備戰(zhàn)2025屆新高考物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí)第2章相互作用第4講牛頓第三定律共點(diǎn)力的平衡-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

題組一牛頓第三定律
1.小明同學(xué)搭乘某商場(chǎng)的電梯從一樓到五樓,某一段時(shí)間里小明和電梯一起沿豎直方向勻減速上升,在此段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電梯對(duì)人的支持力為FN,人對(duì)電梯的壓力為FN',人受到的重力為G,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.G和FN是一對(duì)平衡力
B.FN和FN'是一對(duì)平衡力
C.FN小于G
D.FN'小于FN
2.人站在地板水平的電梯內(nèi)的臺(tái)秤上,人與電梯相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng),如果人對(duì)臺(tái)秤的壓力大小為F1,臺(tái)秤對(duì)人的支持力大小為F2,人受到的重力大小為G,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)電梯加速上升時(shí),F1小于G
B.當(dāng)電梯減速上升時(shí),F1小于F2
C.F1和F2是一對(duì)平衡力
D.F1和F2不能求合力
題組二受力分析
3.水平桌面上疊放著木塊P和Q,用水平力F推P,使P、Q兩木塊一起沿水平桌面勻速滑動(dòng),如圖所示,下列判斷正確的是( )
A.P受兩個(gè)力,Q受五個(gè)力
B.P受三個(gè)力,Q受六個(gè)力
C.P受四個(gè)力,Q受五個(gè)力
D.P受四個(gè)力,Q受六個(gè)力
4.如圖所示,水平地面上的物體A,在斜向上的拉力F的作用下,向右做勻速運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體A可能只受到三個(gè)力的作用
B.物體A一定受到四個(gè)力的作用
C.物體A受到的滑動(dòng)摩擦力大于Fcs θ
D.物體A對(duì)水平面的壓力大小一定為Fsin θ
5.(2024山東青島第十七中學(xué)期中)如圖所示,楔形物體a和b疊放在水平地面上,物體a用一水平輕彈簧和豎直墻壁相連接,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物體a、b之間的接觸面光滑,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體b對(duì)物體a的支持力大于物體a的重力
B.物體b受到3個(gè)力的作用
C.彈簧可能處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
D.物體b對(duì)地面的摩擦力水平向左
題組三共點(diǎn)力的平衡
6.(2023廣東揭陽(yáng)模擬)如圖所示,用兩根不可伸長(zhǎng)的輕繩分別連接由水平輕彈簧相連的兩小球P、Q,并將輕繩懸掛在水平天花板上,P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知與P、Q連接的輕繩和豎直方向的夾角分別為30°、60°,彈簧處于彈性限度內(nèi),則兩小球的質(zhì)量之比=( )
A.3B.C.D.
7.(2024廣東茂名電海中學(xué)一模)如圖所示,由五根等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛起四個(gè)質(zhì)量相等的燈籠,中間的細(xì)繩是水平的,另外四根細(xì)繩與水平面所成的角分別為θ1和θ2。關(guān)于θ1和θ2,下列關(guān)系式正確的是( )
A.θ1=θ2B.θ1=2θ2
C.sin θ1=2sin θ2D.tan θ1=2tan θ2
8.(2024廣東廣州一模)傳統(tǒng)嶺南祠堂式建筑保留了瓦片屋頂,屋頂結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖所示,弧形瓦片靜止在兩根相互平行的傾斜椽子正中間。已知椽子與水平面夾角均為θ,瓦片質(zhì)量為m,重力加速度為g,則椽子對(duì)瓦片( )
A.支持力的合力方向豎直向上
B.作用力的合力方向豎直向上
C.支持力的合力大小為mg
D.作用力的合力大小為mgcs θ
綜合提升練
9.(2024廣東廣州高三聯(lián)考開學(xué)考試)足球比賽開始前,比賽用球靜置于球員入場(chǎng)通道口的桌面上。如圖所示,用三個(gè)立柱(可視為質(zhì)點(diǎn))將足球支起,立柱呈正三角形放在水平桌面上,立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角均為53°,已知每個(gè)立柱對(duì)足球的支持力大小為2.5 N,sin 53°=0.8,不計(jì)足球與立柱間的摩擦,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.單個(gè)立柱對(duì)足球的作用力豎直向上
B.足球?qū)α⒅牧εc桌面對(duì)立柱的力是一對(duì)相互作用力
C.足球的重力為4.5 N
D.減小立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角,則每個(gè)立柱對(duì)足球的支持力變大
10.如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上,物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物體上使其能沿斜面勻速上滑,若改用水平推力F2作用于物體上,也能使物體沿斜面勻速上滑,則兩次的推力之比為( )
A.cs θ+μsin θB.cs θ-μsin θ
C.1+μtan θD.1-μtan θ
11.筷子是中華飲食文化的標(biāo)志之一。如圖所示,用筷子夾住質(zhì)量為m的小球,兩根筷子均在豎直平面內(nèi),且小球靜止,筷子和豎直方向的夾角均為θ。已知小球與筷子之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是( )
A.小球受到3個(gè)力作用
B.當(dāng)θ增大時(shí),筷子對(duì)小球的作用力增大
C.當(dāng)θ減小時(shí),筷子對(duì)小球的作用力增大
D.筷子對(duì)小球的最小壓力是
12.(2023山東棗莊模擬)如圖所示,靜置于水平地面上的兩個(gè)完全相同、質(zhì)量均為2m的半圓柱體A、B剛好接觸?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的光滑圓柱體C放置在兩半圓柱體上,半圓柱體A、B與地面保持相對(duì)靜止。已知圓柱體C與半圓柱體A的截面半徑之比r∶R=1∶4,重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。求:
(1)圓柱體C對(duì)半圓柱體A的壓力的大小;
(2)半圓柱體A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ滿足的條件。
參考答案
第4講牛頓第三定律共點(diǎn)力的平衡
1.C 解析因?yàn)殡娞菹蛏献鰟驕p速運(yùn)動(dòng),加速度向下,處于失重狀態(tài),所以電梯對(duì)人的支持力小于人受到的重力,G和FN不是一對(duì)平衡力,A錯(cuò)誤,C正確;FN和FN'大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上,是一對(duì)作用力與反作用力,B、D錯(cuò)誤。
2.D 解析當(dāng)電梯加速上升時(shí),加速度向上,人超重,則F1大于G,A錯(cuò)誤;因F1與F2是一對(duì)相互作用力,則無(wú)論電梯如何運(yùn)動(dòng),F1與F2大小總相等,因兩者作用在兩個(gè)物體上,則F1和F2不能求合力,B、C錯(cuò)誤,D正確。
3.C 解析在水平推力的作用下,木塊P、Q一起勻速滑動(dòng),則P受重力、支持力、推力與靜摩擦力;Q受重力、地面支持力、P對(duì)Q的壓力、靜摩擦力、地面給Q的滑動(dòng)摩擦力。因此P受到四個(gè)力,Q受到五個(gè)力。故選C。
4.B 解析物體A勻速運(yùn)動(dòng),所受合力為零,物體受到重力、拉力、支持力和滑動(dòng)摩擦力,則物體A一定受到四個(gè)力的作用,A錯(cuò)誤,B正確;物體向右做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件有f=Fcsθ,FN=mg-Fsinθ,C、D錯(cuò)誤。
5.A 解析物體a要在光滑的斜面上靜止,彈簧一定壓縮,對(duì)a受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件有=csθ,因此物體b對(duì)物體a的支持力大于物體a的重力,A正確;物體b受到自身重力、地面支持力、物體a的壓力和地面對(duì)物體b的摩擦力4個(gè)力的作用,B錯(cuò)誤;由A項(xiàng)分析可知,彈簧一定壓縮,C錯(cuò)誤;將a和b作為一個(gè)整體,因?yàn)檎w受到彈簧水平向右的彈力,地面一定給物體b一個(gè)向左的摩擦力,故物體b對(duì)地面的摩擦力水平向右,D錯(cuò)誤。
6.A 解析受力分析可知,同一彈簧彈力大小處處相等,由平衡條件知mPg=,mQg=,解得=3,故選A。
7.D 解析以左邊兩個(gè)燈籠整體為研究對(duì)象,設(shè)水平方向繩子拉力為F,則有tanθ1=;以左邊第二個(gè)燈籠為研究對(duì)象,則有tanθ2=,聯(lián)立解得tanθ1=2tanθ2,D正確。
8.B 解析對(duì)瓦片進(jìn)行受力分析,受到椽子對(duì)其支持力的方向?yàn)榇怪苯佑|面斜向上,則椽子對(duì)瓦片支持力的合力方向垂直于椽子所在平面斜向上,大小為FN=mgcsθ,A、C錯(cuò)誤;根據(jù)平衡條件可得椽子對(duì)瓦片的作用力的合力與瓦片的重力為一對(duì)平衡力,即椽子對(duì)瓦片的作用力的合力方向豎直向上,大小為mg,B正確,D錯(cuò)誤。
9.C 解析單個(gè)立柱對(duì)足球的作用力屬于彈力,立柱與足球?qū)儆邳c(diǎn)和面接觸,此時(shí)立柱和足球間的彈性形變沿徑向方向,則單個(gè)立柱對(duì)足球的彈力指向球心,不是豎直向上,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;足球?qū)α⒅牧妥烂鎸?duì)立柱的力作用在同一個(gè)物體上,所以足球?qū)α⒅牧εc桌面對(duì)立柱的力不是一對(duì)相互作用力,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于三個(gè)立柱成正三角形擺放,可知每個(gè)立柱給足球的彈力大小相同,對(duì)足球受力分析,在豎直方向上有3FNcs53°=G,代入數(shù)據(jù)解得G=4.5N,故選項(xiàng)C正確;由3FNcsθ=G可得FN=,減小立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角,則csθ變大,每個(gè)立柱對(duì)足球的支持力FN變小,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
10.B 解析物體在力F1和力F2作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力分別如圖所示。
將物體受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,由平衡條件可得F1=mgsinθ+f1,FN1=mgcsθ,F2csθ=mgsinθ+f2,FN2=mgcsθ+F2sinθ,又f1=μFN1,f2=μFN2,解得F1=mgsinθ+μmgcsθ,F2=,故=csθ-μsinθ,B正確。
11.D 解析小球受到重力、兩根筷子的壓力、兩根筷子的摩擦力,共5個(gè)力作用,A錯(cuò)誤;無(wú)論θ增大還是減小,只要小球靜止,筷子對(duì)小球的作用力一定與小球的重力等大反向,B、C錯(cuò)誤;小球的受力如圖所示,筷子對(duì)小球的壓力最小時(shí),小球受到的摩擦力等于最大靜摩擦力,由平衡條件得mg+2Fminsinθ=2fcsθ,又f=μFmin,由兩式解得Fmin=,D正確。
12.答案 (1)mg
(2)μ≥
解析 (1)設(shè)半圓柱體A對(duì)圓柱體C的支持力與水平方向夾角為θ,由幾何關(guān)系有
csθ=
解得csθ=,sinθ=
根據(jù)對(duì)稱性可知A、B對(duì)C的支持力大小相等,均設(shè)為F,對(duì)C受力分析可得
2Fsinθ=mg
解得F=mg
由牛頓第三定律,圓柱體C對(duì)半圓柱體A的壓力大小為
F'=mg。
(2)對(duì)A受力分析,設(shè)地面支持力大小為FN,靜摩擦力大小為f,根據(jù)平衡條件有
FN=2mg+F'sinθ
f=F'csθ
半圓柱體A與地面保持相對(duì)靜止的條件為
f≤μFN
聯(lián)立解得μ≥。

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