物体平衡：共点力作用下的平衡状态

2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：共点力作用下的物体处于平衡状态,其合外力为零。只有三个力合力可能为零的才可能使物体处于平衡状态。

1.共点力作用下物体的平衡。(B)

3.力矩的平衡。(B)

近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析

平衡是物理学分析物理问题的常见现象,很多试题都会运用物体的平衡求解;理解物体平衡的力学条件,运动现象,能从试题中找出平衡术语,运用物体的受力分析、正交分解求解物体所受的某个力的大小。

1.物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动,物体的加速度为零;二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点)。

2.物体的平衡条件:物体平衡时,或静止,或匀速直线运动,或匀速转动状态。在共点力作用下物体的平衡条件是F合=0,有固定转动轴的物体的平衡条件是M=0。注意对于共点力平衡,必有F合=0;对于固定转动轴平衡,必有M合=0。还要注意力的平衡和物体的平衡的区别。

3.力矩是改变物体转动状态的原因。力矩M=FL,通常规定使物体顺(逆)时针转动的力矩为负(正)。注意力臂L是指转轴到力的作用线的垂直距离。

4.对于共点力作用下物体的平衡,不要认为只有静止才是平衡状态,匀速直线运动也是物体的平衡状态。因此,静止的物体一定平衡,但平衡的物体不一定静止。还需注意,不要把速度为零和静止状态相混淆,静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变,其加速度为零,而物体速度为零可能是物体静止,也可能是物体做变速运动中的一个状态,加速度不为零。由此可见,静止的物体速度一定为零,但速度为零的物体不一定静止。因此,静止的物体一定处于平衡状态,但速度为零的物体不一定处于静止状态。总之,共点力作用下的物体只要物体的加速度为零,它一定处于平衡状态;只要物体的加速度不为零,它一定处于非平衡状态。

【例1】下列哪组力作用在物体上,有可能使物体处于平衡状态?( )

A.3 N,4 N,8 N B.3 N,5 N,1 N

C.5 N,7 N,1 N D.7 N,9 N,6 N

【答案】 D

【解析】本题考查物体的平衡。共点力作用下的物体处于平衡状态,其合外力为零。只有三个力合力可能为零的才可能使物体处于平衡状态。

【例2】一物体受共点力F1,F2,F3的作用而做匀速直线运动,则这三个力可能是( )

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,3 N

【答案】 B

【解析】本题考查物体的平衡。任意两个力的合力大小要与第三个力相等,方向相反。把其中两个力合成的取值范围求出,看第三个力是否在这个范围内。

【例3】用手施水平力将物体压在竖直墙壁上,在物体始终保持静止的情况下( )

A.压力加大,物体受的静摩擦力也加大

B.压力减小,物体受的静摩擦力也减小

C.物体所受静摩擦力为定值,与压力大小无关

D.不论物体的压力改变与否,它受到的静摩擦力总等于重力

【答案】 D

【解析】本题考查物体的平衡。做题时抓关键字“静止”,物体合外力为零,对物体进行受力分析如图所示,在x轴和y轴分析平衡条件,运用二力平衡求解。

第1题图

一、单项选择题

1.如图所示,木块在水平桌面上,受水平力F1=10 N,F2=3 N而静止。当撤去F1后,木块仍静止,则此时木块受的合力为( )

A.0 B.水平向右,3 N C.水平向左,7 N D.水平向右,7 N

2.下列关于力矩的说法中,正确的是( )

A.力越大,力矩越大 B.力矩越大,力对物体的转动效果越大

C.力的作用点离转动轴越远,力矩就越大 D.一个很大的力,力矩不可能为零(www.chuimin.cn)

第3题图

3.两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示。不计摩擦力,A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为( )

A.mg,(M-m)g B.mg,Mg

C.(M-m)g,Mg D.(M+m)g,(M-m)g

4.如图所示,三段不可伸长的细绳OA、OB、OC,能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,其中OB是水平的,A端、B端固定。若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳( )

A.必定是OA B.必定是OB

C.必定是OC D.可能是OB,也可能是OC

第4题图

第5题图

5.如图所示,一物体受到三个力作用。下列各组力中,能使得球挂在光滑的墙壁上,设绳的拉力为F,球对墙的压力为FN,当绳长增加时,下列说法正确的是( )

A.F,FN均不变 B.F减小,FN增大

C.F增大,FN减小 D.F减小,FN减小

二、填空题

1.氢气球重10 N,空气对它的浮力为16 N,用绳拴住,由于受水平风力作用,绳子与竖直方向成30°角,则绳子的拉力大小是________N,水平风力的大小是________N。

2.放在斜面上的一个物体,当斜面倾角为θ时,它能沿斜面匀速下滑,那么物体和斜面之间的动摩擦因数μ=________。

3.物体置于粗糙的斜面上,受到一个平行于斜面的力F的作用。当F=100 N且沿斜面向上或F=20 N且沿斜面向下时,物体都能在斜面上做匀速直线运动。当物体不受力F作用时,物体在斜面上受到的摩擦力f=_________N。

4.F1,F2,F3三个共点力作用在某物体上,使物体平衡。Fl=7 N,F2=8 N,F3=9 N,则F1和F2合力的大小为_________N,方向是_________。

5.力能使物体转动,为了用力最小,必须使转轴到力的作用线的距离________。

三、分析计算题

1.如图所示,重力G=40 N的物体,与竖直墙壁间的动摩擦因数μ=1/3,若用斜向上的F=50 N的推力托住物体,使物体处于静止,求这时物体受到的摩擦力是多大?要使物体能匀速下滑,推力F的大小应变为多大?(sin53°=0.8,cos53°=0.6)

第1题图

2.如图所示,物体A重10 N,与桌面间的最大静摩擦力为Fm=2.5 N,动摩擦因数μ=0.20,开始时,A静止。求:

(1)B重1 N时,A和桌面间的摩擦力有多大?

(2)B至少多重时,才能使A由静止开始运动?

(3)B重5.0 N时,A和桌面间的摩擦力有多大?

(4)A开始运动后,将B减为1.5 N,直到A停止运动之前,A与桌面间的摩擦力有多大?

第2题图

3.如图所示,一个不计重力的小滑轮,用一段轻绳OA悬挂在天花板上的O点,另有一段轻绳跨过该定滑轮,一端连接一个重为20 N的物体,在轻绳的另一端施加一水平拉力F,使物体处于静止状态时。求:

(1)轻绳OA对滑轮的拉力为多大?

(2)轻绳OA与竖直方向的夹角α为多大?

第3题图

物体平衡：共点力作用下的平衡状态

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