加速度等于零，合力等于零，故系统在水平方向的合力等于零．因此地面对斜劈的摩擦力等于零．故A正确．

法二：隔离法．选物块为研究对象，受力情况如图所示，由于物块匀速运动，

故fcosα＝Nsinα.

选斜劈为研究对象，受力情况如图所示，假设地面对斜劈的摩擦力为f″向右，则根据平衡条件，得f″＋N′sinα＝f′cosα，且fcosα＝Nsinα，N′＝N，f′＝f，所以f″＝fcosα－fcosα＝0.故A正确．

10. 难度：中等

如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到A′点，在这个过程中P始终与圆柱体保持相对静止．那么P所受静摩擦力f的大小随时间t的变化规律是图中的(　　)

图4－1－8

图4－1－9

【解析】：选A.P与圆柱体之间的摩擦力是静摩擦力．P随圆柱体从A转至最高点的过程中f＝mgsin(θ－ωt)，摩擦力的大小变化情况以最高点为对称．所以A正确．

11. 难度：中等

人站在自动扶梯上随扶梯匀速上升，如图所示，下列说法中正确的是(　　)

图4－1－10

A．人所受合力方向同图中v的方向

B．人在水平方向将受向右的摩擦力作用

C．人在竖直方向所受合力不为零，但在v方向上合力为零

D．人在竖直方向受力的作用并且合力为零

【解析】：选D.人随扶梯匀速上升，说明人所受合外力为零，故人仅受重力和支持力．选项D对．

12. 难度：中等

．A、B、C三个相同的圆柱体，如图所示，放在水平面上，它们均处于静止状态，则(　　)

图4－1－11

A．A、B、C所受的合力一定相等

B．如果圆柱体光滑，它们不可能平衡

C．B、C所受合外力大于A所受的合外力

D．B、C对A的作用力的合力一定竖直向上

【解析】：选ABD.物体A、B、C均处于静止状态，所受的合力均为零，A正确，C错误；B、C对A的作用力的合力一定与A球的重力等大反向，D正确；如圆柱体光滑，A对B的压力在水平方向的分力将使B圆柱体水平向左移动，同理C向右移动，从而使A落下，所以它们均不可能平衡．

13. 难度：中等

．物体受到与水平方向成30°角的拉力F的作用，在水平面上向左做匀速直线运动，如图所示．则物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力的方向是(　　)

图4－1－12

A．向上偏左                           B．向上偏右

C．竖直向上                           D．竖直向下

【解析】：选C.因物体向左匀速直线运动，物体所受的合外力必定为零，因此，力F在水平方向向左的分力Fcos30°与地面对物体的摩擦力的合力必定为零，故拉力F与摩擦力的合力为Fsinθ，方向竖直向上，C正确．

另【解析】
物体受四个共点力而处于平衡状态，则其中两个力的合力一定与另外两个力的合力等大反向．重力、支持力都在竖直方向，故其合力一定也在竖直方向．

14. 难度：中等

．如图所示，为一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总是从图示方向吹向小球P.P是质量为m的                              金属球，固定在一细长刚性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内转动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ大小与风力大小有关，下列关于风力F与θ的关系式，正确的是(　　)

图4－1－13

A．F＝mgsinθ                         B．F＝mgcosθ

C．F＝mgtanθ                         D．F＝mg/cosθ

15. 难度：中等

如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下沿天花板做匀速直线运动，物体与天花板间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力大小为多少？

图4－1－14

【解析】：物体受力分析如图所示，由于物体匀速运动，

由平衡条件可知：在竖直方向上

Fsinθ－N－mg＝0，

在水平方向上Fcosθ－f＝0.

并且f＝μN.

可知f＝Fcosθ或f＝μ(Fsinθ－mg)．

16. 难度：中等

．如图所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，斜面的动摩擦因数为μ，试求水平力的大小．

图4－1－15

【解析】：对物体受力分析并建立坐标系，如图所示：

由题意可得

Fcosα－mgsinα－f＝0

N－mgcosα－Fsinα＝0

f＝μN

以上各式联立解得F＝ mg.

17. 难度：中等

如图所示，一根水平的粗糙直横杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长的细线，共同拴住一质量为M＝2m的小球，若细线与水平横杆的夹角为θ时，两铁环与小球均处于静止状态，则水平横杆对其中一铁环的弹力为多少？摩擦力为多少？

图4－1－16

【解析】：分析O点受力情况如图所示，由对称性可知F₂＝F₃，由平衡条件知，F₂sinθ＋F₃sinθ＝F₁，分析M的受力情况可得：

F₁＝Mg＝2mg

所以F₂＝F₃＝

分析铁环A的受力如图

由平衡条件得：

水平方向：f＝F₂·cosθ，得

f＝

竖直方向：N＝mg＋F₂·sinθ，得N＝2mg.