3.5共点力的平衡课时练习—湖南省邵阳市武冈市展辉学校2020-2021学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（word含答案）

湖南武冈市展辉学校2020-2021学年高一物理
第三章相互作用——力第5节共点力的平衡课时练习
（人教版Word版，含答案）
一、单选题
1．如图，用水平力F将重力等于G的木块压在竖直墙面上，使木块静止．下列判断正确的是
A．由于木块静止，所以 F＝G
B．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于mg
C．减小压力F，墙和木块间的静摩擦一定减小
D．增大压力F，墙和木块间的静摩擦力不变
2．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的，一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为=60°，则两小球的质量比为（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，下列四个图中，所有的球都是相同的，且形状规则质量分布均匀．甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触，丁球用两根轻质细线吊在天花板上，且其中右侧一根线是沿竖直方向．关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是
A．甲球受到两个弹力的作用
B．乙球受到两个弹力的作用
C．丙球受到两个弹力的作用
D．丁球受到两个弹力的作用
4．如图所示，用绳索将重球挂在墙上，不考虑墙的摩擦。如果把绳的长度增加一些，则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是（　　）
A．F1增大，F2减小 B．F1减小，F2增大
C．F1和F2都减小 D．F1和F2都增大
5．如图物体A、B相互叠加，分别在水平面和斜面上一起做匀速或变速直线运动，则A、B间不存在摩擦力的是（　　）
A．图①和图③ B．图①和图② C．只有图③ D．只有图①
6．在如图所示装置中，轻杆一端固定着一个质量可以忽略不计的定滑轮，两物体质量分别为m1、m2，轻绳一端固定于a点，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，动滑轮质量和一切摩擦不计．整个装置稳定时下列说法正确的是（ ）
A．α可能大于β
B．m1一定大于m2
C．m1可能大于2m2
D．轻杆受到绳子的作用力
7．如图所示为武警战士用头将四块砖顶在墙上苦练头功的照片．假设每块砖的质量均为m，砖与墙面、砖与头间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．要使砖恰好静止不动，则武警战士的头对砖施加的水平力为(　　)
A． B．
C． D．
8．如图所示，竖直墙上连有细绳AB，轻弹簧的一端与B相连，另一端固定在墙上的C点．细绳BD与弹簧拴接在B点，现给BD一水平向左的拉力F，使弹簧处于伸长状态，且AB和CB与墙的夹角均为45°．若保持B点不动，将BD绳绕B点沿顺时针方向缓慢转动，则在转动过程中BD绳的拉力F变化情况是（ ）
A．变小 B．变大
C．先变小后变大 D．先变大后变小
9．用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（取）
A． B． C． D．
10．用两段等长的轻质细线将甲、乙两个小球连接并悬挂于O点，如图甲所示，小球甲受到水平向右的力3F的作用，小球乙受到水平向左的力F的作用，平衡时细线都被拉紧，则系统平衡时两球的位置情况如图乙所示，则a、b两球质量之比为（　　）
A．1:1 B．1:2 C．2:1 D．2:3
11．如图所示，一个大人拉着载有两个小孩的小车（其拉杆可自由转动）沿水平地面匀速前进，则下列说法正确的是（　　）
A．拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力
B．拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小
C．拉力与摩擦力的合力方向竖直向上
D．小孩和车所受的合力方向向前
二、多选题
12．如图所示，将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁，开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 （ ）
A．大小不变 B．方向改变
C．仍然为零 D．方向向右
13．关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是
A．合力大小随它们之间的夹角的减小而增大
B．两个分力的大小同时增加10N，合力大小随之增加10N
C．合力的大小可能小于任何一个分力
D．合力的大小不可能小于分力中最小者
14．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，已知A的圆半径为球B的半径的3倍，球B所受的重力为G，整个装置处于静止状态。设墙壁对B的压力为F1，A对B的支持力为F2，则若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则F1、F2的变化情况分别是（　　）
A．F1减小 B．F1增大 C．F2增大 D．F2减小
15．不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上点，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从水平面上的点移至点后，A、B仍保持静止，下列说法正确的是（　　）
A．B与水平面间的摩擦力减小 B．水平面对B的弹力增大
C．悬于墙上的绳所受拉力减小 D．A、B静止时，图中、两角始终相等
三、填空题
16．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长，它们的下端平齐并固定，另一端自由，如图甲所示。当砝码盘放在弹簧上端压缩此组合弹簧时，测得此弹簧的压缩量；将砝码放在砝码盘上并记录弹簧的压缩量，多次测得砝码质量与对应弹簧压缩量并描绘出的关系图像如图乙所示。已知重力加速度，则大弹簧的劲度系数_____，小弹簧的劲度系数后___，砝码盘的质量___（结果均保留2位有效数字）
17．如图所示，绳AB和BC悬挂一物体，物重100N，BC绳与天花板夹角60°，AB绳与竖直墙垂直，则重物处于静止状态时，BC绳的拉力T1= ____N，AB绳的拉力T2= ____N．（可用根号表示）
四、解答题
18．如图，两人用同样大小的力共提一桶水，两人手臂间的夹角大些省力，还是小些省力？请通过推导得出你的结论。
19．物体做匀加速直线运动，它在第内和第内的位移分别是和，则
(1)质点运动的加速度为多少？
(2)前内的平均速度为多少？
参考答案
1．D
【详解】
ACD．对物体受力分析，受推力F、重力G，由于物体保持静止，处于平衡状态，合力为零，故受墙壁对其垂直向外的支持力N，还有竖直向上的静摩擦力f，根据平衡条件，有
F=N
f=G
即静摩擦力与重力平衡，与推力无关，重力与F也无关，故AC错误，D正确；
B．若撤去F，木块沿墙壁下滑时，木块受滑动摩擦力大小等于0，选项B错误．
2．D
【详解】
质量为的小球受到重力和细线的拉力，处于平衡状态，则由二力平衡条件得
以质量为的小球为研究对象，受力分析如图所示，以的方向为轴，以垂直于的方向为轴建立平面直角坐标系。与的夹角为60°， 与轴成30°角。
得
故D正确，ABC错误。
故选D。
3．C
【详解】
A.甲球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，斜面没有给其弹力，如果有弹力，则甲球不会静止，故只有一个弹力；故A错误．
B.乙球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，与乙接触的球不会给乙弹力，如果有弹力，则乙球不会静止，故B错误．
C.丙球受重力，圆面给它的指向圆心的弹力和与它接触的小球给它的沿他们圆心连线向左的弹力，如果它接触的小球不给它沿他们圆心连线向左的弹力，则丙球不能保持静止状态．故丙球受两个弹力的作用，故C正确．
D.丁球受重力和绳子给它的竖直向上的拉力，倾斜的绳子不会给它拉力的作用，如果有弹力，则小球不能保持平衡状态，故丁球只受一个向上的弹力，故D错误．
4．C
【详解】
以小球为研究对象，分析受力如图。设绳子与墙的夹角为θ，由平衡条件得
，
根据牛顿第三定律
，
把绳的长度增大，θ减小，cosθ增大，tanθ减小，则F1和F2都减小，故选C。
5．D
【详解】
图①中，AB一起匀速运动，A受到重力和支持力处于平衡状态，作匀速直线运动．若受到B对A的摩擦力则A不能平衡，所以图①中AB间不存在摩擦力；
图②中，AB一起匀减速运动，竖直方向上 A受到重力和支持力，水平方向上，A做匀减速运动，则存在B对A向左的摩擦力，所以图②中AB间存在摩擦力；
图③中，AB一起做匀速运动，A受到重力和支持力、拉力F以及B对A向左的摩擦力处于平衡状态，作匀速直线运动，所以图③中AB间存在摩擦力。
故选D。
6．D
【分析】
对m1分析可知绳子的拉力大小，对滑轮分析，由于滑轮放在一根绳子上，绳子两端的张力相等，故可知两绳子和竖直方向上的夹角相等，由共点力的平衡关系可得出两质量的关系．
【详解】
对m2分析可知，m2受拉力及本身的重力平衡，故绳子的拉力等于m2g； 对于动滑轮分析，由于滑轮跨在绳子上，故两端绳子的拉力相等，它们的合力一定在角平分线上；由于它们的合力与m1的重力大小相等，方向相反，故合力竖直向上，故两边的绳子与竖直方向的夹角α和β相等；故A错误；由以上可知，两端绳子的拉力等于m2g，而它们的合力等于m1g，因互成角度的两分力与合力组成三角形，故可知2m2g＞m1g，即m1一定小于2m2．但是m1不一定大于m2，故BC错误．轻杆受到绳子的作用力等于两边绳子的合力，大小为，选项D正确；故选D．
【点睛】
本题要注意题目中隐含的信息，记住同一绳子各部分的张力相等，即可由几何关系得出夹角的关系；同时还要注意应用力的合成的一些结论．
7．B
【详解】
以四块砖为研究对象，进行受力分析，砖恰好静止不动，则砖所受到墙壁和头顶的摩擦力的合力刚好与其重力相等，即：
，又
联立两式可得：
即武警战士施加的水平力为
A. 与分析不符，A错误
B. 与分析相符，B正确
C. 与分析不符，C错误
D. 与分析不符，D错误
8．A
【详解】
要保持B点的位置不变，BD绳向上转动的角度最大为450，由于B点的位置不变，因此弹簧的弹力不变，由图解可知，AB绳的拉力减小，BD绳的拉力也减小，故A正确；BCD错误；故选A
9．A
【分析】
本题考查力的合成与分解的运用；共点力平衡的条件及其应用．
【详解】
一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大，因而当绳子拉力达到F=10N的时候，绳子间的张角最大，为120°，此时两个挂钉间的距离最大；画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力如图．
绳子与竖直方向的夹角为：θ=60°，绳子长为：L0=1m，则有：mg=2Fcosθ，两个挂钉的间距离：L＝，解得：L=m
10．A
【详解】
a受到3F水平向右的力，b受到F的水平向左的力，以整体为研究对象，分析受力如图：
设Oa绳与竖直方向的夹角为α，则由平衡条件得：；以b球为研究对象，受力如图．
设ab绳与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得：；由几何关系得到：α=β；联立解得：ma=mb．故A正确，BCD错误；故选A．
【点睛】
本题考查共点力作用下物体的平衡问题，采用隔离法和整体法，由平衡条件分析物体的状态，考查灵活选择研究对象的能力．
11．C
【详解】
A．据题意，拉力的水平分力和摩擦力力的合力才是小车和孩子所受合力，A错误；
B．拉力与摩擦力以及支持力的合力与重力平衡，即拉力与摩擦力以及支持力的合力大小与重力大小相等，故B错误；
C．拉力与摩擦力的合力和重力与支持力的合力等大反向，而重力与支持力的合力沿竖直向下，所以拉力与摩擦力的合力竖直向上，C正确；
D．匀速前进，合力为零，D错误；
故选C。
12．AD
【详解】
初始状态，a在水平方向上受绳子拉力、弹簧的弹力还有摩擦力处于平衡，b受弹簧的弹力和绳子的拉力处于平衡，右侧细绳剪断的瞬间，弹簧的弹力不变，a仍然受三个力作用，摩擦力的大小和方向不变，而b受到向左的弹力，将受到向右的摩擦力，故选AD。
13．AC
【详解】
根据力的合成法则，可知合力大小随两分力间夹角的减小而增大，夹角增大而减小，故A正确；F1、F2同时增加10N，根据平行四边形定则合成之后，合力的大小增加不一定是10N，故B错误；合力与几个分力共同作用的效果相同，但合力的大小不一定大于任何一个分力的大小，可以小于分力，也可以等于分力，故C正确，D错误．所以AC正确，BD错误．
14．AD
【详解】
先根据平衡条件和画出如图所示的矢量三角形
在θ角减小的过程中，从图中可直观地看出，F1、F2都会减小，故选AD。
15．AD
【分析】
由题可知本题考查力的平衡。
【详解】
AB．对A分析，由于A静止，故绳子的拉力等于A的重力；绳子对B的拉力也保持不变，等于A的重力。对B分析，B向左移动时，绳与水平面的夹角变大，绳拉力的水平分量减小，而水平方向B受力平衡，则摩擦力减小。绳拉力的竖直分量变大，则水平面对B的弹力减小，故A正确，B错误；
C．由于滑轮两侧的绳夹角减小，而两拉力不变，故悬于墙上的绳子的拉力将变大，C错误；
D．因滑轮两侧的绳子的拉力相等，而拉滑轮的力与两段绳子的力的合力大小相等，则拉滑轮的力应在这两段绳子拉力的角平分线上，故、始终相等，故D正确。
故选AD。
16． 0.050kg
【详解】
[1][2][3]大弹簧的劲度系数
解得
所以
17．T1=N T2=N
【详解】
对物体受力分析如图：
根据共点力平衡条件，有：，．
18．见解析
【详解】
两人用同样大小的力F共提一桶重为G的水时，两力F的合力与重力G平衡，设两力F的夹角为，如图所示
可得
故两人手臂间的夹角小些，大些，故力F就小些，较为省力。
19．（1） （2）
【详解】
(1)根据，
解得；
(2)第内的位移为，有：
代人数据得：.
前内的位移为
，
则前内的平均速度为
.