高一物理：三力平衡.docx

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()高一物理:三力平衡
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F1和图乙中滑轮受到绳子的作用力
高一物理:三力平衡
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单项选择题
-3-20所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平, O点为其球心,碗的内外表
及碗口是光滑的 .一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为 m1和m2的小球,当它们处
于平衡状态时,质量为 m1的小球与 O点的连线与水平线的夹角为 α=60°.两小球的质量比
m2为( )
m1
A.
3
B.
2
C.
3
3
3
2

D.
2
2
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,在细而轻的绳两端分别系有质量为 mA、的小球,质量为 mA的小球静止在光
滑半球形外表上的 P点,P点与圆心的连线 OP与水平面夹角为 60°,那么mA和mB的关
系是( )



,用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为
30°和60°,AC绳能承
受的最大的拉力为
120N,而BC绳能承受的最大的拉力为
80N,物体最大重力不能超过〔
〕
3N 3N
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,两个质量均为 m的物体分别挂在支架上的 B点(如图甲所示
绳BC上(如图乙所示),图甲中轻杆AB可绕A点转动,图乙中水平轻杆一端θ=30°,那么图甲中轻杆AB受到绳子的作用力
别为()

)和跨过滑轮的轻
插在墙壁内,
F2分
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A. 、 B. 、
C. 、 D. 、
, FN1,球对木
板的压力大小为 , 将木板从图示位置开始缓慢
,在此过程中 ( )

始终减小,F始终增大

N1
始终减小,F始终减小
N1
N2
N2
,FN2始终减小

先增大后减小,FN2
先减小后增大
,AC是上端带定滑轮的固定坚直杆,
质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在
A点,另一端B悬挂一重为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮
C,用力F拉绳,
开始时∠BAC>90°,现使∠BAC缓慢变小,直到杆
AB接近竖直杆AC。此过程中()


,左侧是倾角为
60°的斜面、右侧是
圆弧面的物体固定在水平地面上,圆弧面
底端的切线水平,一根两端分别系有质量为
m1、
它们处于平衡状态时,连接
m2小球的轻绳与水平线的夹角为60°,不计一切摩擦,两小球

m1∶m2
等于(
)
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∶1 ∶2 ∶3 ∶4
O点,另一端悬挂质量为 m的小球 A,为使细绳在竖直方向夹
30°角且绷紧,小球 A处于静止,对小球施加的最小的力等于 ( )
A. B. C.. D.
, A、B两物体的质量分别为 mA和mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,
滑轮的质量和一切摩擦均不计,如果绳一端由 P点缓慢地向右移动到 Q点,整个系统重新
平衡后,物体 A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角 θ如何变化〔 〕
, θ角变小 , θ角不变
, θ角不变 ,θ角变大
,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端, 用竖直放置的光滑挡板水平向右
缓慢地推动小球,那么在小球运动的过程中 (该过程小球未脱离球面 ),木板对小球的推力 F1、
半球面对小球的支持力 F2的变化情况正确的选项是 ( )
,,,,F2增大
,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔,质量为 的小球
套在圆环上,一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住. 现拉动细线,使小球沿圆
环缓慢上移,在移动过程中手对线的拉力 F和轨道对小球的弹力 的大小变化情况是 ( )
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,增大
B.
不变,
减小
,
减小
,
不变
,将一定的物块
P用两根轻绳悬在空中,其中绳
OA方向固定不动,绳
OB在
竖直平面内由水平方向向上转动,那么在绳
OB由水平方向转至竖直方向的过程中,绳
OB的
张力的大小将〔
〕

,有四块相同的稳固石块垒成弧形的石拱,每块石块的质量均为 m,每块石块
的两个面间所夹的圆心角均为 30°,第3、第4块固定在地面上。假定石块间的摩擦力可以
忽略不计,那么第 1与第3石块间的作用力大小为〔 〕
B. mg D. mg
二、多项选择题
,小球 A和B的质量均为 m,用长度相同的四根细线分别连接在两球间、球
与水平天花板上 P点以及与竖直墙上的 Q点之间,它们均被拉直,且P、B间的细线恰好处
于竖直方向,两小球均处于静止状态,那么以下说法正确的选项是〔 〕
、B之间细线对球 B的拉力大小为 、A之间细线对球 A的拉力大小为 2mg
、A之间细线对球 A的拉力大小为 、B之间细线对球 B的拉力大小为 mg
,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连
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接。 b球质量为 m,杆与水平面成角 θ,不计所有摩擦,重力加速度为 g。当两球静止
时,Oa绳与杆的夹角也为 θ,Ob绳沿竖直方向,那么以下说法正确的选项是〔 〕
2个力的作用 3个力的作用
mg
,柔软轻绳 ON的一端O固定,其中间某点 M拴一重物,用手拉住绳的另一端 N。
初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为 〔 〕。现将重物向右上方缓
慢拉起,并保持夹角 不变。在 OM由竖直被拉到水平的过程中 ( )


三、解答题
,受到的浮力是80N,由于风力的作用,致使拉气球的绳子稳定在与水平方向成θ=60角的位置上,如下列图。求绳子对气球的拉力和风对气球的水平作用力各多大?〔取g=10m/s2〕
,质量为m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
1
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=370,
物体甲、乙均处于静止状态。
〔sin370,cos370,g取10m/s2。设最大静摩擦力
等于滑动摩擦力〕
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〔1〕求轻绳OA、OB受到的拉力分别多大?
〔2〕假设物体乙的质量m2=4kg,物体乙与水平面之间的动摩擦因数为
μ,每段轻绳的最
大承受拉力均为15N。欲使物体乙在水平面上不滑动且轻绳不断裂,物体甲的质量
m1最大
不能超过多少?
,用三根轻绳将质量均为 m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点 O之
间两两连接,然后用一水平方向的力 F作用于 A球上,此时三根轻绳均处于直线状态,且
OB绳恰好处于竖直方向,两球均处于静止状态,轻绳 OA与AB垂直且长度之比为 3:
计算:
OA绳拉力及F的大小?
(2)保持力F大小方向不变,剪断绳OA,稳定后重新平衡,求此时绳OB及绳AB拉力的大小和方向。〔绳OB、AB拉力的方向用它们与竖直方向夹角的正切值表达〕
欲使绳OB重新竖直,需在球B上施加一个力,求这个力的最小值和方向。
30角°,O为质量不计的光滑滑轮,物体 B重1000N,物体A
重400N,:
1〕物体B所受地面的摩擦力和支持力分别为多大?
2〕OC绳的拉力为多大?
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,为使重100N的物体在粗糙竖直墙上保持静止,用一与竖直方向成
o的
θ=37
力F向上推住物体。物体与墙间的动摩擦因数
μ,物体所受最大静摩擦力与滑动摩
擦力相等,〔sin37oo〕求力F的取值范围。
参考答案

【解析】由 FN与FT水平方向合力为零可知, FN=FT;竖直方向有 2FTcos30°=m1g,又FT=m2g,
从而得2m2g×
3
=m1g,解得m2
=
3
2
m1
3

【解析】将质量为 mA的小球所受的重力沿圆的切向和法向分解,其中切向的分力大小与质
量为mB的小球的重力大小相等,即
mAgcos60=mBg,C正确。

【解析】试题分析:对结点受力分析后,应用平衡条件求解出
AC绳和BC绳上的拉力关系,
根据两绳所能承受的最大拉力判断谁先断,按照最小的求解即可.
以重物为研究对象,受力如下列图:
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由平衡条件得: TACsin30 TBCsin60 0①,TACcos30 TBCcos60 G 0②,由式
①可知TAC
3TBC,当
TBC
80N
时,TAC
80
3N
120N
,
当TAC120N时,TBC
40
3N
80N
,将TAC
120N,TBC
403N代入
式②,解得G
803N
,所以重物的最大重力不能超过
80
3N,C正确.

【解析】甲图中,结点受 BC绳子的拉力、重力和 AB杆的支持力,
根据平衡条件,有: F1= mg;乙图中,绳子对滑轮的作用力应是两股绳的合力,如图所
示:
故F2=mg,故D正确,ABC错误。

【解析】试题分析:以小球为研究对象,分析受力情况:重力
G、墙面的支持力
N1和木板
的支持力 N2,如下列图: 根据平衡条件得: N1=Gcotθ,
;木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 θ增大,那么N1始终减小,N2始终减小;
应选B.

【详解】以 B点为研究对象,分析受力情况:重物的拉力 T〔等于重物的重力 G〕、轻杆的
支持力N和绳子的拉力 F,作出力图如图,
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由平衡条件得知, N和F的合力与 T大小相等,方向相反,根据
三角形相似可得
;又T=G,解得:N=G,F=G;使∠BAC缓慢变小时,
AC、AB保持不变,CB变小,那么N保持不变,F变小。故C正确,ABD错误。应选C。

【详解】先以
m1球为研究对象,由平衡条件得知,绳的拉力大小为:
T=m1gsin60°,再以
m2球为研究对象,分析受力情况,如下列图: 由平衡条件可知,绳的拉力 T与支持
力N的合力与重力大小相等、方向相反,作出两个力的合力,由对称性可知,T=N,2Tcos30°=m2g,联立解得:ml:m2=2:3,故C正确,ABD错误。

【解析】以小球为研究对象,作出受力图如下列图: 根据作图法分析得到,
当小球施加的力 F与细绳垂直时, F的最小值为
Fmin=Gsin30°所以对小球施加的最小力 ,故C正确,ABD错误。

【详解】将绳一端的固定点P缓慢向右移到Q点时,绳子的拉力大小不变,分析动滑轮的受力情况,作出力图如图,
设绳子的拉力大小为 F,两绳子的夹角为 2α,由于动滑轮两侧
绳子的拉力关于竖直方向有对称性,那么有 2Fcosα=mBg,由于F=mAg,保持不变,那么得知,
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α角保持不变,由几何知识得知, α+θ=90,°那么θ保持不变,当绳一端的固定点 P缓慢向右
移到Q点,动滑轮将上升,那么物体 A的高度下降。故 B正确,ACD错误。应选 B。

【详解】对小球受力分析,受重力、挡板向右的支持力和半球面的支持力,如图
根据平衡条件解得:F1
=mgtanθ;
1
2
增大故B正确。
;由于θ不断增加,故F
增大、F

【详解】小球沿圆环缓慢上移即处于平衡状态, 对小球进行受力分析,小球受重力 G,F,FN,
三个力。满足受力平衡。作出受力分析图如下 由图可知 ,
即: ,其中 ,当A点上移时,半径不变, AB长度减小,故 F减小,FN不变,
故ABC错误,D正确。

【详解】对O点受力分析,受重力和两个拉力, 如图 根据平衡条件,
合力为零,将两个拉力合成,与重力平衡,如图,从图中可以看出, OB绳子的拉力先减小
后增加,OA绳子的拉力逐渐减小;应选 D。

【解析】第 1石块受到重力、第 2石块对它的弹力和第三石块对它的弹力,
平衡知, ,解得 ,C正确.

【解析】A、PB间细线恰好处于竖直方向 ,两小球均处于静止状态,假设 AB绳有拉力那么球 B
会偏离竖直方向 ,与矛盾 .那么知 A、B间细线的拉力为零 ,B竖直方向上受力平衡得:
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