高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡练习，共5页。试卷主要包含了冰雹对农业生产的破坏非常大等内容，欢迎下载使用。

1．如图所示，在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子，绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子右端的距离为x，设该处的张力为T，则能正确描述T与x之间的关系的图像是( )
答案：A
2．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )
A．0.5 kg,0.4 B．1.5 kg，eq \f(2,15)
C．0.5 kg,0.2 D．1 kg,0.2
答案：A
3．(多选)一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动。t＝0时，开始对物体施加一外力F，力F的方向与速度方向相同，大小随时间变化的关系如图所示，则物体在0～t0时间内( )
A．物体的加速度a逐渐减小，速度v逐渐减小
B．物体的加速度a逐渐减小，速度v逐渐增大
C．t0时刻物体的加速度a＝0，速度v最大
D．t0时刻物体的加速度a＝0，速度v＝0
答案：BC
4．(多选)如图所示，材料相同，质量分别为M和m的两物体A和B靠在一起放在水平面上。用水平推力F向右推A使两物体一起向右加速运动时(图甲)，A和B之间的作用力为F1，加速度为a1。用同样大小的水平推力F向左推B加速运动时(图乙)，A和B之间的作用力为F2，加速度为a2。则( )
A．F1∶F2 ＝1∶1 B．F1∶F2 ＝m∶M
C．a1∶a2 ＝M∶m D．a1∶a2 ＝1∶1
答案：BD
5．如图所示，质量为M的小车内悬挂一质量为m的小球，在水平推力F的作用下小车向右做匀加速运动，悬线向左偏过α角；当撤去推力F时，小球向右偏过θ角。则推力F的大小为( )
A．(m＋M)g(tan α＋tan θ)
B．(m＋M)g(tan α－tan θ)
C．Mg(tan α＋tan θ)
D．Mg(tan α－tan θ)
答案：A
6．质量为m的球置于斜面体上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面体，使斜面体在水平面上向右做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法正确的是( )
A．若加速度增大，竖直挡板对球的弹力不变
B．若加速度足够大，斜面体对球的弹力可能为零
C．斜面体和挡板对球的弹力等于ma
D．无论加速度大小如何，斜面体对球一定有弹力的作用，而且该弹力是一个定值
解析：选D 以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示。重力mg、竖直挡板对球的弹力F2和斜面体的弹力F1。设斜面体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得
竖直方向：F1cs θ＝mg，①
水平方向：F2－F1sin θ＝ma，②
由①看出，斜面体的弹力F1大小不变，与加速度无关，不可能为零。由②看出，F2＝F1sin θ＋ma，若加速度增大时，F2增大，故A、B错误、D正确。根据牛顿第二定律知，重力、斜面体和挡板对球的弹力三个力的合力等于ma；故C错误。
7．如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度随外力F变化的图像如图乙所示，根据图乙中所标出的数据可计算出(g＝10 m/s2)( )
A．物体的质量为1 kg
B．物体的质量为2 kg
C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
解析：选B 由题图乙可知F1＝7 N时，a1＝0.5 m/s2，F2＝14 N时，a2＝4 m/s2，由牛顿第二定律得：F1－μmg＝ma1，F2－μmg＝ma2，解得m＝2 kg，μ＝0.3，故选项B正确。
8．(2021·济南高一检测)冰雹对农业生产的破坏非常大。某同学研究冰雹下落的规律时，了解到冰雹是从12.5千米的高空形成并下落的。假设冰雹间无相互作用且下降过程中质量不变，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)若不计空气阻力的影响，请你计算冰雹刚要落地时的速度大小；
(2)由于受到空气阻力的影响，冰雹实际到达地面附近时的速度已趋于稳定不变(即收尾速度)，一颗直径大约两厘米的球形雹块，收尾速度为20 m/s，冰雹下落过程中所受空气阻力Ff大小与速度v的关系如图乙所示。
①请在图丙中定性画出冰雹下落过程中的v-t图像；
②求当冰雹的速度为4 m/s时加速度的大小。
解析：(1)根据自由落体公式v2＝2gh，解得v＝500 m/s。
(2)①由牛顿第二定律得mg－kv＝ma，
由上式可以看出，随着速度的增大，加速度减小，当阻力等于重力时速度最大，v-t图像如图所示。
②由mg－kv＝ma，mg＝kvm，联立并带入数据解得a＝8 m/s2。
答案：(1)500 m/s (2)①见解析 ②8 m/s2
B组—重应用·体现创新
9．(多选)如图所示，在小车内有一个固定的斜面，斜面上有一个物体A与斜面保持相对静止。在小车的上面用细线悬挂一个质量为m的小球B，小球在如图所示的位置始终保持与小车相对静止，则下列说法正确的是( )
A．物体A与斜面间的动摩擦因数可能为零
B．物体A与斜面间的动摩擦因数一定不为零
C．小球B对细线的拉力一定大于mg
D．小车在做匀加速直线运动
解析：选AC 对小球B进行受力分析可知，B的合外力方向水平向左，即B的加速度方向水平向左，则A和小车的加速度方向也水平向左，若物体A与斜面间的动摩擦因数为零，则A受重力和斜面的支持力，两个力的合力可以水平向左，提供A的加速度，故A正确，B错误；B受的重力与拉力
以及合力构成直角三角形，而重力是直角边，拉力是斜边，故小球B对细线拉力一定大于重力，故C正确；由题图可知小球的合力水平向左，即其加速度水平向左，又小球始终保持与小车相对静止，故可知小车加速度水平向左，但小车可能做的是向右的匀减速直线运动，故D错误。
10．如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m的小球，M ＞m，用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成θ角，细线的拉力为F1。若用一力F′水平向左拉小车，使小球和小车一起以加速度a′向左运动时，细线与竖直方向也成θ角，细线的拉力为F1′。则( )
A．a′＝a，F1′＝F1 B．a′＞a，F1′＝F1
C．a′＜a，F1′＝F1 D．a′＞a，F1′＞F1
解析：选B 当用力F水平向右拉小球时，以小球为研究对象，
竖直方向有F1cs θ＝mg，①
水平方向有F－F1sin θ＝ma，
以整体为研究对象有F＝(m＋M)a，
解得a＝eq \f(m,M)gtan θ，②
当用力F′水平向左拉小车时，以小球为研究对象，
竖直方向有F1′cs θ＝mg，③
水平方向有F1′sin θ＝ma′，
解得a′＝gtan θ，④
结合两种情况，由①③可得F1＝F1′；
由②④并结合M＞m有a′＞a，故正确选项为B。
11．如图甲所示，固定光滑轻杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的拉力F的作用下向上运动，拉力F与小环的速度v随时间变化规律如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)小环的质量m；
(2)轻杆与地面间的倾角α。
解析：(1)由F-t图像知，0～2 s内拉力F1＝5.5 N，
由v-t图像知，在此时间段内小环做匀加速直线运动，
加速度a＝eq \f(Δv,Δt)＝0.5 m/s2，
根据牛顿第二定律得F1－mgsin α＝ma，①
由F-t图像知，2 s以后拉力F2＝5 N，
由v-t图像知，此时间段内小环做匀速直线运动，所以有
F2－mgsin α＝0，②
联立①②解得m＝1 kg。
(2)将m＝1 kg代入②式解得sin α＝eq \f(1,2)，故α＝30°。
答案：(1)1 kg (2)30°