高三物理力的平衡试题及例题如下:
【试题】
1. 质量为m的物体在竖直向上的恒力作用下减速上升了h,在这个过程中,物体受到的各力分别做了多少功?
2. 质量为m的物体在斜面体上沿斜面匀速下滑,斜面体保持静止,则地面对斜面体的摩擦力方向如何?
【例题】
1. 质量为2kg的物体在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动,已知拉力大小为20N,物体在上升的过程中受到的空气阻力大小为5N,取g=10N/kg,求:
(1)物体受到的合力大小及方向;
(2)物体上升的高度;
(3)物体上升到某高度时,它的重力势能是15J,此时物体的动能是多少?
【分析】
(1)对物体受力分析,根据平衡条件求出合力;
(2)根据牛顿第二定律求出加速度,再根据运动学公式求出上升的高度;
(3)根据重力势能的定义式求出重力势能,再根据动能定理求出动能。
【答案】
(1)物体受到重力、拉力和阻力三个力作用,根据平衡条件可知合力为零,合力做功为零;
(2)根据牛顿第二定律可知:$F - mg - f = ma$,解得:$a = 0.5m/s^{2}$,根据运动学公式可得:$h = frac{v^{2}}{2a} = frac{0.5 times 4}{2 times 0.5}m = 2m$;
(3)物体的重力势能增加量为$mgh = 2 times 10 times 2J = 40J$,则物体的动能$E_{k} = E_{p} - mgh = 15J - 40J = - 25J$。
通过以上例题的分析和解答,我们可以看到在解决力的平衡问题时,首先要对物体进行受力分析,再根据平衡条件求解。同时要注意应用牛顿第二定律和运动学公式求解加速度和位移等物理量。
【例题】
如图所示,质量为m的小球用细绳拴住,细绳方向与竖直方向成θ角。小球静止时,求细绳对小球的拉力。
【分析】
小球受重力、拉力处于平衡状态,根据共点力平衡条件可求得拉力大小。
【解答】
根据共点力平衡条件,有:
$T = mg costheta$
【答案】
$T = mg costheta$
【例题解析】
在解决平衡问题时,首先要根据题意画出受力图,找出所有受力物体,分析它们之间的相互作用力,然后根据共点力平衡条件求解。本题中小球受到重力、绳子的拉力两个力的作用,处于平衡状态,因此可以列出方程$T = mg costheta$求解。
【相关试题】
如图所示,质量为M的斜面体静止在水平面上,斜面上有一质量为m的小物块。已知小物块与斜面体之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求地面对斜面体的摩擦力和支持力。
【分析】
小物块与斜面体之间的摩擦力可以分解为沿斜面向下的滑动摩擦力和垂直斜面向上的弹力。由于小物块与斜面体整体处于平衡状态,因此可以列出方程求解地面对斜面体的摩擦力和支持力。
【解答】
根据共点力平衡条件,有:
水平方向:$f = (M + m)g - T_{水平}$
竖直方向:$N = mgsintheta + T_{垂直}$
其中$T_{水平}$和$T_{垂直}$分别为小物块对斜面体的压力和摩擦力沿水平方向的分量。由于小物块与斜面体整体处于平衡状态,因此可以列出方程求解地面对斜面体的摩擦力和支持力。
【答案】
地面对斜面体的摩擦力为$f = (M + m)gsintheta - mu mgcostheta$;支持力为$N = (M + m)g - mu mgsintheta$。
高三物理力的平衡是高考中的常见考点之一,主要考察学生对平衡条件、受力分析、矢量运算等知识的掌握情况。在考试中,常见的题型包括选择题、填空题和计算题等。
选择题通常会给出一些物体在力作用下处于平衡状态的情况,要求考生根据物体所受的力判断物体的运动状态,或者根据运动状态判断物体所受的力。填空题则更注重对受力分析、矢量运算等基本技能的考察。而计算题则可能涉及到更复杂的物理过程和更复杂的受力情况,需要考生运用平衡条件和牛顿运动定律等知识进行求解。
以下是一些常见的例题和问题,供大家参考:
1. 物体在两个大小相等、方向相反的力作用下处于平衡状态,如果其中一个力逐渐减小,另一个力保持不变,那么物体的运动状态将会如何变化?
答:如果其中一个力逐渐减小,另一个力保持不变,那么物体将会逐渐加速,直到其中一个力减小到零时,物体将会做匀速直线运动。
2. 两个大小相等、方向相反的力作用在同一直线上,其中一个力逐渐减小到零后反向增大,另一个力保持不变,那么物体的运动状态将会如何变化?
答:如果其中一个力逐渐减小到零后反向增大,那么物体将会先加速后减速,最后做匀速直线运动。
3. 两个大小相等、方向相反的力作用在两个相互垂直的方向上,物体处于平衡状态。如果其中一个力逐渐减小到零后反向增大,另一个力保持不变,那么物体的运动状态将会如何变化?
答:如果其中一个力逐渐减小到零后反向增大,那么物体将会做曲线运动。
4. 物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,如果其中一个力逐渐减小到零后反向增大,另外两个力的方向不变,那么物体的运动状态将会如何变化?
答:如果其中一个力逐渐减小到零后反向增大,那么物体将会受到一个与原来相反的力的作用,导致物体做加速度运动。
以上问题都是关于力的平衡的常见问题,需要考生在理解平衡条件的基础上进行解答。同时,考生还需要注意受力分析、矢量运算等基本技能的运用。