10、答案:B
解析:选m1、m2组成的整体作为研究对象进行分析,则三力平衡必共点,故F1:F2=tan 60°=3,选项B正确.
11、答案:D
解析:由力的三角形法则可知:力F1和F2的合力为F3,与另一个力F3大小相等,方向相同,所以力F1、F2、F3的合力为2F3,故选项D正确.此题如果将力F3改为反向,则F1、F2、F3的合力为零,表示三力的有向线段顺次首尾相接
12、答案:C
解析:系统静止时,与动滑轮接触的那一小段绳子受力情况如图所示,同一根绳上的拉力F1、F2总是相等的,它们的合力F与F3是一对平衡力,以F1、F2为邻边所作的平行四边形是菱形,故mBg=2mAgsin θ.绳的端点由Q点移向P点时,由于mA、mB的大小不变,故θ不变,因此B下降,A上升.
二、填空题(每题4分,共12分) 13、答案:mg+Fsin α
解析:共点力作用下物体平衡问题的求解思路、静摩擦力的求法. 物体受力如图所示,物体受重力G、外力F、摩擦力Ff及垂直墙壁的支持力FN,处于平衡状态,在竖直方向有Ff=G+F·sin α即Ff=mg+Fsin α.
14、答案:200 N/m 弹簧自身有重力
F8解析:根据图示倾斜直线可求出其斜率,从而求出弹簧的劲度系数k== N/m
x4×10-2=200 N/m.从直线与坐标轴的交点可以看出,当弹簧的伸长量为0.5 cm时,向下施加的外力F为零,说明没有外力时弹簧已有一个伸长量,这是由于弹簧自身重力作用造成的.
15、答案:C E 记下两条绳的方向 把橡皮条的结点拉到同一位置O
解析:据验证力的平行四边形定则的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条细绳的方向.E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.
三、计算题(共5题,共52分) 16、答案:h+2mg/k
mg
解析:两物体用手提着时,弹簧伸长x1=;当落地后,弹力为mg时,
kmg
弹簧又被压缩x2=,故A共下落的距离x=x1+x2+h=h+2mg/k.
k
17、答案:0.2 kg 1.732 N方向水平向左
解析:对A进行受力分析,如图所示,由平衡条件得: FT-mAg-Fsin 30°=0,① Fcos 30°-FN=0.②
对B受力分析如图所示,由平衡得FT=F,③ F=.mBg.④
由①②③④式得mB=0.2 kg.
6
FN=1.732 N,由牛顿第三定律,墙所受A球压力大小: FN′=FN=1.732 N,方向水平向左. 18、答案:30 N 7.5 N
解析:选取A和B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g,地面支持力FN,墙壁的弹力F和地面的摩擦力Ff的作用(如图甲所示)而处于平衡状态.根据平衡条件有:
FN-(M+m)g=0,F=Ff 可得FN=(M+m)g=30 N
再以B为研究对象,它受到重力mg,三棱柱对它的支持力FNB,墙壁对它的弹力F的作用(如图乙所示).而处于平衡状态,根据平衡条件有:
FNBcos θ=mg,FNBsin θ=F 解得F=mgtan θ
所以Ff=F=mgtan θ=7.5 N 19、答案:30 N
解析:设斜面倾角为θ,物体在斜面上受滑动摩擦力Ff.当用力F作用在物体上时有 F-Gsin θ-Ff=0①
当用力F′作用在物体上时有 F′+Gsin θ-Ff=0②
将F=100 N、F′=40 N代入①②两式解得 Ff=70 N,Gsin θ=30 N.
当把此物体轻放在斜面上时,因Ff>Gsin θ,故物体处于静止状态,所受摩擦力为 Ff′=Gsinθ=30 N. 4
20、答案:arctan G
3
解析:以物体为研究对象,进行受力分析,重力G,竖直向下;弹力FN,垂直于斜面向上;以及沿斜面向上和水平向右的两个拉力F.
以平行斜面方向和垂直斜面方向建立直角坐标系,可建立平衡方程:F+Fcos θ=Gsinθ.FN=Fsin θ+Gcos θ,
其中F=0.5G,代入方程整理得:2sin θ=cos θ+1, 4
解这个关于θ的方程得到θ=arctan ,则FN=G.
3
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