解析:
选A 物体静止时绳子的张力等于物体重力的大小,所以FT1=FT2=FT3=mg。
方法一:
用图解法确定FN1、FN2、FN3的大小关系。
与物体连接的这一端,绳子对定滑轮的作用力FT的大小也为mg,作出三种情况下的受力示意图,如图所示,可知FN1>FN2>FN3,故选项A正确。
方法二:
用理论法确定FN1、FN2、FN3的大小关系。
已知两个分力的大小,两分力的夹角θ越小,合力越大,所以FN1>FN2>FN3,故选项A正确。
2、如图所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴O安在一根轻木杆B上,一根轻绳AC绕过滑轮,A端固定在墙上,且绳保持水平,C端挂一重物,BO与竖直方向夹角θ=45°,系统保持平衡.若保持滑轮的位置不变,改变夹角θ的大小,则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是( )
A.只有角θ变小,作用力才变大B.只有角θ变大,作用力才变大
C.不论角θ变大或变小,作用力都是变大D.不论角θ变大或变小,作用力都不变
答案 D解析 滑轮受到的木杆的作用力等于两绳的合力,而两绳的拉力都等于重物的重力,木杆的作用力大小为
mg,方向为与竖直方向成45°角斜向左上方,与θ角无关.
3、如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,a杆与天花板保持垂直。
a杆的下端有一个轻滑轮O。
另一根细线b上端固定在该天花板的B点处,细线跨过滑轮O,下端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的夹角θ=30°。
系统保持静止,不计一切摩擦。
下列说法中正确的是( )
A.细线BO对天花板的拉力大小是
B.a杆对滑轮的作用力大小是
C.a杆和细线对滑轮的合力大小是G
D.a杆对滑轮的作用力大小是G
答案
D
解析 细线对天花板的拉力等于物体的重力G;以滑轮为研究对象,两段细线的拉力都是G,互成120°,因此合力大小是G,根据二力平衡,a杆对滑轮的作用力大小也是G(方向与竖直方向成60°角斜向右上方);a杆和细线对滑轮的合力大小为零,所以选项D正确。
4、在如图所示的A、B、C、D四幅图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止不动时,图A、C、D中杆P与竖直方向的夹角均为θ,图B中杆P在竖直方向上,假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是( )
A.FA=FB=FC=FDB.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FBD.FC>FA=FB>FD
答案 B解析 设滑轮两边细绳的夹角为φ,对重物进行受力分析,可得绳子拉力等于重物重力mg,滑轮受到木杆弹力F等于细绳拉力的合力,即F=2mgcos
,由夹角关系可得FD>FA=FB>FC,选项B正确.
5、如图为三种形式的吊车的示意图,OA为可绕O点转动的杆,重量不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA在三图中的受力Fa、Fb、Fc的关系是( )
A.Fa>Fc=FbB.Fa=Fb>FcC.Fa>Fb>FcD.Fa=Fb=Fc
答案 B解析 对题图(a),画出A点受力分析图,可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(a)中杆OA受力Fa=2Gcos30°=
G.对题图(b),画出A点受力分析图,由tan30°=
,可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(b)中杆OA受力Fb=
=
G.对题图(c),画出A点受力分析图,由cos30°=
,可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(c)中杆OA受力Fc=Gcos30°=
.所以Fa=Fb>Fc,选项B正确.
6、(多选)如图甲、乙、丙所示,三个物块质量相同且均处于静止状态.若弹簧秤、绳和滑轮的重力均不计,绳与滑轮、物块与半球面间的摩擦均不计,在图甲、乙、丙三种情况下,弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3,则( )
A.F1>F2B.F1>F3
C.F1=F3D.F2>F3
答案 AC解析 甲图中物块静止,弹簧的拉力F1=mg;
乙图中以物块为研究对象,受力如图甲.由平衡条件得:
F2=Gsin60°=
mg≈0.866mg
丙图中以动滑轮为研究对象,受力如图乙.
由几何知识得F3=mg.
故F3=F1>F2,故选A、C.
7、如图所示,某同学通过滑轮组将一重物吊起,该同学对绳的竖直拉力为F1,对地面的压力为F2,不计滑轮与绳的重力及摩擦,则在重物缓慢上升的过程中,下列说法正确的是( )
A.F1逐渐变小B.F1逐渐变大
C.F2先变小后变大D.F2先变大后变小
解析 由题图可知,滑轮两边绳的拉力均为F1,设两边绳之间的夹角为θ,则对滑轮有:
2F1cos
=mg,当重物上升时,
变大,cos
变小,F1变大。
对该同学来说,应有F2′+F1=mg,而F1变大,mg不变,所以该同学受到地面的支持力F2′变小,即对地面的压力F2变小。
综上述可知选项B正确。
答案 B
8、如图所示,一根不可伸长的轻绳穿过轻滑轮,两端系在高度相等的A、B两点,滑轮下挂一物体,不计滑轮的重力及与轻绳之间的摩擦。
保持A固定不动,让B缓慢向右移动,则下列说法正确的是( )
A.随着B向右缓慢移动,绳子的张力减小
B.随着B向右缓慢移动,绳子的张力不变
C.随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力变大
D.随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力不变
解析 动滑轮在不计摩擦的情况下,两侧绳子拉力大小相等,平衡后,两侧绳子的拉力关于竖直方向对称。
对滑轮受力分析,滑轮受到与物体相连的绳的拉力(大小等于物体的重力G)和绳AB的合力FAB,由平衡条件知FAB=G,由于G不变,所以B缓慢右移过程中FAB不变,故选项D正确,选项C错误;FAB不变。
两侧绳子的夹角增大,所以绳子的张力增大,故选项A、B错误。
答案 D
9、(多选)如图所示的装置中,两物体通过一段轻绳与两个轻质滑轮连在一起,质量分别为m1、m2,悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径,不计一切摩擦,整个装置处于静止状态.由图可知( )
A.α一定等于βB.m1一定大于m2
C.m1一定小于2m2D.m1可能大于2m2
答案 AC解析 滑轮两侧绳的拉力大小相等,合力竖直向上,所以A正确;滑轮两侧绳的拉力大小等于m2g,其合力大小等于m1g.当滑轮两侧的绳竖直向上时,m2最小,等于m1的一半,因滑轮两侧的绳不可能竖直向上,所以C正确,B、D错误.
10、(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是( )
A.绳的右端上移到b′,绳子拉力不变
B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大
C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小
D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
答案 AB
解析 设两杆间距离为d,绳长为l,Oa、Ob段长度分别为la和lb,则l=la+lb,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图所示.
绳子中各部分张力相等,FTa=FTb=FT,则α=β.对O点受力分析可得2FTcosα=mg,d=lasinα+lbsinβ=lsinα,即sinα=
,FT=
,当绳右端上移或两端高度差减小时,d和l均不变,则sinα为定值,α为定值,cosα为定值,绳子的拉力保持不变,故A正确,C错误;将杆N向右移一些,d增大,则sinα增大,cosα减小,绳子的拉力增大,故B正确;若换挂质量更大的衣服,d和l均不变,绳中拉力增大,但衣架悬挂点的位置不变,D错误.
11、(多选)如图所示,在固定好的水平和竖直的框架上,A、B两点连接着一根绕过光滑的轻小滑轮的不可伸长的细绳,重物悬挂于滑轮下,处于静止状态.若按照以下的方式缓慢移动细绳的端点,则下列判断正确的是( )
A.只将绳的左端移向A′点,拉力变小
B.只将绳的左端移向A′点,拉力不变
C.只将绳的右端移向B′点,拉力变小
D.只将绳的右端移向B′点,拉力变大
【答案】 BD
【解析】 设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α,绳子的总长度为L,B点到竖直框架的距离为s,根据几何知识和对称性,得:
sinα=
①
以滑轮为研究对象,设绳子拉力大小为FT,根据平衡条件得:
2FTcosα=mg,
得FT=
②
当只将绳的左端移向A′点,s和L均不变,则由②式知,FT不变,故A错误,B正确.当只将绳的右端移向B′点,s增加,而L不变,则由①式知,α增大,cosα减小,则由②式知,FT增大,故C错误,D正确.
12、如图,竖直放置的П形支架上,一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G,现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从与A点等高的B点沿支架缓慢地向C点移动,则绳中拉力大小变化的情况是( )
A.先变小后变大B.先不变后变小
C.先不变后变大D.先变大后变小
答案 B解析 当轻绳从B端移动到直杆的最上端的过程中,设两绳的夹角为2α,绳子总长为L,两直杆间的距离为s,由数学知识得到
sinα=
,L、s不变,则α保持不变.
再根据平衡条件可知,两绳的拉力F保持不变.
当轻绳的右端从直杆的最右上端移动到C时,设两绳的夹角为2θ.以滑轮为研究对象,分析受力情况,作出力的示意图如图所示.
根据平衡条件得2Fcosθ=mg
得到绳子的拉力F=
所以在当轻绳的右端从直杆的最右上端移动到C的过程中,θ减小,cosθ增大,则F变小,所以B正确.
13、(多选)如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是( )
A.B与水平面间的摩擦力减小
B.地面对B的弹力增大
C.悬于墙上的绳所受拉力不变
D.A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等
解析 将物块B移至C点后,细绳与水平方向夹角减小,细绳中拉力不变,B与水平面间的摩擦力增大,地面对B的弹力增大,选项A错误,B正确;由于α+β增大,滑轮两侧细绳拉力合力减小,由平衡条件可知,悬于墙上的绳所受拉力减小,选项C错误;A、B静止时,图中α、β、θ三角始终相等,选项D正确.答案 BD