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新教材2023_2024学年高中物理第4章力与平衡习题课多物体平衡问题临界极值问题分层作业鲁科版必修第一册

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2023-09-21 21:31
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这是一份新教材2023_2024学年高中物理第4章力与平衡习题课多物体平衡问题临界极值问题分层作业鲁科版必修第一册，共7页。

习题课:多物体平衡问题、临界极值问题

A级必备知识基础练

1.如图所示,倾角为θ的斜面体c置于水平地面上,小物块b置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接,连接b的一段细绳与斜面平行。在a中的沙子缓慢流出的过程中,a、b、c都处于静止状态,则(　　)

A.b对c的摩擦力一定减小

B.b对c的摩擦力方向一定沿斜面向下

C.地面对c的摩擦力方向一定向右

D.地面对c的摩擦力一定减小

2.(多选)A、B两物块叠加静止在斜面上,如图所示,关于A、B受的摩擦力,下列说法正确的是(　　)

A.A与B均静止,所以A、B之间无摩擦力

B.A不受摩擦力,B受摩擦力

C.B受斜面的摩擦力,沿斜面向上

D.A受一个摩擦力,B受两个摩擦力

3.(多选)如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙壁之间放一光滑球B,整个装置处于静止状态。若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则(　　)

A.B对墙的压力减小

B.A与B之间的作用力增大

C.地面对A的摩擦力减小

D.A对地面的压力不变

4.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2mg

C.物块b对地面的压力大小等于mg

D.物块a受到物块b的作用力水平向右

5.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竖直墙上处于平衡状态。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和轻杆对A球的弹力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

6.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对B施加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,A对B的作用力为F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中(　　)

A.F1保持不变,F3缓慢增大

B.F1缓慢增大,F3保持不变

C.F2缓慢增大,F3缓慢增大

D.F2缓慢增大,F3保持不变

7.(2023江苏盐城高一期中)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为　　　　。

B级关键能力提升练

8.如图所示,两个完全相同的物块,重力大小均为G。两物块与水平面的动摩擦因数均为μ,一根轻绳两端固定在两物块上,在绳的中点O施加一个竖直向上的拉力F,当绳子被拉直后,两段绳的夹角为α,问当F至少为多大,两物块将发生滑动?(设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

9. (2023广东广州高一期末)如图所示,斜面与水平面的夹角为37°,物体A质量为2 kg,与斜面间动摩擦因数为0.5。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 N/kg。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

(1)求A受到斜面的支持力。

(2)若要使A在斜面上静止,求物体B质量的最大值和最小值。

10.如图所示,在A点有一物体,其质量为2 kg,两根轻绳AB和AC的一端系在竖直墙上,另一端系在物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成θ=60°角的拉力F,g取10 m/s2,若要使绳都能伸直,求拉力F的大小范围。

习题课:多物体平衡问题、临界极值问题

1.D　设a、b的重力分别为Ga、Gb,若Ga=Gbsinθ,则b、c间的摩擦力为零,若Ga>Gbsinθ,则b对c的摩擦力沿斜面向下,如果Ga<Gbsinθ,则b对c的摩擦力沿斜面向上,由于开始摩擦力的方向不确定,所以在a中的沙子缓慢流出的过程中,b和c之间的摩擦力大小变化和方向都无法确定,故A、B错误;以b、c整体为研究对象,受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、斜向右上的绳的拉力和地面的摩擦力,根据平衡条件,水平面对c的摩擦力f=Tcosθ=Gacosθ,方向水平向左,则在a中的沙子缓慢流出的过程中,摩擦力在减小,故C错误,D正确。

2.CD　静止物块A相对B具有下滑的运动趋势,且A、B之间存在压力,所以A、B之间有平行于接触面的摩擦力,选项A、B错误;A、B整体静止,由力平衡条件可知,斜面对B有沿斜面向上的摩擦力,B受A对其平行于接触面向下的摩擦力和斜面对其沿斜面向上的摩擦力作用,选项C、D正确。

3.ACD　设物体A对球B的支持力为F1,竖直墙对球B的弹力为F2,F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小。对球B进行受力分析如图所示,由平衡条件得F1cosθ=mBg,F1sinθ=F2,解得F1=,F2=mBgtanθ,θ减小,F1减小,F2减小,选项A正确,B错误;对A、B整体受力分析可知,在竖直方向,地面对整体的支持力N=(mA+mB)g,与θ无关,即A对地面的压力不变,选项D正确;在水平方向,地面对A的摩擦力f=F2,因F2减小,故f减小,选项C正确。

4.B　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错误;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错误;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正确;由整体法可知物块b对地面的压力大小等于3mg,C错误。

5.B　对整体进行受力分析,知N=2mg,移动两球后,仍然平衡,则N仍然等于2mg,所以N不变。再隔离A球进行受力分析,设轻杆与竖直方向夹角为θ,轻杆对A球的弹力F=,当A球向上移动一小段距离后,夹角θ变小,cosθ变大,所以F变小。故B正确,A、C、D错误。

6.C　A、B始终保持静止,对B受力分析,如图甲所示,设AB圆心连线与竖直方向夹角为α,由F2sinα=F1,F2cosα=F+GB可得,当F增大时,F2增大,F1也增大。将A、B看成整体,受力如图乙所示,设地面对A的支持力为N,对A的摩擦力为f,则由整体平衡得GA+GB+F=N,且f=F1,由此可知,当F增大时,N、f均增大,F3是N与f的合力也增大。所以C正确,A、B、D错误。