力学综合专题一受力分析物体的平衡.docx
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力学综合专题一受力分析物体的平衡
力学综合专题一受力分析物体的平衡
共点力作用下物体的平衡
1.受力分析的顺序
一般按照“一重、二弹、三摩擦,四其他”的程序,结合整体法与隔离法分析物体的受力情况.
2.处理平衡问题的基本思路
物体的动态平衡问题
求解动态平衡问题的思想和方法
基本思想:
化“动”为“静”,“静”中求“动”
基本方法:
(1)解析法:
对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出因变量与自变量的一般函数式,然后根据自变量的变化确定因变量的变化.
(2)图解法
电学中的平衡问题
例题讲解
1、关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说确的是( )
A.安培力的方向可以不垂直于直导线
B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半
2、如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行.小球A的质量为m、电荷量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上,则
( )
A.小球A与B之间库仑力的大小为
B.当
=
时,细线上的拉力为0
C.当
=
时,细线上的拉力为0
D.当
=
时,斜面对小球A的支持力为0
3、某电子天平原理如题8图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接,当质量为m的
重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量,已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g.问
(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?
(2)供电电流I是从C端还是D端流入?
求重物质量与电流的关系.
(3)若线圈消耗的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?
4、如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说确的是( )
A.M处受到的支持力竖直向上
B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向
D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
5、很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )
A.均匀增大
B.先增大,后减小
C.逐渐增大,趋于不变
D.先增大,再减小,最后不变
6、如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下.重力加速度大小为g.当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为( )
A.Mg-5mgB.Mg+mg
C.Mg+5mgD.Mg+10mg
7、光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面,A端与水平面相切。
穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N。
在运动过程中()
(A)F增大,N减小
(B)F减小,N减小
(C)F增大,N增大
(D)F减小,N增大
8、如图所示,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )
A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小
C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小
9、如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )
A.t=1s时,金属杆中感应电流方向从C到D
B.t=3s时,金属杆中感应电流方向从D到C
C.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1N
D.t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2N
10、如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止.物体与盘面间的动摩擦因数为
(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10m/s2.则ω的最大值是( )
A.
rad/sB.
rad/s
C.1.0rad/sD.0.5rad/s
11.在如图所示的竖直平面,水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r=
m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ=37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B=1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E=1×104N/C.小物体P1质量m=2×10-3kg、电荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力.当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2在GH顶端静止释放,经过时间t=0.1s与P1相遇.P1与P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力.求:
(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;
(2)倾斜轨道GH的长度s.
12、如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v0.小工件离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与乙之间的动摩擦因数为μ.乙的宽度足够大,重力加速度为g.
(1)若乙的速度为v0,求工件在乙上侧向(垂直于乙的运动方向)滑过的距离s;
(2)若乙的速度为2v0,求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v;
(3)保持乙的速度2v0不变,当工件在乙上刚停止滑动时,下一只工件恰好传到乙上,如此反复.若每个工件的质量均为m,除工件与传送带之间的摩擦外,其他能量损耗均不计,求驱动乙的电动机的平均输出功率.
练习
1.如图1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
2.如图,在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里。
一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。
若不计重力,下列四个物理量中哪一个改变时,粒子运动轨迹不会改变( )
A.粒子速度的大小B.粒子所带的电荷量C.电场强度D.磁感应强度
3.如图3,细线a和b的一端分别固定在水平地面上,另一端系一个静止在空气中的氢气球,细线与地面的夹角分别为30°和60°。
若a、b受到的拉力分别为Fa和Fb,氢气球受到的浮力为F,氢气球的重力不计,则( )
A.Fa>FbB.Fa C.F=FaD.F 4.如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接两个小球A、B,它们都穿在一根光滑的竖直杆上,不计绳与滑轮间的摩擦,当两球平衡时OA绳与水平方向的夹角为2θ,OB绳与水平方向的夹角为θ,则球A、B的质量之比为( ) A.2cosθ∶1B.1∶2cosθ C.tanθ∶1D.1∶2sinθ 5.如图所示,一光滑的半圆形碗固定在水平面上,质量为m1的小球用轻绳跨过光滑碗连接质量分别为m2和m3的物体,平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用,两绳与水平方向夹角分别为60°、30°。 则m1∶m2∶m3的比值为( )A.1∶2∶3B.2∶ ∶1 C.2∶1∶1D.2∶1∶ 6.三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图6所示,其中a放在光滑水平桌面上。 开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止。 现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,g取10m/s2。 该过程p弹簧的左端向左移动的距离是(不计滑轮的摩擦)( ) A.4cmB.6cm C.8cmD.10cm 8.如图所示,物体A、B置于水平地面上,与地面间动摩擦因数均为μ,物体A、B用一跨过动滑轮的细绳相连,现用逐渐增大的力向上提动滑轮,某时刻拉A物体的绳子与水平面成53°角,拉B物体的绳子与水平面成37°角,此时A、B两物体刚好处于平衡状态,则A、B两物体的质量之比 为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8)( ) A. B. C. D. 9.如图,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平。 现把物体Q轻轻地叠放在P上,则( ) A.P向下滑动B.P静止不动 C.P所受的合外力增大 D.P与斜面间的静摩擦力增大 10.如图所示,重为10N的小球套在与水平面成37°角的硬杆上,现用一垂直于杆向上、大小为20N的力F拉小球,使小球处于静止状态(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)。 则( ) A.小球不一定受摩擦力的作用 B.小球受摩擦力的方向一定沿杆向上,大小为6N C.杆对小球的弹力方向垂直于杆向下,大小为4.8N D.杆对小球的弹力方向垂直于杆向下,大小为12N 11.如图所示,在水平放置的平行板电容器之间,有一带电油滴P处于静止状态。 若从某时刻起,油滴所带的电荷开始缓慢减少,为维持油滴仍处于静止状态,可采取下列哪些措施( ) A.其他条件不变,使电容器两极板缓慢靠近 B.其他条件不变,使电容器两极板缓慢远离 C.其他条件不变,将变阻器的滑片缓慢向左移动 D.其他条件不变,将变阻器的滑片缓慢向右移动 12.如图所示,质量为m的滑块置于倾角为30°的粗糙斜面上,轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°,系统处于静止状态,则( ) A.滑块可能受到三个力作用B.弹簧一定处于压缩状态 C.斜面对滑块的支持力大小可能为零 D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于 mg 13.如图所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B,B放在长木板A上,整个装置处于静止状态。 现缓慢减小木板的倾角θ过程中,下列说确的是( ) A.A受到的压力逐渐变大B.A受到的摩擦力逐渐变小 C.C对B的压力逐渐变大D.C受到两个力的作用 14.如图所示,顶端装有定滑轮的粗糙斜面体放在水平地面上,A、B两物体跨过滑轮通过细绳连接,整个装置处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)。 现用水平力作用于物体A上,缓慢拉开一小角度,斜面体与物体B一直保持静止。 此过程中( ) A.绳子对物体A的拉力一定变大B.斜面对物体B的摩擦力一定变大 C.地面对斜面体的弹力不变D.地面对斜面体的摩擦力变大 15、如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于容器壁的P点.已知容器半径为R、与水平面间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角为θ=30°.下列说确的是 A.容器相对水平面有向左的运动趋势B.容器对小球的作用力竖直向上 C.弹簧对小球的作用力大小为 D.弹簧的原长为 16、如图所示,斜面体A放置在水平面上,物块P被平行于斜面的弹簧拴着放置在斜面上,弹簧的另一端固定在挡板B上.系统静止时( ) A.斜面体A受到水平面对它的摩擦力作用 B.地面对斜面体A的作用力一定竖直向上 C.物块P一定受到斜面体A对它的摩擦力作用 D.斜面体A对物块P的作用力一定竖直向上 17.两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,如图所示放置,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,物体M的重力大小为20N,M、m均处于静止状态.则( ) A.m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左 B.绳OB对M的拉力大小为10N C.m受到水平面的静摩擦力大小为10 N D.绳OA对M的拉力大小为10 N 18、如图8所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中。 质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。 在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是() A.滑块受到的摩擦力不变 B.滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.B很大时,滑块可能静止于斜面上 19、如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。 线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=1350。 流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。 导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力() A.方向沿纸面向上,大小为 B.方向沿纸面向上,大小为 C.方向沿纸面向下,大小为 D.方向沿纸面向下,大小为 20、如图,水平桌面上放置一根条形磁铁,磁铁中央正上方用绝缘弹簧悬挂一水平直导线,并与磁铁垂直。 当直导线入图中所示方向的电流时,可以判断出()。 A.弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力减小 B.弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力减小 C.弹簧的拉力增大,条形磁铁对桌面的压力增大 D.弹簧的拉力减小,条形磁铁对桌面的压力增大 21、如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成 角,则每根支架中承受的压力大小为()www.ks5u.com (A) (B) (C) (D) 22.如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。 现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动。 若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能() A.变为0B.先减小后不变 C.等于FD.先增大再减小 23、一质量为m的物块恰好静止在倾角为 的斜面上。 现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。 则物块() A.仍处于静止状态B.沿斜面加速下滑 C.受到的摩擦力不便D.受到的合外力增大 24、如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。 设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。 不计摩擦,在此过程中() A.N1始终减小,N2始终增大B.N1始终减小,N2始终减小 C.N1先增大后减小,N2始终减小D.N1先增大后减小,N2先减小后增大 25、如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 ,如果仅改变下列某一个条件, 角的相应变化情况是() A.棒中的电流变大, 角变大B.两悬线等长变短, 角变小 C.金属棒质量变大, 角变大D.磁感应强度变大, 角变小 力学综合专题二牛顿定律 力学综合专题三功和能 电学综合专题一场 电学综合专题二路
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