3.5 共点力平衡 专项练—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（Word含答案）
文档属性
| 名称 | 3.5 共点力平衡 专项练—2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（Word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 209.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-26 08:12:20 | ||
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文档简介
高一物理必修一第三章第四节共点力平衡专项练习
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向成角且绷紧，小球处于静止状态，对小球施加的最小的力是
A.
B.
C.
D.
如图所示，斜面上的物块保持静止状态，下列结论正确的是
A. 物块所受的重力与弹力的合力方向垂直斜面向上
B. 斜面给物块的弹力与摩擦力的合力方向竖直向上
C. 物块所受重力、弹力、摩擦力的合力方向沿斜面向下
D. 物块所受重力、弹力、摩擦力中任两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相同
如图所示，斜面体静止在粗糙水平地面上。在的斜面上有一装有砂的小盒，恰好能沿斜面匀速下滑，则以下说法正确的是：
A. 若减少砂的质量，小盒将要加速下滑
B. 若增加砂的质量，小盒将要加速下滑
C. 若给小盒施加与斜面成的斜向下推力使小盒加速下滑，则地面对斜面体有向左的静摩擦力
D. 无论小盒在多大外力作用下做何运动，只要沿斜面下滑，地面对斜面体均无摩擦力作用
科技的发展正在不断地改变者我们的生活，图甲是一款放在水平桌面上的手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，支架斜面与水平面夹角为，若手机的重力为，下列说法正确的是
A. 手机受到的支持力大小为
B. 手机受到的摩擦力大小大于
C. 纳米材料对手机的作用力方向竖直向上
D. 纳米材料对手机的作用力大小为
如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向成角且绷紧，小球处于静止状态，对小球施加的最小的力是
A.
B.
C.
D.
如图所示，三个粗细均匀、完全相同的圆木，，堆放在水平地面上，处于静止状态，每个圆木的质量为，截面的半径为，三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角，若在地面上的两个圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为，则
A. 圆木间的弹力为
B. 每个圆木对地面的压力为
C. 地面上的、圆木各自受到地面的作用力等于
D. 地面与圆木间的动摩擦因数为
如图，通过细绳栓在一重物上的氢气球，在水平向右的风力作用下处于静止状态，细绳与竖直方向的夹角为。已知风力大小正比于风速，则当风速改变时，始终保持不变的是
A. 细绳与竖直方向的夹角
B. 细绳对重物的拉力
C. 地面对重物的摩擦力
D. 地面对重物的支持力
如图，一物块在水平拉力的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，若保持的大小不变，而方向与水平面成角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平地面上，一小物块从靠近半圆柱体顶点的点，在外力作用下沿圆弧缓慢下滑到点，此过程中始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态。下列说法中正确的是
A. 半圆柱体对小物块的支持力变大
B. 外力变大
C. 地面对半圆柱体的支持力先变大后变小
D. 地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小
如图所示，物块放置在固定斜面上，细绳跨过定滑轮，一端固定在物块上，另一端连着小球现给小球施加水平拉力，使小球缓慢运动至虚线位置，物块一直处于静止状态，下列说法正确的是
A. 物块与斜面间的摩擦力变大 B. 物块与斜面间的摩擦力变小
C. 物块对斜面的压力变大 D. 物块受到的合力不变
如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的、两点，衣服处于静止状态，如果保持绳子端位置不变，将端分别移动到不同的位置，下列说法正确的是
A. 端移到位置时，绳子张力不变
B. 端移到位置时，绳子张力不变
C. 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大
D. 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小
如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行现给小滑块施加一竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有
A. 轻绳对小球的拉力逐渐增大
B. 小球对斜劈的压力先减小后增大
C. 竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小
D. 对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
如下图所示，某小组同学利用实验装置研究支架上力的分解．、为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．固定不动，通过光滑铰链连接长的杆．将细绳连接在杆右端点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：
测量绳子与水平杆的夹角
对两个传感器进行调零
用另一绳在点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数
取下钩码，移动传感器改变角
重复上述实验步骤，得到下表格：
根据表格，传感器对应的表中力为______选填“”或“”钩码质量为______保留位有效数字
本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是
A.因为事先忘记了调零
B.何时调零对实验结果没有影响
C.为了消除横杆自身重力对结果的影响
D.可以完全消除实验的误差
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
用轻绳和吊起一重的重物，两绳与竖直方向的夹角如图所示，请计算轻绳和所受的拉力各等于多少
如图所示，、两物体的重力分别是，．用细线悬挂在顶板上，放在水平地面上，两者之间用轻弹簧连接，系统位于同一竖直线上。若弹簧弹力大小为：
画出物体的受力示意图；
求细线中的张力、物体对地面的压力．
如图所示，固定在水平面上的三角形劈倾角，顶端固定有轻质光滑定滑轮，斜面上放置一质量为的物块可视为质点，通过平行斜面的轻绳跨过定滑轮系一质量为的小球，物块有沿斜面向下运动的趋势但恰好不下滑。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，取
物块与斜面间的动摩擦因数；
若剪断轻绳，物体经达到到斜面底端，求物块到达底端的距离多大？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的是物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值。
小球处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值。
【解答】
以小球为研究对象，分析受力，作出力的平行四边形如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得的最小值为，故C正确，ABD错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
对物体受力分析，明确其在重力、支持力与摩擦力的作用下保持平衡，根据平衡条件以及三力平衡时的结论进行分析，从而明确合力以及任意两力的合力的大小与方向．
【解答】
A、物体处于平衡状态；受重力、支持力及摩擦力的合力为零；因物体有向下运动的趋势，故摩擦力方向沿斜面向上，故物块所受的重力与弹力的合力方向沿斜面向下；故A错误；
B、斜面给物块的弹力与摩擦力的合力与重力大小相等，方向相反；故方向竖直向上；故B正确；
C、物块所受重力、弹力、摩擦力的合力为零；故C错误；
D、由于物体处于平衡状态；故物块所受重力、弹力、摩擦力中任两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反；故D错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
滑块原来恰好沿斜面匀速下滑，合力为零，由平衡条件得到重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力的关系，得到动摩擦因数当加外力时，分析物体所受的合力情况，判断运动情况．
【解答】
设斜面的倾角为，装有砂的小盒的质量为。原来恰好沿斜面匀速下滑，合力为零，则有，减少或增加砂的质量，小盒任然匀速下滑 ，故AB错误；
当加推力后，根据滑动摩擦定律，支持力和滑动摩擦力同比增加，故其合力的方向不变，根据牛顿第三定律，滑块对斜面体的压力和滑动摩擦力的合力方向也不变，竖直向下故斜面体相对与地面无运动趋势，静摩擦力仍然为零故 C错误，D正确。
故选D．
本题关键对滑块受力分析后根据平衡条件得到支持力和摩擦力的合力方向，然后根据牛顿第三定律得到滑块对斜面体的作用力的合力方向，当压力增加后，滑动摩擦力也增加，但两个力的合力方向不变．
4.【答案】
【解析】
【分析】
手机处于静止状态，受力平衡，对手机受力分析，根据平衡条件分析即可。
本题是共点力平衡问题，关键要掌握平衡条件的推论，灵活运用正交分解法，分析力之间的关系，要求同学们能从题目中获取有效信息。
【解答】
A.手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有，支持力大于，故A错误；
B.在平行支架斜面方向，根据平衡条件有；故B错误；
手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，故C正确，D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的是物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值。
小球处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值。
【解答】
以小球为研究对象，分析受力，作出力的平行四边形如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得的最小值为，故C正确，ABD错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
对进行受力分析，处于平衡状态，合力为零，根据平衡条件求出、之间的弹力大小，对受力分析，根据处于静止状态分析与地面间是否有摩擦力，根据对称性可知，的受到的摩擦力大小相等，方向相反，对受力分析求解摩擦力，受到的是静摩擦力，根据静摩擦力小于等于滑动摩擦力求解动摩擦因数。
本题考查了力的合成与分解的运用，关键在于灵活选取研究对象受力分析，根据平衡条件解答。
【解答】
A.对进行受力分析，如图所示：
处于平衡状态，合力为零，则有：
解得：，故A错误；
B.对整体受力分析，受到重力、地面的支持力、受到的向右的摩擦力和受到的向左的摩擦力，由对称性可知，竖直方向：，故B错误；
C.对研究，地面对的作用力等于地面对的支持力与地面对摩擦力的合力，大于，故C错误；
D.根据对称性可知，受到的摩擦力与受到的摩擦力大小相等，对根据平衡条件得：，所以地面对的摩擦力大小为，
根据摩擦力的公式：，所以：，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：、对气球受力分析，受重力、浮力、细线的拉力和水平风力，如图所示，根据平衡条件，有：
解得：
由式，拉力随着风力的增加而增加，而细线对物体的拉力等于细线对气球的拉力，故B错误；
由式，细绳与竖直方向的夹角随着风力的增加而增加，故A错误；
、对气球和重物整体受力分析，受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力，根据平衡条件，有：
由式，地面对重物的支持力不变，故C错误；
由式，地面对重物的摩擦力随着风力的变化而变化，故D正确。
故选：。
对气球和重物整体受力分析，受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力，根据平衡条件判断摩擦力支持力的情况；对气球受力分析，受重力、浮力、细线的拉力和水平风力，根据平衡条件判断细线的拉力情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
8.【答案】
【解析】
【分析】
拉力水平时，二力平衡；拉力倾斜时，物体匀速运动，依然是平衡状态，根据共点力的平衡条件解题。
本题考查了共点力的平衡，解决本题的关键是把拉力进行分解，然后列平衡方程。
【解答】
当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：；当拉力倾斜时，物体受力分析如图：
由，可知摩擦力为：，，代入数据为：，联立可得：，故C正确，ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
先对小滑块受力分析，根据共点力平衡条件求出支持力和拉力的表达式，再分析；然后对半圆柱体受力分析，得到摩擦力和支持力表达式后分析．
本题关键是先后对小滑块和半圆柱体受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解．
【解答】
物块缓慢下滑即平衡，始终沿圆弧的切线方向即始终垂直于圆柱面支持力的方向，因此总有
下滑过程中增大，因此增大， 减小，故A错误，B正确；
对半圆柱体分析，地面对半圆柱体的摩擦力
地面对半圆柱体的支持力
从接近到变化的过程中，摩擦力先增大后减小，支持力一直减小；故D正确，C错误。
故选BD．
10.【答案】
【解析】
【分析】
对于平衡类问题，一定要从受力分析的角度入手，因为物体在变化的过程中时刻保持平衡，因此可通过受力分析之后列出平衡方程进而判断力的大小变化。
本题主要考查物体受力平衡的分析，要能够熟练受力分析的步骤以及力的合成和分解原则。
【解答】
对物体受力分析可知，当使小球缓慢运动至虚线位置时，对受力分析可知，此时绳子的拉力增大，对受力分析可知，受到重力，绳子的拉力，以及斜面的摩擦力和支持力，假设斜面倾角为，绳子与斜面的夹角为，根据平衡可得：，；因此物块与斜面间的摩擦力变大，物块对斜面的压力变小，由于在变化的过程中时刻保持平衡，因此合外力为零保持不变，故AD正确，故BC错误。
故选AD。
11.【答案】
【解析】
【分析】
对挂钩受力分析，根据平衡条件结合几何关系列式求解；注意明确悬点从上移或下移，细线与杆的夹角不变；但杆左右移动时，细线与杆的夹角改变。
本题考查了共点力平衡的条件及其应用、物体弹力。本题关键根据几何关系，得到两种移动方式下，绳子与竖直方向的夹角的变化情况，然后根据共点力平衡条件列式分析。
【解答】
对挂钩受力分析，如图：
设挂钩为，设绳子总长为，两杆的距离为，从移到时，有：；
而，故，即悬点从移到或，细线与杆的夹角不变；根据平衡条件，有 ，得绳子张力也不变，故AB正确；
由上式可得：，则将杆移动到虚线位置时，减小，则角度变小，由，知绳子拉力变小，故C错误，D正确。
故选ABD。
12.【答案】
【解析】
【分析】先对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，其中支持力的方向不变，拉力方向改变，根据平衡条件并结合图示法分析支持力和拉力的变化情况；然后对球和滑块整体分析，根据平衡条件列式分析。
本题关键是采用整体法和隔离法，灵活地选择研究对象。
【解答】
A.设斜面倾角为，斜面对小球的支持力为，绳对小球的拉力为，小球的重力大小为，小滑块的重力大小为，竖直杆对小滑块的弹力大小为由于小滑块沿杆缓慢上升，所以小球沿斜面缓慢向上运动，小球处于动态平衡状态，受到的合力为零，作小球受力矢量三角形如图甲所示，绳对小球的拉力逐渐增大，A正确
B.斜面对小球的弹力逐渐减小，故小球对斜面的压力逐渐减小，B错误
将小球和小滑块看成一个整体，对其进行受力分析如图乙所示，由平衡条件可得，，因逐渐减小，所以逐渐减小，逐渐增大，C错误，D正确．
13.【答案】
【解析】
【分析】
绳子只能提供拉力，即可知道传感器对应的是表中力可以对结点进行受力分析，由竖直方向平衡条件解出；
本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除横杆自身重力对结果的影响。
本题考查了共点力平衡的条件及其应用、力的分解、力的合成与分解的运用；解题的关键是首先根据题意灵活选取研究对象，然后再进行受力分析，列出方程求解即可。
【解答】
由表格数据可知，都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故A传感器对应的是表中力；
对结点受力分析有，解得；
本实验中多次对传感器进行调零，为了消除横杆自身重力对结果的影响。
故填：；；。
14.【答案】解：点受到、绳的拉力和竖直绳的拉力，竖直绳的拉力等于物体的重力，等于，根据平行四边形定则可得，轻绳的拉力；轻绳上拉力为。
答：轻绳和所受的拉力各等于和。
【解析】对结点受力分析，根据共点力平衡，运用合成法求出两根绳子的拉力。
解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，注意掌握平行四边形的应用。
15.【答案】解： 若弹簧处于拉伸状态，则物体受力示意图为图
若弹簧处于压缩状态，则物体受力示意图为图．
当弹簧处于伸长状态，以为研究对象，
由平衡条件得到，细线对的拉力，则细线中的张力为。
对研究可得，地面对的支持力为，则对地面的压力大小等于。方向竖直向下；
当弹簧处于压缩状态，以为研究对象，
由平衡条件得到，细线对的拉力，则细线中的张力为
对研究可得，地面对的支持力为，则对地面的压力大小等于，方向竖直向下。
【解析】本题考查了受力分析与平衡条件，对物体正确受力分析、灵活应用平衡条件是解题的关键；解题时要注意讨论：弹簧的弹力为拉力与支持力两种情况，否则要出错。
分别对弹簧处于拉伸和压缩状态进行受力分析；
由题，已知弹簧的弹力大小为，而弹簧可能处于伸长状态，也可能处于压缩状态，分两种情况，分别对、研究，由平衡条件求出细线对的拉力和地面对的支持力。由牛顿第三定律可知，对地面的压力大小等于地面对的支持力大小。
16.【答案】对和进行受力分析如图所示：
当恰好要向下滑动时根据平衡条件，
有：，
对：
联立可以得到：；
剪断轻绳后对根据牛顿第二定律得到：
代入数据可以得到：
根据运动公式可以得到：
代入数据可以得到：
【解析】该题主要考查平衡条件应用、摩擦力、牛顿第二定律等相关知识。分析好物体受力情况和物理情景，灵活应用各相关公式是解决本题的关键。
第4页，共18页
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向成角且绷紧，小球处于静止状态，对小球施加的最小的力是
A.
B.
C.
D.
如图所示，斜面上的物块保持静止状态，下列结论正确的是
A. 物块所受的重力与弹力的合力方向垂直斜面向上
B. 斜面给物块的弹力与摩擦力的合力方向竖直向上
C. 物块所受重力、弹力、摩擦力的合力方向沿斜面向下
D. 物块所受重力、弹力、摩擦力中任两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相同
如图所示，斜面体静止在粗糙水平地面上。在的斜面上有一装有砂的小盒，恰好能沿斜面匀速下滑，则以下说法正确的是：
A. 若减少砂的质量，小盒将要加速下滑
B. 若增加砂的质量，小盒将要加速下滑
C. 若给小盒施加与斜面成的斜向下推力使小盒加速下滑，则地面对斜面体有向左的静摩擦力
D. 无论小盒在多大外力作用下做何运动，只要沿斜面下滑，地面对斜面体均无摩擦力作用
科技的发展正在不断地改变者我们的生活，图甲是一款放在水平桌面上的手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，支架斜面与水平面夹角为，若手机的重力为，下列说法正确的是
A. 手机受到的支持力大小为
B. 手机受到的摩擦力大小大于
C. 纳米材料对手机的作用力方向竖直向上
D. 纳米材料对手机的作用力大小为
如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向成角且绷紧，小球处于静止状态，对小球施加的最小的力是
A.
B.
C.
D.
如图所示，三个粗细均匀、完全相同的圆木，，堆放在水平地面上，处于静止状态，每个圆木的质量为，截面的半径为，三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角，若在地面上的两个圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为，则
A. 圆木间的弹力为
B. 每个圆木对地面的压力为
C. 地面上的、圆木各自受到地面的作用力等于
D. 地面与圆木间的动摩擦因数为
如图，通过细绳栓在一重物上的氢气球，在水平向右的风力作用下处于静止状态，细绳与竖直方向的夹角为。已知风力大小正比于风速，则当风速改变时，始终保持不变的是
A. 细绳与竖直方向的夹角
B. 细绳对重物的拉力
C. 地面对重物的摩擦力
D. 地面对重物的支持力
如图，一物块在水平拉力的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，若保持的大小不变，而方向与水平面成角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平地面上，一小物块从靠近半圆柱体顶点的点，在外力作用下沿圆弧缓慢下滑到点，此过程中始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态。下列说法中正确的是
A. 半圆柱体对小物块的支持力变大
B. 外力变大
C. 地面对半圆柱体的支持力先变大后变小
D. 地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小
如图所示，物块放置在固定斜面上，细绳跨过定滑轮，一端固定在物块上，另一端连着小球现给小球施加水平拉力，使小球缓慢运动至虚线位置，物块一直处于静止状态，下列说法正确的是
A. 物块与斜面间的摩擦力变大 B. 物块与斜面间的摩擦力变小
C. 物块对斜面的压力变大 D. 物块受到的合力不变
如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根竖直杆上的、两点，衣服处于静止状态，如果保持绳子端位置不变，将端分别移动到不同的位置，下列说法正确的是
A. 端移到位置时，绳子张力不变
B. 端移到位置时，绳子张力不变
C. 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变大
D. 端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置时，绳子张力变小
如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行现给小滑块施加一竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有
A. 轻绳对小球的拉力逐渐增大
B. 小球对斜劈的压力先减小后增大
C. 竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小
D. 对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大
三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）
如下图所示，某小组同学利用实验装置研究支架上力的分解．、为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．固定不动，通过光滑铰链连接长的杆．将细绳连接在杆右端点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：
测量绳子与水平杆的夹角
对两个传感器进行调零
用另一绳在点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数
取下钩码，移动传感器改变角
重复上述实验步骤，得到下表格：
根据表格，传感器对应的表中力为______选填“”或“”钩码质量为______保留位有效数字
本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是
A.因为事先忘记了调零
B.何时调零对实验结果没有影响
C.为了消除横杆自身重力对结果的影响
D.可以完全消除实验的误差
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
用轻绳和吊起一重的重物，两绳与竖直方向的夹角如图所示，请计算轻绳和所受的拉力各等于多少
如图所示，、两物体的重力分别是，．用细线悬挂在顶板上，放在水平地面上，两者之间用轻弹簧连接，系统位于同一竖直线上。若弹簧弹力大小为：
画出物体的受力示意图；
求细线中的张力、物体对地面的压力．
如图所示，固定在水平面上的三角形劈倾角，顶端固定有轻质光滑定滑轮，斜面上放置一质量为的物块可视为质点，通过平行斜面的轻绳跨过定滑轮系一质量为的小球，物块有沿斜面向下运动的趋势但恰好不下滑。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，取
物块与斜面间的动摩擦因数；
若剪断轻绳，物体经达到到斜面底端，求物块到达底端的距离多大？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的是物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值。
小球处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值。
【解答】
以小球为研究对象，分析受力，作出力的平行四边形如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得的最小值为，故C正确，ABD错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
对物体受力分析，明确其在重力、支持力与摩擦力的作用下保持平衡，根据平衡条件以及三力平衡时的结论进行分析，从而明确合力以及任意两力的合力的大小与方向．
【解答】
A、物体处于平衡状态；受重力、支持力及摩擦力的合力为零；因物体有向下运动的趋势，故摩擦力方向沿斜面向上，故物块所受的重力与弹力的合力方向沿斜面向下；故A错误；
B、斜面给物块的弹力与摩擦力的合力与重力大小相等，方向相反；故方向竖直向上；故B正确；
C、物块所受重力、弹力、摩擦力的合力为零；故C错误；
D、由于物体处于平衡状态；故物块所受重力、弹力、摩擦力中任两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反；故D错误；
故选：。
3.【答案】
【解析】
【分析】
滑块原来恰好沿斜面匀速下滑，合力为零，由平衡条件得到重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力的关系，得到动摩擦因数当加外力时，分析物体所受的合力情况，判断运动情况．
【解答】
设斜面的倾角为，装有砂的小盒的质量为。原来恰好沿斜面匀速下滑，合力为零，则有，减少或增加砂的质量，小盒任然匀速下滑 ，故AB错误；
当加推力后，根据滑动摩擦定律，支持力和滑动摩擦力同比增加，故其合力的方向不变，根据牛顿第三定律，滑块对斜面体的压力和滑动摩擦力的合力方向也不变，竖直向下故斜面体相对与地面无运动趋势，静摩擦力仍然为零故 C错误，D正确。
故选D．
本题关键对滑块受力分析后根据平衡条件得到支持力和摩擦力的合力方向，然后根据牛顿第三定律得到滑块对斜面体的作用力的合力方向，当压力增加后，滑动摩擦力也增加，但两个力的合力方向不变．
4.【答案】
【解析】
【分析】
手机处于静止状态，受力平衡，对手机受力分析，根据平衡条件分析即可。
本题是共点力平衡问题，关键要掌握平衡条件的推论，灵活运用正交分解法，分析力之间的关系，要求同学们能从题目中获取有效信息。
【解答】
A.手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有，支持力大于，故A错误；
B.在平行支架斜面方向，根据平衡条件有；故B错误；
手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，竖直向上，故C正确，D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查的是物体平衡中极值问题，关键是确定极值条件，本题采用图解法得到力最小的条件，也可以运用数学函数法求解极值。
小球处于静止，受力平衡，分析受力情况，用作图法得出对小球施加的力最小的条件，再由平衡条件求出力的最小值。
【解答】
以小球为研究对象，分析受力，作出力的平行四边形如图，根据作图法分析得到，当小球施加的力与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得的最小值为，故C正确，ABD错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
对进行受力分析，处于平衡状态，合力为零，根据平衡条件求出、之间的弹力大小，对受力分析，根据处于静止状态分析与地面间是否有摩擦力，根据对称性可知，的受到的摩擦力大小相等，方向相反，对受力分析求解摩擦力，受到的是静摩擦力，根据静摩擦力小于等于滑动摩擦力求解动摩擦因数。
本题考查了力的合成与分解的运用，关键在于灵活选取研究对象受力分析，根据平衡条件解答。
【解答】
A.对进行受力分析，如图所示：
处于平衡状态，合力为零，则有：
解得：，故A错误；
B.对整体受力分析，受到重力、地面的支持力、受到的向右的摩擦力和受到的向左的摩擦力，由对称性可知，竖直方向：，故B错误；
C.对研究，地面对的作用力等于地面对的支持力与地面对摩擦力的合力，大于，故C错误；
D.根据对称性可知，受到的摩擦力与受到的摩擦力大小相等，对根据平衡条件得：，所以地面对的摩擦力大小为，
根据摩擦力的公式：，所以：，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：、对气球受力分析，受重力、浮力、细线的拉力和水平风力，如图所示，根据平衡条件，有：
解得：
由式，拉力随着风力的增加而增加，而细线对物体的拉力等于细线对气球的拉力，故B错误；
由式，细绳与竖直方向的夹角随着风力的增加而增加，故A错误；
、对气球和重物整体受力分析，受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力，根据平衡条件，有：
由式，地面对重物的支持力不变，故C错误；
由式，地面对重物的摩擦力随着风力的变化而变化，故D正确。
故选：。
对气球和重物整体受力分析，受重力、浮力、支持力、风力和摩擦力，根据平衡条件判断摩擦力支持力的情况；对气球受力分析，受重力、浮力、细线的拉力和水平风力，根据平衡条件判断细线的拉力情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
8.【答案】
【解析】
【分析】
拉力水平时，二力平衡；拉力倾斜时，物体匀速运动，依然是平衡状态，根据共点力的平衡条件解题。
本题考查了共点力的平衡，解决本题的关键是把拉力进行分解，然后列平衡方程。
【解答】
当拉力水平时，物体匀速运动，则拉力等于摩擦力，即：；当拉力倾斜时，物体受力分析如图：
由，可知摩擦力为：，，代入数据为：，联立可得：，故C正确，ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
先对小滑块受力分析，根据共点力平衡条件求出支持力和拉力的表达式，再分析；然后对半圆柱体受力分析，得到摩擦力和支持力表达式后分析．
本题关键是先后对小滑块和半圆柱体受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解．
【解答】
物块缓慢下滑即平衡，始终沿圆弧的切线方向即始终垂直于圆柱面支持力的方向，因此总有
下滑过程中增大，因此增大， 减小，故A错误，B正确；
对半圆柱体分析，地面对半圆柱体的摩擦力
地面对半圆柱体的支持力
从接近到变化的过程中，摩擦力先增大后减小，支持力一直减小；故D正确，C错误。
故选BD．
10.【答案】
【解析】
【分析】
对于平衡类问题，一定要从受力分析的角度入手，因为物体在变化的过程中时刻保持平衡，因此可通过受力分析之后列出平衡方程进而判断力的大小变化。
本题主要考查物体受力平衡的分析，要能够熟练受力分析的步骤以及力的合成和分解原则。
【解答】
对物体受力分析可知，当使小球缓慢运动至虚线位置时，对受力分析可知，此时绳子的拉力增大，对受力分析可知，受到重力，绳子的拉力，以及斜面的摩擦力和支持力，假设斜面倾角为，绳子与斜面的夹角为，根据平衡可得：，；因此物块与斜面间的摩擦力变大，物块对斜面的压力变小，由于在变化的过程中时刻保持平衡，因此合外力为零保持不变，故AD正确，故BC错误。
故选AD。
11.【答案】
【解析】
【分析】
对挂钩受力分析，根据平衡条件结合几何关系列式求解；注意明确悬点从上移或下移，细线与杆的夹角不变；但杆左右移动时，细线与杆的夹角改变。
本题考查了共点力平衡的条件及其应用、物体弹力。本题关键根据几何关系，得到两种移动方式下，绳子与竖直方向的夹角的变化情况，然后根据共点力平衡条件列式分析。
【解答】
对挂钩受力分析，如图：
设挂钩为，设绳子总长为，两杆的距离为，从移到时，有：；
而，故，即悬点从移到或，细线与杆的夹角不变；根据平衡条件，有 ，得绳子张力也不变，故AB正确；
由上式可得：，则将杆移动到虚线位置时，减小，则角度变小，由，知绳子拉力变小，故C错误，D正确。
故选ABD。
12.【答案】
【解析】
【分析】先对小球受力分析，受重力、支持力和细线的拉力，其中支持力的方向不变，拉力方向改变，根据平衡条件并结合图示法分析支持力和拉力的变化情况；然后对球和滑块整体分析，根据平衡条件列式分析。
本题关键是采用整体法和隔离法，灵活地选择研究对象。
【解答】
A.设斜面倾角为，斜面对小球的支持力为，绳对小球的拉力为，小球的重力大小为，小滑块的重力大小为，竖直杆对小滑块的弹力大小为由于小滑块沿杆缓慢上升，所以小球沿斜面缓慢向上运动，小球处于动态平衡状态，受到的合力为零，作小球受力矢量三角形如图甲所示，绳对小球的拉力逐渐增大，A正确
B.斜面对小球的弹力逐渐减小，故小球对斜面的压力逐渐减小，B错误
将小球和小滑块看成一个整体，对其进行受力分析如图乙所示，由平衡条件可得，，因逐渐减小，所以逐渐减小，逐渐增大，C错误，D正确．
13.【答案】
【解析】
【分析】
绳子只能提供拉力，即可知道传感器对应的是表中力可以对结点进行受力分析，由竖直方向平衡条件解出；
本实验中多次对传感器进行调零，是为了消除横杆自身重力对结果的影响。
本题考查了共点力平衡的条件及其应用、力的分解、力的合成与分解的运用；解题的关键是首先根据题意灵活选取研究对象，然后再进行受力分析，列出方程求解即可。
【解答】
由表格数据可知，都是正值，传感器受到的都是拉力，因绳子只能提供拉力，故A传感器对应的是表中力；
对结点受力分析有，解得；
本实验中多次对传感器进行调零，为了消除横杆自身重力对结果的影响。
故填：；；。
14.【答案】解：点受到、绳的拉力和竖直绳的拉力，竖直绳的拉力等于物体的重力，等于，根据平行四边形定则可得，轻绳的拉力；轻绳上拉力为。
答：轻绳和所受的拉力各等于和。
【解析】对结点受力分析，根据共点力平衡，运用合成法求出两根绳子的拉力。
解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡进行求解，注意掌握平行四边形的应用。
15.【答案】解： 若弹簧处于拉伸状态，则物体受力示意图为图
若弹簧处于压缩状态，则物体受力示意图为图．
当弹簧处于伸长状态，以为研究对象，
由平衡条件得到，细线对的拉力，则细线中的张力为。
对研究可得，地面对的支持力为，则对地面的压力大小等于。方向竖直向下；
当弹簧处于压缩状态，以为研究对象，
由平衡条件得到，细线对的拉力，则细线中的张力为
对研究可得，地面对的支持力为，则对地面的压力大小等于，方向竖直向下。
【解析】本题考查了受力分析与平衡条件，对物体正确受力分析、灵活应用平衡条件是解题的关键；解题时要注意讨论：弹簧的弹力为拉力与支持力两种情况，否则要出错。
分别对弹簧处于拉伸和压缩状态进行受力分析；
由题，已知弹簧的弹力大小为，而弹簧可能处于伸长状态，也可能处于压缩状态，分两种情况，分别对、研究，由平衡条件求出细线对的拉力和地面对的支持力。由牛顿第三定律可知，对地面的压力大小等于地面对的支持力大小。
16.【答案】对和进行受力分析如图所示：
当恰好要向下滑动时根据平衡条件，
有：，
对：
联立可以得到：；
剪断轻绳后对根据牛顿第二定律得到：
代入数据可以得到：
根据运动公式可以得到：
代入数据可以得到：
【解析】该题主要考查平衡条件应用、摩擦力、牛顿第二定律等相关知识。分析好物体受力情况和物理情景，灵活应用各相关公式是解决本题的关键。
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