1.物体受共点力f1、f2、f3作用而做匀速直线运动,则这三个力可能选取的数值为( )
a.15 n、5 n、6 n b.3 n、6 n、4 n
c.1 n、2 n、10 n d.1 n、6 n、8 n
解析:选b.物体在f1、f2、f3作用下而做匀速直线运动,则三个力的合力必定为零,只有b选项中的三个力的合力可以为零,故选b.
2.(2023年新泰模拟)如图1-2-17所示,f1、f2、f3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是( )
图1-2-17
解析:选c.由矢量合成法则可知a图的合力为2f3,b图的合力为0,c图的合力为2f2,d图的合力为2f3,因f2为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为c图.
3.(2023年重庆调研)在图1-2-18中,ao、bo、co是三条完全相同的轻绳,并将铁棒水平吊起,若铁棒足够重时,绳ao先断,则( )
a.θ=120°
b.θ>120°
c.θ<120°
d.不论θ为何值,ao总是先断。
答案:c4.如图1-2-19所示,质量为m的小物块静止地放在半径为r的半球体上,物块与半球体间的动摩擦因数为μ,物块与球心的连线与水平地面的夹角为θ,下列说法中正确的是( )
a.地面对半球体的摩擦力方向水平向左。
b.物块对半球体的压力大小为mgcosθ
c.物块所受摩擦力大小为μmgsinθ
d.物块所受摩擦力大小为mgcosθ
解析:选d.以整体为研究对象,可以判断a错误;如图,半球体对物块的支持力大小等于重力的法线分量,即fn=mgsinθ,b错误;物块受的摩擦力大小等于重力切线分量,即ff=mgcosθ,故c错误,d正确.
5.(2023年福建泉州质检)滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动.如图1-2-20所示,一个小孩子正在滑梯上匀速下滑,则( )
a.小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等。
b.小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等。
c.小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等。
d.小孩所受的重力和弹力的合力与小孩子所受的摩擦力大小相等。
解析:选cd.小孩在滑梯上受力如图所示,设滑梯斜面倾角为θ,则fn=mgcos θ,ff=mgsin θ,所以a、b错误;小孩在重力、弹力和摩擦力三个力作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,故c、d正确.
6.如图1-2-21所示,小球用细绳系住放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳由水平方向逐渐向上偏移时,绳上的拉力将( )
a.逐渐增大。
b.逐渐减小。
c.先增大后减小。
d.先减小后增大。
解析:选d.由**法可知,当细绳与斜面平行时拉力最小,所以细绳由a点逐渐移到d点的过程中,拉力先减小后增大,选d项.
7.如图1-2-22所示,由物体a和b组成的系统处于静止状态.a、b的质量分别为ma和mb,且ma>mb.滑轮的质量和一切摩擦可不计.使绳的悬点由p点向右移动一小段距离到q点,系统再次达到静止状态.则悬点移动前后图中绳与水平方向间的夹角θ将( )
a.变大 b.变小。
c.不变 d.可能变大,也可能变小。
解析:选c.两绳合力与a的重力等大反向,由2gbsin θ=ga得sin θ=即两绳与竖直方向的夹角与p端位置无关.
8.(2023年合肥质检)如图1-2-23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等于( )
a. mgb. mg
c. mgd. mg
解析:选c.以小球为研究对象,受三个力作用:
重力、绳的拉力及所施加的一个力,o点固定,细绳方向也不变,即绳上的拉力方向不变,且绳的拉力与所施力的合力与重力一定满足等值反向,如图,由矢量三角形可知,所施力的最小值为fmin=mgsin30°=mg.
9.如图1-2-24所示,竖直绝缘墙壁上固定一个带电质点a,a点正上方的p点用绝缘丝线悬挂另一质点b,a、b两质点因为带电而相互排斥,致使悬线与竖直方向成θ角,由于漏电a、b两质点的带电量缓慢减小,在电荷漏完之前,关于悬线对悬点p的拉力f1大小和a、b间斥力f2大小的变化情况,下面说法中正确的是( )
a.f1保持不变。
b.f1先变大后变小。
c.f2保持不变。
d.f2先变小后变大。
解析:选a.对b受力分析如图所示,仔细观察图形,不难发现△pab与力的△bgf1′相似,所以对应边成比例,则:,而f1′=f1
因pa、pb、g均不变,所以在缓慢放电过程中f1将保持不变,选项a正确,选项b错误。 又由=得,ab减小,f2将变小,所以c、d错.
10.如图1-2-25所示,用一个轻质三角支架悬挂重物,已知ab杆所能承受的最大压力为2000 n.ac绳所能承受的最大拉力为1000 n,α=30°.为不使支架断裂,求悬挂的重物应满足的条件?
解析:悬绳受到竖直向下的拉力f=g,在这个拉力作用下,它将压紧水平杆ab并拉紧绳ac,所以应把拉力f沿ab、ca两个方向分解,设两分力为f1、f2,画出平行四边形如图所示.
由图可知:f1==,f2==,得==cos 30°=.
因为ab、ac能承受的最大作用力之比为。
=2>,当悬挂物重力增加时,对ac绳的拉力将先达到最大值,所以为不使三角支架断裂,计算中应以ac绳中拉力达最大值为依据,即取f2=f2m=1000 n,于是得悬挂物的重力应满足的条件为gm≤f2sin 30°=500 n.
答案:小于等于500 n
11.2023年11月10日,石家庄遭受大雪袭击,大雪给人们的生产、生活、财产造成严重损失,其中电力系统受损尤为严重,连日的大雪,造成部分地区大面积停电.假设电线及覆冰均匀,如图1-2-26所示,两电杆间电线中点o处的张力为f,电线与电杆结点a处的电线切线与竖直方向的夹角为θ,求:结点a处作用于电线的拉力大小ft及两电杆间覆冰电线的质量m.
解析:法一(合成法):如图甲所示,作出两电杆间左半部分覆冰电线的受力图.由“共面不平行的三个力平衡,则这三个力必为共点力”可知,这三个力为共点力.由三力平衡知,任意两力的合力应与第三个力平衡,故f与mg/2的合力应与ft平衡,因此该合力与mg/2的夹角为θ,由平行四边形定则,作出f与mg/2的合力,解直角三角形得:
ft=f/sin θ,mg/2=fcot θ,解出m=2fcot θ/g.
法二(效果分解法):如图乙所示,作出两电杆间左半部分覆冰电线的受力图.将重力沿f与ft的反方向分解,由力的平衡有,f=g1,ft=g2.解直角三角形得:
g2=g1/sin θ,mg/2=g1cot θ,联立解出ft=f/sin θ,m=2fcot θ/g.
法三(正交分解法):如图丙所示,作出两电杆间左半部分覆冰电线的受力图.将拉力ft沿水平方向与竖直方向分解,由力的平衡有,f=ftsinθ,mg/2=ftcos θ,故解出ft=f/sin θ,m=2fcot θ/g.
答案: 12.(2023年东北联考)如图1-2-27所示,两滑块放在光滑的水平面上,中间用一细线相连,轻杆oa、ob搁在滑块上,且可绕铰链o自由转动,两杆长度相等,夹角为θ,当竖直向下的力f作用在铰链上时,滑块间细线的张力为多大?
解析:首先,把竖直向下的力f沿两杆oa、ob方向分解,如图甲所示,可求出作用于滑块上斜向下的力。
f1=f2=.
经分析,斜向下的压力f1将产生两个效果:竖直向下压滑块的力f″1和沿水平方向推滑块的力f′1,因此,将f1沿竖直方向和水平方向分解,如图乙所示,考虑到滑块未受摩擦力,细线上的张力等于f1的水平方向上的分力f1′,即。
f1′=f1cos=f1sin,代入f1的值得f1′=tan.
答案: tan
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