第1讲 力与物体的平衡
[A级-对点练]
[题组一] 物体的静态平衡
1.(2019·江苏单科,2)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右.细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为( )
A. B. C.Tsin α D.Tcos α
解析:C [本题考查力的分解内容,有利于培养应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中的模型建构要素.如图所示,气球处于平衡状态,在水平方向上风力与拉力T的水平分力平衡,F风=Tsin α,故选项C正确.]
2.(2018·天津理综,7)(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可.一游僧见之曰:无烦也,我能正之.”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身.假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则( )
A.若F一定,θ大时FN大
B.若F一定,θ小时FN大
C.若θ一定,F大时FN大
D.若θ一定,F小时FN大
解析:BC [本题考查力的分解.如图所示,把力F分解在垂直于木楔两侧的方向上,根据力的作用效果可知,F1=F2=FN=,由此式可见,B、C项正确,A、D项错.]
3.用图示简易装置可以测定水平风速,在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m的空心塑料球用细线悬于杆顶端O.当风沿水平方向吹来时,球在风力的作用下飘了起来.已知风力大小与“风速”和“球正对风的截面积”均成正比,当风速v0=3 m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°,则( )
A.风速v=4.5 m/s时,细线与竖直方向的夹角θ=45°
B.若风速增大到某一值时,细线与竖直方向的夹角θ可能等于90°
C.若风速不变,换用半径更大、质量不变的球,则夹角θ增大
D.若风速不变,换用半径相等、质量更大的球,则夹角θ增大
解析:C [对小球受力分析,如图,由平衡条件可得风力大小F=mgtan θ,而由题意知F∝Sv,又S=πR2,则F=kπR2v(k为常数),则有mgtan θ=kπR2v,由此可知,当风速由3 m/s增大到4.5 m/s时,=,可得tan θ=,A错误.因小球所受重力方向竖直向下,而风力方向水平向右,则知细线与竖直方向的夹角θ不可能等于90°,B错误.由mgtan θ=kπR2v可知,当v、m不变,R增大时,θ角增大;当v、R不变,而m增大时,θ角减小.C正确,D错误.]