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第二章 第一单元 重力 弹力 摩擦力
[课时作业]
命 题 设 计
难度
题号
目标
较易
中等
稍难
单一目标
重心
的判断
1
弹力的方向、大小的判断
或计算
6
10
12
摩擦力的产生、方向、大小的判断
2、3、4、5、7
8
综合
目标
综合应用
9
11
一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共42分)
1.如图1所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙，底部有一阀门，打开阀门让细沙慢慢流出的过程中，球壳与细沙的共同重心将会 (　　)
A．一直下降　　　　 B．一直不变
C．先下降后上升 D．先上升后下降
解析：在装满细沙时，球壳和细沙的共同重心在球心．随着细沙的流出，球壳的重心不变，但是细沙的重心在下降，二者的共同重心在球心下方；当细沙流完时，重心又回到了球心．可见重心应是先下降后上升，故C正确．
答案：C
2．一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，此时斜面体不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推此物体，使物体加速下滑，则斜面体受地面的摩擦力(　　)
A．大小为零 B．方向水平向前
C．方向水平向后 D．无法判断大小和方向
解析：由于两个过程中斜面体受到物体的作用力没有变化，所以地面对斜面体的摩擦力不变，仍为零，A项正确．
答案：A
3. (2010·无锡模拟)如图2所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状
态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧测力计读数为2 N，
滑轮摩擦不计．若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.3 kg
时，将会出现的情况是(g＝10 m/s2) (　　)
A．弹簧测力计的读数将变小
B．A仍静止不动
C．A对桌面的摩擦力不变
D．A所受的合力将要变大
解析：当砝码和托盘的总质量为m1＝0.6 kg时，F＋Ff＝m1g＝6 N，Ff＝4 N，可知A与桌面的最大静摩擦力至少为4 N，当砝码和托盘总质量为m2＝0.3 kg时，设A仍不动，有F不变，F＋Ff′＝m2g，Ff′＝1 N＜4 N，故假设成立，A仍静止不动，A所受的合力仍为零，A对桌面的摩擦力减为1 N，弹簧测力计的示数不变，故只有B正确．
答案：B
4．如图3所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在A处，今用力F压小球至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为 (　　)
A．kx B．kx＋G
C．G－kx D．以上都不对
解析：设球在A处时弹簧已压缩了Δx，球平衡时弹力FA＝G＝kΔx，球在B处时，弹簧又压缩x，球再达平衡时弹力FB＝k(Δx＋x)＝G＋kx.故选项B是正确的，注意：此题易选错为A项，原因是x并非球在B处时弹簧的形变量，即非弹簧压缩后与原长的差值．
答案：B
5.如图4所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计．若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为 (　　)
A．4μmg B．3μmg C．2μmg D．μmg
解析：本题考查物体的受力分析及物体的平衡．因为P、Q都做匀速运动，因此可用整体法和隔离法求解．隔离Q进行分析，Q在水平方向受绳向左的拉力FT和向右的摩擦力Ff1＝μmg，因此FT＝μmg.对整体进行分析，整体受绳向左的拉力2FT，地面对整体的向左的摩擦力Ff2＝2μmg，向右的外力F，由平衡条件得：F＝2FT＋Ff2＝4μmg.
答案：A
6．(2010·常州模拟)如图5所示，重80 N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm，劲度系数为1000 N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为8 cm，现用一测力计沿斜面向上拉物体，若滑块与斜面间最大静摩擦力为25 N，当弹簧的长度仍为8 cm时，测力计读数不可能为(　　)
A．10 N B．20 N C．40 N D．60 N
解析：设物体与斜面的静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件得：F＋Ff＋kx＝mgsin30°.可得：F＋Ff＝20 N，F由0逐渐增大．Ff逐渐减小，当Ff＝0时，F为20 N；故A、B均可能；当Ff沿斜面向下时，F＋kx＝Ff＋mgsin30°.有：F＝Ff＋20 N，随F增大，Ff也逐渐增大，直到Ff＝25 N，此时F＝45 N，当F＞45 N，滑块就沿斜面滑动，故测力计的读数不可能为60 N.
答案：D
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
7.用手握住一个油瓶并保持静止(油瓶始终处于竖直方向，如图6所示)，下列说法
中正确的是 (　　)
A．当瓶中油的质量增大时，手握瓶的力必须增大
B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大
C．不论手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的
D．摩擦力等于油瓶与油的总重力
解析：因为油瓶处于平衡状态，故摩擦力与油和瓶的总重力大小相等，又因为是静摩擦力，根据其特点，大小与压力无关，故C、D正确，B错误．而最大静摩擦力Ffmax与正压力有关．在压力一定的情况下，最大静摩擦力一定．若平衡时，静摩擦力未达到最大值，当适当增加油的质量时，若G≤Ffmax，不增加压力仍可平衡，A错．
答案：CD
8.如图7所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后(　　)
A．M静止在传送带上
B．M可能沿斜面向上运动
C．M受到的摩擦力不变
D．M下滑的速度不变
解析：本题考查的知识点为滑动摩擦力，由M匀速下滑可知其处于平衡状态，受重力、滑动摩擦力、支持力，传送带启动以后对M受力没有影响，自然也不会影响其运动状态，故C、D正确．
答案：CD
9．如图8甲所示，A、B两物体叠放在光滑水平面上，对B物体施加一水平变力F，F－t关系图象如图8乙所示．两物体在变力F作用下由静止开始运动，且始终相对静止，则 (　　)
A．t时刻，两物体之间的摩擦力最大
B．t时刻，两物体的速度方向开始改变
C．t～2t时间内，两物体之间的摩擦力逐渐增大
D．0～2t时间内，物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同
解析：t时刻F＝0，A、B的加速度为零，因此两物体速度方向不变，且A、B间的摩擦力为零，可见选项A、B错．t～2t时间内，A、B系统的加速度逐渐增大，以A为研究对象，A受到的摩擦力应逐渐增大；A的加速度由其受到的摩擦力提供，因此A受到摩擦力与A、B加速度同向，即与F同向，可见选项C、D正确．
答案：CD
10. (2010·苏州模拟)如图9所示，水平面上复印机纸盒里放一叠共计10张复印纸，每一张纸的质量均为m.用一摩擦轮以竖直向下的力F压第1张纸，并以一定的角速度逆时针转动摩擦轮，确保摩擦轮与第1张纸之间、第1张纸与第2张纸之间均有相对滑动．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，摩擦轮与第1张纸之间的动摩擦因数为μ1，纸张间的动摩擦因数均为μ2，且有μ1＞μ2.则下列说法正确的是 (　　)
A．第2张纸到第9张纸之间可能发生相对滑动
B．第2张纸到第9张纸之间不可能发生相对滑动
C．第1张纸受到摩擦轮的摩擦力方向向左
D．第6张纸受到的合力为零
解析：对于第2张纸：上表面受到第1张纸向右的滑动摩擦力Ff12＝μ2(mg＋F)……①；下表面受到第3张纸向左的最大静摩擦力Ff32＝μ2(2mg＋F)……②.由①②可知：Ff12＜Ff32.所以A错误B正确；第1张纸受到摩擦轮的摩擦力方向向右，C错误；因为第6张纸不会发生相对滑动而处于静止状态，所以它受到第5张纸向右的静摩擦力与第7张纸向左的静摩擦力等大反向，D正确．
答案：BD
三、计算题(本题共2小题，共30分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(15分)如图10所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2(μ1＞μ2)．当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为多少？
解析：先取PQ为一整体，受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：
(M＋m)gsinθ－FfQ＝(M＋m)a
FfQ＝μ2FN
FN＝(m＋M)gcosθ
以上三式联立可得a＝gsinθ－μ2gcosθ
再隔离P物体，设P受到的静摩擦力为FfP，
方向沿斜面向上，对P再应用牛顿第二定律得：
mgsinθ－FfP＝ma可得出FfP＝μ2mgcosθ.
答案：μ2mgcosθ
12．(15分)如图11所示，板A的质量为m，滑块B的质量为2m，板A用绳拴住，绳与斜面平行，滑块B沿倾角为α的斜面在A板的中间一段匀速下滑，若A、B之间以及B与斜面间的动摩擦因数相同，求动摩擦因数μ.
解析：以B为研究对象进行受力分析，如右图所示，由平衡条件得
2mgsinα＝μFN1＋μFN2
对于A由平衡条件得FN2＝mgcosα ②
对A、B整体由平衡条件得
FN1＝3mgcosα ③
由①②③得μ＝tanα.
答案：tanα
第二章 第二单元 力的合成与分解
[课时作业]
命 题 设 计
　
难度
题号
目标
较易
中等
稍难
单一目标
力的合成
1、3、6
9
力的分解
4、5、7
8、11
综合
目标
综合应用
2
10
12
一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共42分)
1.手握轻杆，杆的另一端安装有一个小滑轮C，支持着悬挂重物的绳子，如图1所示，现保持滑轮C的位置不变，使杆向下转动一个角度，则杆对滑轮C的作用力将 (　　)
A．变大　　　　　　B．不变
C．变小　　　　　　D．无法确定
解析：杆对滑轮C的作用力大小等于两绳的合力，由于两绳的合力不
变，故杆对滑轮C的作用力不变．
答案：B
2.如图2所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小球A，为使细绳与竖直方向夹30°角且绷紧，小球A处于静止，对小球施加的最小的力是 (　　)
A.mg　　　　　B.mg C.mg　　　　　　　　D.mg
解析：将mg在沿绳方向与垂直于绳方向分解，如图所示．
所以施加的力与F1等大反向即可使小球静止，故Fmin＝mgsin30°＝mg，故选C.
答案：C
3．(2010·镇江模拟)如图3所示是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图．使用时，用撑竿推着涂料滚沿墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长．粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，使撑竿与墙壁间的夹角越来越小．该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，墙壁对涂料滚的支持力为F2，下列说法正确的是 (　　)
A．F1、F2均减小 B．F1、F2均增大
C．F1减小，F2增大 D．F1增大，F2减小
解析：在缓缓上推过程中涂料滚受力如图所示．
由平衡条件可知：
F1sinθ－F2＝0
F1cosθ－G＝0
解得F1＝
F2＝Gtanθ
由于θ减小，所以F1减小，F2减小，故正确答案为A.
答案：A
4．如图4甲所示为杂技表演的安全网示意图，网绳的结构为正方格形，O、a、b、c、d…等为网绳的结点．安全网水平张紧后，若质量为m的运动员从高处落下，并恰好落在O点上．该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg均成120°向上的张角，如图乙所示，此时O点受到的向下的冲击力大小为F，则这时O点周围每根网绳承受的力的大小为(　　)
A．F B. C．F＋mg D.
解析：O点周围共有4根绳子，设每根绳子的力为F′，则4根绳子的合力大小为2F′，
所以F＝2F′，所以F′＝，应选B.
答案：B
5.(2009·浙江高考)如图5所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面
上．已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为30°，则斜面
对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为 (　　)
A.mg和mg　　　　B.mg和mg
C.mg和μmg D.mg和μmg
解析：三棱柱受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用而平衡，故FN＝mgcos30°＝mg，Ff＝mgsinθ＝mg，A正确．
答案：A
6.在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处，为此工人们设计了一种如图6 所示的简易滑轨：两根圆柱形木杆AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上，把一摞弧形瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处．在实际操作中发现瓦滑到底端时速度较大，有时会摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施中可行的是 (　　)
A．增加每次运送瓦的块数
B．减少每次运送瓦的块数
C．增大两杆之间的距离
D．减小两杆之间的距离
解析：沿两个杆的方向仰视或俯视，弧形瓦受到两个杆各自提供的两个支持力，且支持力垂直于瓦面和杆倾斜向上，如图所示．因为瓦在垂直两杆的平面内受力平衡，即其垂直分量不变，所以两杆之间距离越大支持力的方向就越倾斜，支持力也就越大，滑动摩擦力Ff随着支持力的增大而增大；根据牛顿第二定律得弧形瓦下滑的加速度a＝gsinα－，其值会随Ff增大而减小；因为弧形瓦滑到底端的路程即木杆的长度一定，所以加速度越小，到达底端的速度就越小，C正确．
答案：C
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
7.如图7所示，一个物体由绕过定滑轮的绳拉着，分别用图中所示的三种情况拉住，在这三种情况下，若绳的张力分别为F1、F2、F3，轴心对定滑轮的支持力分别为FN1、FN2、FN3. 滑轮的摩擦、质量均不计，则 (　　)
A．FN1＞FN2＞FN3 B．FN1＝FN2＝FN3
C．F1＝F2＝F3 D．F1＜F2＜F3
解析：由于定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以F1＝F2＝F3＝G，又轴心对定滑轮的支持力等于绳对定滑轮的合力．而已知两个分力的大小，其合力与两分力的夹角θ满足关系式：F＝＝G，θ越大，F越小，故FN1＞FN2＞FN3，选项A、C正确．
答案：AC
8.如图8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 (　　)
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
解析：由于小球B处于静止状态，且细线OB沿竖直方向，因此细线AB无弹力，对小球A受力分析，由于它受力平衡，并根据小球A受到的细线的拉力和重力的方向可知，施加给小球A的力F应沿F2或F3的方向，故选B、C.
答案：BC
9．(2010·天津模拟)如图9所示，A、B两物体的质量分别为mA、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Q点缓慢地向左移到P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变化情况是 (　　)
A．物体A的高度升高 B．物体A的高度降低
C．θ角不变 D．θ角变小
解析：最终平衡时，绳的拉力F大小仍为mAg，由二力平衡可得2Fsinθ＝mBg，故θ角不变，但因悬点由Q到P，左侧部分绳子变长，故A应升高，所以A、C正确．
答案：AC
10.如图10所示，轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B，物体B放在水平地面上，A、B均静止．已知A和B的质量分别为mA、mB，绳与水平方向的夹角为θ，则 (　　)
A．物体B受到的摩擦力可能为0
B．物体B受到的摩擦力为mAgcosθ
C．物体B对地面的压力可能为0
D．物体B对地面的压力为mBg－mAgsinθ
解析：对B受力分析如右图所示，则
水平方向上：Ff＝FT·cosθ
由于FT＝mAg
所以Ff＝mAgcosθ，故A错B对；
竖直方向上：FNB＋FTsinθ＝mBg
所以FNB＝mBg－FTsinθ＝mBg－mAgsinθ，故C错D对．
答案：BD
三、计算题(本题共2小题，共30分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(15分)(2008·重庆高考)滑板运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力FN垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率(水可视为静止)．某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角θ＝37°时(如图11所示)，滑板做匀速直线运动，相应的k＝54 kg/m，人和滑板的总质量为108 kg，试求(重力加速度g取10 m/s2，sin37°＝，忽略空气阻力)：
(1)水平牵引力的大小；
(2)滑板的速率．
解析：(1)以滑板和运动员为研究对象，其受力如图所示
由共点力平衡条件可得
FNcosθ＝mg ①
FNsinθ＝F ②
由①、②联立，得F＝810 N
(2)FN＝mg/cosθ，FN＝kv2
得v＝ ＝5 m/s.
答案：(1)810 N　(2)5 m/s
12．(15分)榨油在我国已有上千年的历史，较早时期使用的是直接加压式榨油方法．而现在已有较先进的榨油方法，某压榨机的结构示意图如图12所示，其中B点为固定铰链，若在A铰链处作用一垂直于壁的力F，则由于力F的作用，使滑块C压紧物体D，设C与D光滑接触，杆的重力及滑块C的重力不计．压榨机的尺寸如图所示，l＝0.5 m，b＝0.05 m．求物体D所受压力的大小是F的多少倍？
解析：按力F的作用效果沿AB、AC方向分解为F1、F2，如图甲所示，则
F1＝F2＝
由几何知识得tanθ＝＝10.
按力F2的作用效果沿水平向左和竖直向下分解为FN′、FN，如图乙所示，则FN＝F2sinθ，
以上各式联立解得FN＝5F，
所以物体D所受压力的大小是F的5倍．
答案：5倍
第二章 相互作用
(时间90分钟，满分100分)
命 题 设 计
　　　　　 难度
题号　　
　　
目标　　　　
较易
中等
稍难
力和受力分析
1、2、4、5、7
8、11
力的合成与分解
3、6、9
10、12
物体的平衡
13、14
15、16
一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)
1．如图1所示，质量均为m的物体A、B通过一劲度系数k的弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B均处于静止状态，现通过细绳将A向上拉起，当B刚要离开地面时，A上升距离为L，假设弹簧一直在弹性限度内，则 (　　)
A．L＝ B．L＜
C．L＝ D．L＞
解析：拉A之前，A静止时，mg＝kx1，弹簧的压缩量为x1，当B刚要离开地面时，弹簧的伸长量为x2，mg＝kx2，所以A上升的距离为L＝x1＋x2＝，故A正确．
答案：A
2.如图2所示，一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B，A悬挂起来，B穿在一根竖直杆上，两物体均保持静止，不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦，已知绳与竖直杆间的夹角θ，则物体A、B的质量之比mA∶mB等于 (　　)
A．cosθ∶1　　　 　　B．1∶cosθ
C．tanθ∶1 D．1∶sinθ
解析：对A、B受力分析可知mAgcosθ＝mBg，则有mA∶mB＝1∶cosθ，B项正确．
答案：B
3.如图3所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为 (　　)
A．μ1Mg B．μ1(m＋M)g
C．μ2mg D．μ1Mg＋μ2mg
解析：若长木板ab未动即地面对长木板ab的摩擦力为静摩擦力，由于P在长木板ab上滑动，即P对长木板ab的摩擦力大小为μ2mg.由平衡条件可知地面对ab的静摩擦力大小为μ2mg.即只有C正确．
答案：C
4. (2009·北京高考)如图4所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则 (　　)
A．将滑块由静止释放，如果μ＞tanθ，滑块将下滑
B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑块将减速下滑
C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是2mgsinθ
D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tanθ，拉力大小应是mgsinθ
解析：对放在斜面上的滑块进行受力分析，当mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ时，滑块受力平衡，若先前静止，则滑块静止；若有向下的初速度，则做匀速运动．A中，μ＞tanθ，滑块静止在斜面上不会下滑；B中，滑块要加速下滑；C中，拉力沿斜面向上，滑动摩擦力向下，则拉力的大小为2mgsinθ；D中，滑块沿斜面向下匀速滑动，不需要外力作用．
答案：C
5. (2008·全国卷Ⅱ)如图5所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α，B与斜面之间的动摩擦因数是
(　　)
A.tanα B.cotα C．tanα D．cotα
解析：A、B两物体受到斜面的支持力均为mgcosα，所受滑动摩擦力分别为：FfA＝μAmgcosα，FfB＝μBmgcosα，对整体受力分析结合平衡条件可得：2mgsinα＝μAmgcosα＋μBmgcosα，且μA＝2μB，解之得μB＝tanα，A项正确．
答案：A
6．(2010·苏州模拟)长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如6所示．铁块受到的摩擦力Ff随木板倾角α变化的图线在图7 中正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小)
(　　)
解析：本题应分三种情况进行分析：
(1)当0°≤α＜arctanμ(μ为铁块与木板间的动摩擦因数)时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用，其大小与重力沿木板(斜面)方向分力大小相等，即Ff＝mgsinα，α＝0°时，Ff＝0；Ff随α的增大按正弦规律增大．
(2)当α＝arctanμ时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦力，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小．
(3)当arctanμ＜α≤90°时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，可知Ff＝μFN＝μmgcosα，Ff随α的增大按余弦规律减小．
答案：C
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
7．如图8所示，在水平力F作用下，A、B保持静止．若A与B的接触面是水平的，且F≠0. 则关于B的受力个数可能为 (　　)
A．3个　　　　　B．4个 C．5个 D．6个
解析：对于B物体，一定受到的力有重力、斜面支持力、A的压力和A
对B的摩擦力，若以整体为研究对象，当F较大或较小时，斜面对B有
摩擦力，当F大小适当时，斜面对B摩擦力为零，故B可能受4个力，也可能受5个
力．
答案：BC
8．一轻杆BO，其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图9所示．现将细绳缓慢往左拉，使杆 BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是 (　　)
A．FN先减小，后增大
B．FN始终不变
C．F先减小，后增大
D．F逐渐减小
解析：取BO杆的B端为研究对象，受到绳子拉力(大小为F)、BO杆的支持力FN和悬挂重物的绳子的拉力(大小为G)的作用，将FN与G合成，其合力与F等值反向，如图所示，得到一个力三角形(如图中画斜线部分)，此力三角形与几何三角形OBA相似，可利用相似三角形对应边成比例来解．
如图所示，力三角形与几何三角形OBA相似，设AO高为H，BO长为
L，绳长AB为l，则由对应边成比例可得：
＝＝，式中G、H、L均不变，l逐渐变小，所以可知FN不变，F逐渐变小．
答案：BD
9．(2010·扬州模拟)如图10所示，在一根粗糙的水平直杆上套有两个质量均为m的铁环，两铁环上系着两根等长细线，共同拴住质量为M的小球，两铁环与小球都处于静止状态．现想办法使得两铁环间距离增大稍许而同时仍能保持系统平衡，则水平直杆对铁环的支持力FN和摩擦力Ff的可能变化是(　　)
A．FN不变 B．FN增大
C．Ff增大 D．Ff不变
解析：分析本题可以先用整体法，把小球和两个铁环看做一个整体，且该整体受到竖直向下的重力和杆竖直向上的支持力作用，由题意整体平衡知该整体在竖直方向上受力必然平衡，即受到竖直向下的重力为(2mg＋Mg)，与竖直向上的支持力大小相等，所以选项B错误，选项A正确；再用隔离法，分析小球平衡得到细线中的拉力随两铁环间距离变大而增大，所以当对其中一个铁环受力分析可以得到细线沿水平方向的分力F在逐渐变大，则铁环水平方向受到的摩擦力必与F大小相等，所以摩擦力在变大，选项C正确，选项D错．综上所述，本题的正确答案应该为A、C.
答案：AC
10.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11所示，在此过程中(　　)
A．F1缓慢增大 B．F2缓慢增大
C．F3缓慢增大 D．以上说法均不对
解析：如图所示，球B受到四个力作用，整个系统保持静止，则θ不变，F2cosθ＝F＋
mg.若F缓慢增加，则F2增加，F2sinθ＝F1，若F2缓慢增加，则F1增加；对于整体而
言，地面对A的摩擦力Ff＝F1，地面对A的支持力FN＝F＋G总，Ff
和FN均缓慢增加，
所以F3缓慢增加，选项A、B、C对．
答案：ABC
三、简答题(本题共2小题，共18分．请将解答填写在相应的位置)
11．(9分)在“探究力的平行四边形定则”的实验中．
(1)其中的两个实验步骤分别是：
A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另
一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.
B．只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相
同，读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向．
请指出以上步骤中的错误或疏漏：A中是______________________；B中是
____________________________．
(2)在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图12中画出，图中的方格每边长
度表示2 N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求
出合力的大小为________ N.
解析：(1)当用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔应记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2及此时两细绳的方向．当只用一只弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置O，并记下弹簧测力计的读数和细绳的方向．
(2)如图所示：
答案：(1)未记下两条细绳的方向　应将橡皮条与细绳的结点拉到原来的位置O点
(2)见解析图　10
12．(9分) (2010·苏南模拟)在“探究力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图13)．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.
(1)某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是________(填入相应的字母)．
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则
________(选填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力，
理由是__________________________．
解析：(1)拉力F1和F2的夹角越大，而合力小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、
B、C.
(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力
为4 N＞5 N，故不能用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力．
答案：(1)A、B、C　(2)不能　量程太小
四、计算题(本题共4小题，共48分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)如图14所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s2.试求：
(1)此时地面对人的支持力的大小；
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小．
解析：(1)因匀速提起重物，则FT＝mg.且绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力
为：FN＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，方向竖直向上．
(2)定滑轮对B点的拉力方向竖直向下，大小为2mg，杆对B点的弹力方向沿杆的方向，
由共点力平衡条件得：
FAB＝2mgtan30° ＝2×30×10× N＝200 N
FBC＝＝ N＝400 N.
答案：(1)200 N　(2)400 N　200 N
14．(12分)如图15所示，光滑小圆环A吊着一个重为G1的砝码套在另一个竖直放置的大圆环上，今有一细绳拴在小圆环A上，另一端跨过固定在大圆环最高点B处的一个小滑轮后吊着一个重为G2的砝码，如果不计小环、滑轮、绳子的重量大小．绳子又不可伸长，求平衡时弦AB所对的圆心角θ.
解析：以小圆环A为研究对象，它受到的力有：竖直绳对它的拉力F1＝
G1，其方向竖直向下；AB绳对它的拉力F2＝G2，其方向沿AB方向；大
圆环对它的弹力FN，其方向沿半径指向圆外，在F1、F2、FN三力的共同作用下，小圆
环处于平衡状态．
将小圆环A所受的三个力利用力的合成和力的分解，组成三角形，如图所示．
由几何关系得△OAB与△FNAF2′相似，得
＝＝.
所以FN＝F1，sin＝，
将F1＝G1、F2＝G2代入
解得θ＝2arcsin.
答案：2arcsin
15．(12分)雨滴接近地面的过程可以看做匀速直线运动，此时雨滴的速度称为收尾速度．某同学在一本资料上看到，雨滴的收尾速度v与雨滴的半径r成正比，由此该同学对雨滴运动中所受的阻力F作了如下几种假设：
(1)阻力只与雨滴的半径成正比，即F＝kr(k为常数)．
(2)阻力只与速度的平方成正比，即F＝kv2(k为常数)．
(3)阻力与速度的平方和半径的乘积成正比，即F＝krv2(k为常数)．
你认为哪种假设能够解释雨滴收尾速度与半径成正比这一关系？请写出推导过程．
解析：雨滴达到收尾速度状态时，处于平衡状态，只受重力和空气阻力F.由平衡条件得
F＝G＝mg＝πr3ρg. ①
r、ρ分别为雨滴的半径、密度
由题意知v＝k1r ②
k1为常数
由①②得F＝rv2＝krv2 ③
式中k＝
由推导知，阻力与速度的平方和半径的乘积成正比．
即F＝krv2假设才能解释v∝r.
答案：见解析
16. (14分)如图16所示，光滑匀质圆球的直径d＝40 cm，质量为M＝20 kg，悬线长L＝30 cm，正方形物块A的厚度b＝10 cm，质量为m＝2 kg，物块A与墙之间的动摩擦因数μ＝0.2.现将物块A轻放于球和墙之间后放手，取g＝10 m/s2，求：
(1)墙对A的摩擦力为多大？
(2)施加一个与墙面平行的外力于物体A上，使物体A在未脱离圆球前贴着墙
沿水平方向做加速度a＝5 m/s2的匀加速直线运动，那么这个外力的大小和方
向如何？
解析：(1)球与物体A的受力图分别如图所示
对球有：tanθ＝
FN＝Mgtanθ＝150 N
对物体A有：Ff＝μFN球＝μFN＝30 N>mg
所以A物体处于静止状态，静摩擦力Ff＝mg＝20 N.
(2)A沿水平方向运动，面对着墙看，作出A物体在竖直平面内的受力图如图所示，有：
Fsinα＝mg
Fcosα－μFN＝ma
解出：F＝20 N，α＝arctan.
答案：(1)20 N　(2)20 N，与水平方向成arctan角斜向上

第二章 第3单元 受力分析 共点力的平衡
[课时作业]
命 题 设 计
难度
题号
目标
较易
中等
稍难
单一目标
受力分析
3、7
平衡问题
1、2、4、5、8
6、9、10、11
综合
目标
综合应用
12
一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共42分)
1．(2009·天津高考)物块静止在固定的斜面上，分别按如图1所示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是 (　　)
解析：物体在重力和F的合力沿斜面向下分力的作用下将受到沿斜面向上的静摩擦力，故知，竖直向下的力F会使其所受到的静摩擦力增大，D正确．
答案：D
2．(2008·海南高考)如图2所示，质量为M的楔形物块静止在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为 (　　)
A．(M＋m)g B．(M＋m)g－F
C．(M＋m)g＋Fsinθ D．(M＋m)g－Fsinθ
解析：楔形物块静止，小物块匀速上滑，二者都处于平衡状态，取二者整体为研究对象，由受力分析得FN＋Fsinθ＝(M＋m)g，所以FN＝(M＋m)g－Fsinθ，故选项D正确．
答案：D
3.如图3所示，A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上，A、B间接触面光滑．在水平推力F 作用下两物体一起加速运动，物体A恰好不离开地面，则物体A的受力个数为 (　　)
A．3 B．4 C．5 D．6
解析：A恰好不离开地面，即A与地面无作用力，故A受重力、F和B对A的作用力，共三个力，正确选项为A.
答案：A
4. (2009·山东高考)如图4所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心．一质量为m 的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点．设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是 (　　)
A．F＝　　　　　　B．F＝mgtanθ
C．FN＝ D．FN＝mgtanθ
解析：滑块受力如图，由平衡条件知：
＝cotθ?F＝mgcotθ＝，
FN＝.
答案：A
5．(2010·泰州模拟)如图5所示，A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细线悬于O点，A球固定在O点正下方，且O、A间的距离恰为L，此时绳子所受的拉力为F1，现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为F2，则F1与F2的大小关系为 (　　)
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F1＝F2 D．因k1、k2大小关系未知，故无法确定
解析：对B球受力分析如图所示，
则由相似三角形特点知：
＝＝
所以F1＝F2＝mg.
答案：C
6.如图6所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球 心，碗的内表面及碗口是光滑的．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°，则两小球的质量比为 (　　)
A. B. C. D.
解析：质量为m1的小球受重力m1g、绳拉力F2＝m2g和支持力F1的作用而平衡．如图所示，由平衡条件得，F1＝F2,2F2cos30°＝m1g，得＝.故选项A正确．
答案：A
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
7．如图7所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P连接，P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为 (　　)
A．2个　　　　　　　　　B．3个
C．4个 D．5个
解析：若斜面体P受到的弹簧弹力F等于其重力mg，则MN对P没
有力的作用，如图(a)所示，P受到2个力，A对；若弹簧弹力大于P
的重力，则MN对P有压力FN，只有压力FN则P不能平衡，一定存
在向右的力，只能是MN对P的摩擦力Ff，因此P此时受到4个力，
如图(b)所示，C对．
答案：AC
8．如图8所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F过球心，下列说法正确的是 (　　)
A．球一定受墙的弹力且水平向左
B．球可能受墙的弹力且水平向左
C．球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
解析：对球受力分析，可以确定的力是水平力F和重力mg，根据平衡条
件，斜面对球一定有弹力的作用，墙对球可能有弹力，也可能没有弹力．
答案：BC
9.如图9所示，A是一质量为M的盒子，B的质量为，A、B用细绳相连，跨过光滑的定滑轮，A置于倾角θ＝30°的斜面上，B悬于斜面之外而处于静止状态．现在向A中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中 (　　)
A．绳子拉力逐渐减小
B．A对斜面的压力逐渐增大
C．A所受的摩擦力逐渐增大
D．A所受的合力不变
解析：以B为研究对象，由二力平衡条件可知，绳子的拉力FT始终等于B的重力的大小，即FT＝Mg，选项A错误．以A为研究对象，未加沙子前，绳子拉力FT与A的重力沿斜面方向的分力平衡，A与斜面间没有摩擦力的作用；加入沙子后，相当于A的重力增加，A对斜面的压力增大，为了平衡加入沙子的重力沿斜面方向的分力，A将受到沿斜面向上的静摩擦力，且随着沙子的加入而逐渐增大，所以选项B、C正确．因为A一直处于静止状态，所受的合力为零，保持不变，选项D正确．
答案：BCD
10．如图10所示，固定在水平面上的斜面倾角为θ，长方体木块A的质量为M，其PQ面上钉着一枚小钉子，质量为m的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，以下说法正确的是 (　　)
A．若木块匀速下滑，则小球对木块的压力为零
B．若木块匀速下滑，则小球对木块的压力为mgsinθ
C．若木块匀加速下滑，则小球对木块的压力为零
D．若木块匀加速下滑，则小球对木块的压力为μmgcosθ
解析：当木块匀速下滑时，对小球受力分析可求得小球对木块的压力为mgsinθ，B正确；当木块匀加速下滑时，将小球和木块看做一个整体，根据牛顿第二定律可得a＝gsinθ－μgcosθ，选小球为研究对象，可求得小球对木块的压力为μmgcosθ，D正确．
答案：BD
三、计算题(本题共2小题，共30分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(15分)在倾角α＝37°的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一质量m＝3 kg、中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角β＝37°的力F拉住，使整个装置处于静止状态，如图11所示．不计一切摩擦，求拉力F和斜面对圆柱体的弹力FN的大小．(g＝10 m/s2 ，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
某同学分析过程如下：
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解．
沿斜面方向：Fcosβ＝mgsinα
垂直于斜面方向：Fsinβ＋FN＝mgcosα
问：你认为上述分析过程正确吗？若正确，按照这种分析方法求出F及FN的大小；
若不正确，指明错误之处并求出认为正确的结果．
解析：不正确，该同学没想到平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用．
沿斜面方向：Fcosβ＋F＝mgsinα
垂直于斜面方向：Fsinβ＋FN＝mgcosα
得：F＝ mg＝×30 N＝10 N
FN＝mgcosα－Fsinβ＝30×0.8 N－10×0.6 N＝18 N.
答案：不正确　没想到平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用　10 N　18 N
12．(15分)(2010·广州模拟)鸵鸟是当今世界上最大的鸟，有人说，如果鸵鸟能长出一副与身材大小成比例的翅膀，就能飞起来．生物学研究的结论指出：鸟的质量与鸟的体长立方成正比．鸟扇动翅膀，获得向上的升力的大小可以表示为F＝cSv2，式中S是翅膀展开后的面积，v为鸟的运动速度，c是比例常数．我们不妨以燕子和鸵鸟为例，假设鸵鸟能长出和燕子同样比例的大翅膀，已知燕子的最小飞行速度是5.5 m/s，鸵鸟的最大奔跑速度为22 m/s，又测得鸵鸟的体长是燕子的25倍，试分析鸵鸟能飞起来吗？
解析：燕子以最小速度飞行时，m1g＝cS1v12.
而鸵鸟展翅以最大速度奔跑时，获得的升力为：
F2＝cS2v22
又＝252，＝4，可得F2＝10000 m1g
而鸵鸟重力m2g＝253m1g
故F2＜m2g，鸵鸟不能飞起来．
答案：鸵鸟不能飞起来

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