1、课时作业 力与物体的平衡时间：45分钟一、单项选择题1.如图所示，物块a、b质量分别为2m、m，水平地面和竖直墙面均光滑，在水平推力F作用下，两物块均处于静止状态，则()A物块b受四个力作用B物块b受到的摩擦力大小等于2mgC物块b对地面的压力大小等于mgD物块a受到物块b的作用力水平向右解析：物块b受重力、地面的支持力、物块a的水平弹力、物块a的竖直向下的摩擦力及外力F作用而静止，A错；物块a受重力、墙壁的弹力、物块b的水平弹力和竖直向上的摩擦力作用而静止，所以物块a受到物块b的作用力是斜向右上方的，D错；物块b对物块a的摩擦力大小为2mg，所以物块b受到的摩擦力大小等于2mg，B对；由整体
2、法可知物块b对地面的压力大小等于3mg，C错答案：B2(2014山东卷)如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()AF1不变，F2变大 BF1不变，F2变小CF1变大，F2变大 DF1变小，F2变小解析：木板静止时受力情况如图所示，设轻绳与竖直木桩的夹角为，由平衡条件知，合力F10，故F1 不变，F2，剪短轻绳后，增大，cos减小，F2增大，故A正确答案：A3(2015河南名校模拟)如图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧
3、贴墙壁若再在斜面上加一物体m，且小车M、物体m相对静止，此时小车受力个数为()A3 B4C5 D6解析：对小车和物体整体，它们必受到重力和地面的支持力，因小车、物体相对静止，由平衡条件知墙面对小车必无作用力，以小车为研究对象，它受重力Mg，地面的支持力FN1，物体对它的压力FN2和静摩擦力Ff，B对答案：B4(2015上海四区二模)如图所示，作用于坐标原点O的三个力平衡，已知三个力均位于xOy平面内，其中力F1的大小不变，方向沿y轴负方向；力F2的大小未知，方向与x轴正方向的夹角为，则下列关于力F3的判断正确的是()A力F3只能在第二象限B力F3与F2的夹角越小，则F2与F3的合力越小C力F3
4、的最小值为F1cosD力F3可能在第三象限的任意区域解析：因三力平衡，所以三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，力F3只能在F1与F2之间的某个方向的反向延长线上，可能在第二象限，也可能在第三象限内F2的反向延长线上方，A、D错；由于三力平衡，F2与F3的合力大小始终等于F1的大小，B错；利用力的合成可知当F1、F2的合力F与F2垂直时合力F最小，等于F1cos，由F3F可知，C对答案：C5(2015武昌区5月适应性考试)“嫦娥三号”着陆器在月球表面软着陆后，着陆器的机械手臂带着“玉兔号”月球车缓慢地下降到月球表面，下落过程中机械手臂与“玉兔号”月球车保持相对静止如图所示，由位置
5、1到位置3，着陆器对“玉兔号”月球车的支持力FN和摩擦力Ff大小变化情况是()AFN变小，Ff变小BFN变小，Ff变大CFN变大，Ff变小DFN变大，Ff变大解析：开始时“玉兔号”月球车受重力和支持力，下降过程还受到沿接触面向上的静摩擦力；静摩擦力等于重力沿接触面向下的分力，即Ffmgsin，随角度的增大，摩擦力增大，支持力FNmgcos，随角度的增大，支持力逐渐减小，故B对答案：B二、多项选择题6.如图所示，水平地面粗糙，A、B两同学站在地上水平推墙甲图中A向前推B，B向前推墙；乙图中A、B同时向前推墙每人用力的大小都为F，方向水平，则下列说法中正确的是()A甲图方式中墙受到的推力为2FB乙
6、图方式中墙受到的推力为2FC甲图方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为FD乙图方式中两位同学受到地面的摩擦力大小都为F解析：对于题图甲所示的情况，先以墙壁为研究对象，此时墙壁受到的推力只有B对它的推力F，如图a所示选项A错误对于图乙所示的情况，墙壁在水平方向所受的人的作用力如图b所示(俯视图)，此时墙壁所受到的推力为F合2F.根据力的平衡可知A、B两人受到的静摩擦力均为fF.选项B、D正确然后再以B为研究对象，B受到A的推力F和墙壁的反作用力F1，由于FF1，所以此时B在水平方向不受摩擦力的作用，B同学在水平方向的受力情况如图c所示，再以A为研究对象，根据牛顿第三定律可知由于A对B的作用力为F
7、，所以B对A的反作用力F2F，根据力的平衡可知A所受地面的摩擦力为F，A同学在水平方向的受力情况如图d所示选项C错答案：BD7如图所示，质量相同分布均匀的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力均为G，其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上现过a的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将a拉离水平面且一直滑到b的顶端，对该过程进行分析，应有()A拉力F先增大后减小，最大值是GB开始时拉力F最大为G，以后逐渐减小为0Ca、b间弹力由0逐渐增大，最大为GDa、b间的弹力开始时最大为2G，而后逐渐减小到G解析：对圆柱体a受力分析可知，a受重力、b的弹力和拉力F三个力的作用，
8、拉力F方向不变，始终沿水平方向，重力大小、方向均不变，b的弹力始终沿两轴心的连线，画出力的矢量三角形分析易得b的弹力N，拉力F，由于逐渐增大，所以b的弹力和拉力F均逐渐减小，开始时的最大值分别为2G和G，而后逐渐减小，至90时，最小值分别为G和0.故选项B、D正确答案：BD8如图所示，一条细线一端与地板上的物体B相连，另一端绕过质量不计的定滑轮与小球A相连，定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的O点，细线与竖直方向所成角度为，则()A如果将物体B在地板上向右移动一点，角将增大B无论物体B在地板上左移还是右移，只要距离足够小，角将不变C增大小球A的质量，角一定减小D悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小
9、球A的重力解析：O、A之间的细线一定沿竖直方向，如果物体B在地板上向右移动一点，O、B间的细线将向右偏转，OA与OB间的夹角将增大OA与OB两段细线上的弹力都等于小球A的重力，其合力与悬挂定滑轮的细线的弹力大小相等、方向相反，悬挂定滑轮的细线的弹力方向(即OO的方向)与AOB的角平分线在一条直线上，显然物体B在地板上向右移动时角将增大，选项A正确，B错误；增大小球A的质量，只要物体B的位置不变，则角也不变，选项C错误；因物体B无论在地板上移动多远，AOB都不可能达到120，故悬挂定滑轮的细线的弹力不可能等于小球A的重力，选项D正确答案：AD三、计算题9(2015新课标全国卷)如图，一长为10
10、cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl
11、1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.答案：竖直向下0.01 kg10(2015泰州模拟)如图所示，ace和bdf是间距为L的两根足够长平行导轨，导轨平面与水平面的夹角为.整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，ab之间连有阻值为R的电阻若将一质量为m的金属棒置于ef端，今用大小为
12、F、方向沿斜面向上的恒力把金属棒从ef位置由静止推至距ef端s处的cd位置(此时金属棒已经做匀速运动)，现撤去恒力F，金属棒最后又回到ef端(此时金属棒也已经做匀速运动)若不计导轨和金属棒的电阻，且金属棒与导轨间的动摩擦因数为.求：(1)金属棒上滑过程中的最大速度；(2)金属棒下滑过程的末速度解析：(1)设当金属棒上滑到匀速时速度最大为v1，此时受力平衡，则：FmgcosmgsinBI1L0I1解得v1.(2)设金属棒下滑过程的末速度为v2，此时受力平衡，则：BI2Lmgcosmgsin0I2解得v2.答案：(1)(2)11如图所示，物体A的质量为2 kg，两轻绳AB和AC(LAB2LAC)的一端连接在竖直墙上，另一端系在物体A上现在物体A上施加一个与水平方向成60角的拉力F，要使两绳都能伸直，试求拉力F大小的取值范围(g取10 m/s2)解析：当AC绳上的张力FAC0时，拉力F有最小值Fmin，此时物体A的受力情况如图甲所示，根据平衡条件可得2Fminsin60mg，解得Fmin N.当AB绳上的张力FAB0时，拉力F有最大值Fmax，此时物体A的受力情况如图乙所示，根据平衡条件可得Fmaxsin60mg，解得Fmax N故F的取值范围为 NF N. 答案： NF N
