5.3力的平衡 跟踪训练（Word版含解析）

2021-2022学年鲁科版必修1
5.3力的平衡
跟踪训练（解析版）
1．如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态。则下列判断中正确的是（　　）
A．球B对墙的压力增减小
B．球B对柱状物体A的压力增大
C．地面对柱状物体A的摩擦力不变
D．地面对柱状物体A的支持力不变
2．如图所示，两个小球a、b的质量分别为和m，用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且与竖直方向夹角为，已知弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，则弹簧的最短伸长量为（
）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，A物体沿竖直墙自由下滑，B、C、D物体均静止，各接触面均粗糙。下列说法正确的是（　　）
A．A物体受到三个力作用
B．B物体受到四个力作用
C．C物体受到三个力作用
D．D物体受到五个力作用
4．如图所示，质量为60kg的人站在质量为30kg的吊篮内，他为了使自己和吊篮在空中保持静止。至少用多大拉力拉住绳子（　　）
A．300N
B．225N
C．450N
D．900N
5．一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距的两点上，弹性绳的原长也为。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，不计重力的轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，另用一根轻绳通过光滑定滑轮系住P端。在力F的作用下，当轻杆OP和竖直方向的夹角（0<<π）缓慢增大时，以下说法正确的是（　　）
A．OP杆的力逐渐增大
B．力F逐渐增大
C．PB绳的力先增大再减小
D．OP杆的力逐渐减小
7．《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮D上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。绳一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，可看作质点，不计一切阻力，重力加速度大小为g。关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是（
）
A．绳的拉力一直变小
B．工人对绝的拉力一直变大
C．、两绳拉力的合力小于
D．当绳与竖直方向的夹角为时，工人对绳的拉力为
8．如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内。为了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是（　　）
A．只增加绳的长度
B．只增加重物的质量
C．只将病人的脚向右移动靠近定滑轮
D．只将两定滑轮的间距变大
9．如图所示，小物体在竖直向上的恒力F作用下保持静止，则下面对物体受力情况分析正确的是（　　）
A．物体a可能受四个力作用
B．物体a一定受两个力作用
C．物体a与墙壁间一定存在弹力
D．物体a与墙壁间存在静摩擦力
10．如图所示，物体B的上表面水平，斜面体C受到向右的水平推力F时，A、B、C均保持静止，下列说法正确的（　　）
A．物体A受3个力作用
B．物体B受到4个力作用
C．物体C受到5个力作用
D．物体C对地面的压力的大小等于C的重力
11．如图所示，人用手握住一个油瓶，并确保能使瓶子静止在竖直方向上，以下说法中正确的是（　　）
A．手握得越紧，油瓶受的摩擦力就会越大
B．手握得越紧，油瓶与手之间的动摩擦因数就会越大
C．手握得越紧，油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大
D．往油瓶里添油，油瓶受的摩擦力不变
12．如图所示，一轻杆固定于墙壁，质量为m的物体A连接轻杆并处于静止状态，则轻杆对物体A施加的弹力为（　　）
A．大小为mg，方向沿杆指向右上方
B．大小为mg，方向竖直向上
C．大小为mg，方向沿杆指向右上方
D．大小为mg，方向竖直向上
13．如图甲所示，笔记本电脑底座一般设置有四个卡位用来调节角度，某同学将电脑放在散热底座上，为了获得更好的舒适度，由原卡位1调至卡位4（如图乙），电脑始终处于静止状态，则（　　）
A．电脑受到的支持力变大
B．电脑受到的摩擦力变大
C．散热底座对电脑的作用力的合力不变
D．电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和等于其重力
14．如图所示，用水平力F将质量为m的黑板擦压在黑板上使其保持静止，则（　　）
A．因黑板擦静止，黑板擦所受的静摩擦力可能等于0
B．黑板擦所受的静摩擦力大小等于，方向向上
C．黑板擦所受的静摩擦力可能大于
D．如果F增大，黑板擦所受的静摩擦力不受影响
15．如图所示，A、B、C叠放在一起，F作用在B上，三物体仍保持静止，则下列说法正确的是（　　）
A．C受到地面对其向左的摩擦力
B．A受到水平向右的摩擦力
C．B对C的摩擦力方向水平向右
D．C共受到五个力作用
16．如图所示，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态。若将a和b、b和P、P和桌面之间摩擦力的大小分别用Ff1、Ff2和Ff3表示，则（　　）
A．a受4个力
B．b受5个力
C．Ff1≠0、Ff2≠0、Ff3＝0
D．Ff1≠0、Ff2≠0、Ff3≠0
17．如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F，两物体均处于静止状态。则下列说法正确的是（　　）
A．a、b两物体对斜面的压力相同
B．a、b两物体的受力个数一定相同
C．a、b两物体受到的摩擦力大小一定相等
D．当逐渐增大拉力F时，物体a先开始滑动
18．如图所示，A、B两物体的重力分别是GA=3N，GB=4N。A用细线挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F1=2N，则细线中的张力F2及地面对B的支持力F的可能值分别是（　　）
A．5N和6N
B．5N和2N
C．1N和6N
D．1N和2N
19．重力大小为G的运动员用双手握住竖直的竹竿匀速攀上和匀速下滑，匀速攀上所受的摩擦力大小为f1，匀速滑下所受的摩擦力大小为f2，下列说法正确的是（　　）
A．f1向下，且f1=G
B．f1向上，且f1=G
C．f2向下，且f2D．f2向上，且f1=f2
参考答案
1．D
【详解】
对小球B受力分析，作出平行四边形如图所示：
AB．A滑动前，B球受墙壁及A的弹力的合力与重力大小相等，方向相反；如图中实线所示；而将A向右平移后，B受弹力的方向将上移，如虚线所示，但B仍受力平衡，由图可知A对B球的弹力及墙壁对球的弹力均减小，根据牛顿第三定律可知，球B对墙的压力减小，球B对柱状物体A的压力减小，故AB错误；
C．以AB为整体分析，水平方向上受墙壁的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态，弹力减小，故摩擦力减小，故C错误；
D．竖直方向上受重力及地面的支持力，两物体的重力不变，故A对地面的压力不变，故D正确
故选D。
2．C
【详解】
以两小球组成的整体为研究对象，分析受力如图所示。根据平衡条件得知F与的合力与总重力总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为
则弹的最短伸长量为
故选C。
3．C
【详解】
A．A物体沿竖直墙自由下滑，“自由”说明物体A与竖直墙之间没有弹力和摩擦力，因此A只受重力作用，A错误；
B．B物体处于静止状态，受到重力、弹力、摩擦力三个力的作用，B错误；
C．C物体受到重力和两个绳子的拉力，C正确；
D．D物体处于静止状态，受到重力、支持力、绳子的拉力和摩擦力四个力的作用，
D错误。
故选C。
4．B
【详解】
设人的拉力为T，将人和吊篮作为整体受力分析可得
解得
故选B。
5．A
【详解】
弹性绳的两端相距时，设弹性绳与竖直方向的夹角为，则
由平衡条件得
设弹性绳两端在同一点时弹性绳的总长度为，由平衡条件得
代入数据联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．B
【详解】
杆缓慢转动，所以PB绳子的拉力等于物块的重力，保持不变，由于杆可以绕着O点自由转动，知杆对绳子的作用力沿杆的方向，以P点为研究对象，分析受力情况如图所示，根据平衡条件得:N和F的合力与重力G大小相等、方向相反，作出力的合成图，如图，由三角形相似（△APO～△GPN）法得
当杆OP和竖直方向的夹角α（0<α<π）缓慢增大时，OP、G、AO不变，得到N不变，即OP杆受力不变，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
AB．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析
绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ；绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α，则由几何关系得
α
=
45°
-
由正弦定理可得
解得
F1=
mgtanα，F2=
α增大，θ减小，则F1增大，F2减小，AB错误；
C．两绳拉力的合力大小等于mg，C错误；
D．当α
=
30°时，则θ
=
30°，根据平衡条件有
2F2cos30°
=
mg
可得
F2=
D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．若只增加绳的长度，绳间的夹角不变，则拉力不变，A错误；
B．若只增加重物的质量，则绳子拉力增大，脚所受的拉力增大，B正确；
C．若只将病人的脚向右移动，则夹角θ会变大，绳子拉力的合力减小，脚所受的拉力减小，C错误；
D．只将两只滑轮的距离增大，则夹角θ会增大，绳子拉力的合力减小，脚所受的拉力减小，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
物体静止，根据受力平衡，水平方向上墙壁对a没有弹力，没有弹力也就没有摩擦力，竖直方向有F=G，所以物体a只受到2个力的作用，选项
B正确。
故选B。
10．B
【详解】
A．物体A受重力和向上的支持力2个力作用，选项A错误；
B．物体B受到重力、A对B的压力、斜面对B的支持力和摩擦力，共4个力作用，选项B正确；
C．物体C受到重力、地面的支持力和摩擦力、力F、B对C的摩擦力和压力，共6个力作用，选项C错误；
D．由整体分析可知，物体C对地面的压力的大小等于ABC的重力之和，选项D错误。
故选B。
11．C
【详解】
ABC．瓶子保持静止，受力平衡，对瓶子受力分析，竖直方向上受重力和静摩擦力，二力平衡，因而静摩擦力等于重力，手握得越紧，油瓶与手之间的最大静摩擦力就会越大，但是静摩擦力不变，动摩擦因数不变，故AB错误，C正确；
D．往油瓶里添油，重力变大，所以油瓶受的摩擦力会变大，故D错误；
故选C。
12．B
【详解】
连接在物体上的轻杆为固定杆，其施加的弹力不一定沿杆的方向，对物体受力分析可知，物体受重力和杆的弹力而处于二力平衡，物体受到轻杆的弹力一定是大小为mg，方向竖直向上，故B正确，ACD错误。
故选B。
13．AC
【详解】
A．电脑受到的支持力为
FN＝mgcosθ
由原卡位1调至卡位4，θ减小，故FN增大，A正确；
B．电脑受到的静摩擦力为
Ff＝mgsinθ
θ减小，Ff减小，B错误；
C．由平衡条件知，底座对电脑的作用力的合力与电脑重力等大反向，故保持不变，C正确；
D．电脑受到的支持力与摩擦力两力的矢量和与其重力大小相等，但电脑受到的支持力与摩擦力两力大小之和大于其重力，D错误。
故选AC。
14．BD
【详解】
ABC．黑板擦处于静止状态，即平衡状态，所受的力一定是平衡力，黑板擦在竖直方向上受到重力的作用没有掉下来，是由于墙壁给它施加了一个向上的摩擦力，由于其静止，所以摩擦力与重力是一对平衡力，由于重力不变，所以摩擦力也不变，始终等于其重力，故B正确，AC错误；
D．因静摩擦力始终等于黑板擦的重力，如果F增大，黑板擦所受的静摩擦力仍不受影响，不过其最大静摩擦力会增大，故D正确。
故选BD。
15．ACD
【详解】
A．以A、B、C三者的整体为研究对象，此整体在水平方向上受平衡力的作用，因此C受到地面的摩擦力等于拉力F，方向向左，选项A正确；
B．以A为研究对象，A不受摩擦力，选项B错误；
C．B对C的摩擦力与C对B的摩擦力大小相等，方向相反，由此可知，B对C的摩擦力的大小等于F，方向水平向右，选项C正确；
D．可将C隔离开作为隔离体进行分析，C受到五个力的作用，选项D正确。
故选ACD。
16．BC
【详解】
对a物体分析可知，a物体受重力、支持力等3个力的作用，有沿斜面向下滑动的趋势，因此a受到b向上的摩擦力，；对b进行受力分析可知，b受到重力，a对b的压力和沿斜面向下的摩擦力，斜面对b的支持力和沿斜面向上的摩擦力，共计5个力；对ab整体分析可知，ab整体受重力、支持力的作用，有沿斜面向下滑动的趋势，因此b受到P向上的摩擦力，；对ab及P组成的整体分析，由于整体在水平方向不受外力，因此P不受地面的摩擦力，。
故选BC。
17．AD
【详解】
A．对ab两个物体，垂直于斜面方向分别受力都平衡，则有
N+Tsinθ=mgcosθ
解得：
N=mgcosθ-Tsinθ
则a、b两物体对斜面的压力相同，故A正确；
B．对ab进行受力分析，如图所示
b物体处于静止状态，当绳子沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时，摩擦力为零，所以b可能只受3个力作用，而a物体必定受到摩擦力作用，肯定受4个力作用，故B错误；
C．根据A的分析可知，b的摩擦力可以为零，而a的摩擦力一定不为零，故C错误；
D．对a沿斜面方向有：
Tcosθ+mgsinθ=fa
对b沿斜面方向有：
Tcosθ-mgsinθ=fb
正压力相等，所以最大静摩擦力相等，则a先达到最大静摩擦力，先滑动，故D正确；
故选AD。
18．BC
【详解】
情形一：当弹簧处于伸长状态时，以A为研究对象，由平衡条件得到，细线对A的拉力为
F2=GA+F1=3N+2N=5N
对B研究可得，地面对B的支持力为
FN=GB-F1=4N-2N=2N
根据牛顿第三定律可知B对地面的压力大小为
F3=FN=2N
情形二：当弹簧处于压缩状态时，以A为研究对象，由平衡条件得到，细线对A的拉力
F2=GA-F1=3N-2N=1N
对B研究可得，地面对B的支持力为
FN=GB+F1=4N+2N=6N
根据牛顿第三定律可知B对地面的压力大小为
F3=FN=6N
故选BC。
19．BD
【详解】
运动员匀速攀上时，其重力与所受的静摩擦力平衡，由平衡条件可知：f1方向竖直向上
f1=G
运动员匀速下滑时，其重力与所受的滑动摩擦力平衡，由平衡条件可知：f2方向竖直向上，且
f2=G=f1
故选BD。