3.5共点力的平衡 课后练习 (Word版含答案)

第三章相互作用--力第五节共点力的平衡高一物理上学期必修第一册课后练习能力提升（人教版2019）
练习
一、单选题，共11小题
1．如图所示，质量为M=5kg、倾角为θ=30°的斜面B放在水平面上，质量为m=1kg的物体A放在斜面上，斜面与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，若A、B均处于静止状态，B对A的摩擦力大小和水平面对B的摩擦力大小分别为（取g=10m/s2）（ ）
A．5N；0 B．5N；0
C．5N；2.5N D．5N；2.5N
2．重10N的物体放置在粗糙水平地面上．当其受到2N的水平拉力作用时仍保持静止，此时物体所受摩擦力的大小为（　　）
A．12N B．10N C．8N D．2N
3．如图所示，轻质弹簧的劲度系数k＝500N/m，质量m＝1kg的小球悬挂在弹簧下端并处于静止状态．取g＝10m/s2，此时弹簧的形变量为（弹簧处于弹性限度内）（　　）
A．0.01m B．0.02m C．0.05m D．0.1m
4．如图，轻质弹簧的左端与墙面相连，右端与一质量kg的物块相连。物块与水平面之间的动摩擦因数。现给物块施加一个水平向右的恒力N，物块仅能在之间静止，若之间距离为0.05 m。最大静摩擦力视为滑动摩擦力，重力加速度。则下列说法正确的是（　　）
A．弹簧原长位置在A点右侧 B．弹簧原长位置在之间
C．弹簧劲度系数N/m D．弹簧劲度系数N/m
5．如图所示，在粗糙的水平面上放一质量为2kg的物体，现用的力，斜向下推物体，力F与水平面成角，物体与水平面之间的滑动摩擦系数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，则（　　）
A．物体对地面的压力为20N B．物体所受的摩擦力为14.5N
C．物体所受的摩擦力为 D．物体将向右匀速运动
6．如图甲所示为架设在山坡上高压电线塔，由于相邻两高压塔距离较远，其间输电导线较粗，导线较重，导致平衡时导线呈弧形下垂。若其中两相邻高压塔A、B之间一条输电线平衡时呈弧形，下垂最低点为C，输电线粗细均匀，已知弧线BC的长度大于AC的长度，一维修工人悬挂在C无接触作业，则（　　）
A．增大AB之间的距离，BC与AC拉力的合力变大
B．增加电线的长度，电线对工作人员的拉力增大
C．提高A点的高度，工作人员将向B点移动
D．调换质量更大的工作人员，C点的位置不变
7．一把雨伞斜靠在走廊的墙边，伞所在的竖直平面与墙壁垂直，如图所示下列关于伞受力情况判断正确的是（　　）
A．地面对伞的弹力一定垂直于地面向上
B．伞与墙壁夹角越小，墙壁对伞的弹力就越大
C．地面和墙壁可能对伞均没有摩擦力作用
D．雨天，雨水使地面湿滑，地面对伞的摩擦力减小
8．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态。如图所示是这个装置的纵截面图。若用外力使MN保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止。在此过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．MN对Q的弹力先减小后增大 B．地面对P的摩擦力逐渐减小
C．P、Q间的弹力逐渐增大 D．Q所受的合力逐渐增大
9．如图所示，细绳一端固定在A点，另一端跨过与A等高的光滑定滑轮B后悬挂一个砂桶Q（含砂子）。现有另一个砂桶P（含砂子）通过光滑挂钩挂在A、B之间的细绳上，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB=120°，下列说法正确的是（　　）
A．若只增加Q桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变
B．若只减小P桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变
C．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后P桶位置不变
D．若在两桶内减小相同质量的砂子，再次平衡后Q桶位置上升
10．如图所示，有5 000个质量均为m的小灯珠，将它们用长度相等的轻导线依次连接，再将其左端固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小灯珠静止。若连接天花板的导线与水平方向的夹角为45°。则第2020个小球与2021个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于（　　）
A． B． C． D．
11．静止在地面上的半圆柱体P和竖直挡板之间夹着质量为m的光滑圆柱体Q，截面如图所示，Q的圆心恰好在P左边缘的正上方，已知P的半径是Q的二倍，重力加速度为g，则地面对P的摩擦力大小为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题，共4小题
12．《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领，智能机器制造是一个重要方向，其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示，一机械臂铁夹竖直夹起一个金属小球，小球在空中处于静止状态，铁夹与球接触面保持竖直，则（　　）
A．若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力变大 B．小球受到的摩擦力与重力大小相等
C．机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下 D．若铁夹水平移动，小球受到的摩擦力变大
13．建筑工地上，工人用滑轮来提升物体，如图所示，工人的质量为M，物体的质量为m，且，若不计绳与滑轮的摩擦，则当人拉着绳向右跨出一步后，人和物体仍保持静止，则下列说法正确的是（　　）
A．人对绳的拉力增大 B．人对地面的作用力增大
C．地面对人的支持力增大 D．地面对人的摩擦力增大
14．如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动，m1在地面，m2在空中。此时，力F与水平方向成θ角，弹簧中弹力大小为F1，弹簧轴线与水平方向的夹角为α，m1受地面的摩擦力大小为f，则下列正确的是（　　）
A．θ一定大于α B．θ可能等于α
C．F一定大于F1 D．F一定大于f
15．如图，用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置，直径竖直，O为圆心，最高点B处固定一光滑轻质滑轮，质量为m的小环A穿在半圆环上。现用细线一端拴在A上，另一端跨过滑轮用力F拉动，使A缓慢向上移动。小环A及滑轮B大小不计，在移动过程中，关于拉力F以及半圆环对A的弹力FN的说法正确的是（　　）
A．FN逐渐变小 B．FN大小不变
C．FN的方向背离圆心 D．F逐渐变大
三、填空题，共2小题
16．静止在粗糙水平地面上的物体，不跟其他物体接触，受到的力有___________。
17．用手竖直握着一个圆柱形玻璃瓶使其保持静止，如果用更大的力握住玻璃瓶，则玻璃瓶受到的摩擦力大小将________（选填“变大”“不变”或“变小”），现改为使玻璃瓶随手一起竖直向上匀速运动，则玻璃瓶受到的摩擦力方向为________。
四、解答题，共2小题
18．如图所示，物体通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为，轻绳水平且与物体相连，整个装置处于静止状态。已知，，与间动摩擦因数，与地面间动摩擦因数，轻绳与竖直方向的夹角，三段轻绳能承受的最大拉力均为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知，，，取。求：
（1）若，整个装置处于静止状态，轻绳、受到的拉力是多大？
（2）为使整个装置保持图示结构不变，物体质量最大不能超过多少？（可以保留分数）
19．如图所示，倾角为30°的斜面体静止在粗糙的水平面上，一质量为m、可看成质点的光滑小球在不可伸长的轻绳拉力的作用下静止在斜面上。已知轻绳与斜面间的夹角也为30°，重力加速度为，求：
（1）轻绳对小球的拉力的大小；
（2）水平面对斜面体的摩擦力的大小。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
物体A处于平衡状态，沿斜面方向满足
即B对A的摩擦力大小为5N，把A、B当成整体，只受到整体重力和地面支持力作用，水平方向没有运动趋势，没有受到地面的静摩擦力，即水平面对B的摩擦力大小为零。
故选A。
2．D
【详解】
物体在水平方向受到拉力和摩擦力作用处于静止状态，则摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，即
f=F=2N
故选D。
3．B
【详解】
小球处于静止状态，则有
mg=kx
代入数据，可得
故选B。
4．C
【详解】
AB．设向右为正，水平方向上物块受F、摩擦力、弹簧弹力。物块静止，合力为零，A、B 为临界点，这两点均为最大静摩擦力，即有
A点摩擦力向左，即
弹簧弹力向左；B点摩擦力向右，则有
弹簧弹力向左，A点、B点弹簧均处于拉伸状态，弹簧原长位置在A点左侧，AB错误；
CD．由于
联立解得
k=200N/m
D错误，C正确。
故选C。
5．B
【详解】
A．物体的受力如图所示：
在竖直方向，由共点力平衡条件和力的分解，可得
可得
由牛顿第三定律知，物体对地面的压力为
故A错误；
BCD．物体的最大静摩擦力
因为
所以物体处于运动状态，所受的摩擦力为
合力不为零，物体不能匀速运动，故B正确，CD错误；
故选B。
6．C
【详解】
A．由平衡条件可知，BC与AC拉力的合力等于输电导线及维修工人的重力，故保持不变，A错误；
B．电线对工作人员的拉力的合力等于该工作人员的重力，故保持不变，B错误；
C．提高A点的高度，工作人员的重力不变，受力情况与没提高之前一样，如图所示，可知工作人员将向B点移动，C正确；
D．调换质量更大的工作人员，由于重力增大，两线的合力要增大，故夹角减小，可知C点的位置会下降，D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．弹力与接触面垂直，则地面对伞的弹力一定垂直于地面向上，选项A正确；
B．伞与墙壁夹角越小，墙壁对伞的弹力就越小；当雨伞和墙壁平行时，墙壁对雨伞支持力为零，选项B错误；
C．当雨伞倾斜时，墙壁对雨伞一定有弹力，此时地面对伞一定有摩擦力作用，选项C错误；
D．雨伞度地面的摩擦力大小取决于雨伞的重力和雨伞的倾角，雨天，雨水使地面湿滑，地面对伞的摩擦力不变，只是地面与雨伞之间的最大静摩擦力减小，选项D错误。
故选A。
8．C
【详解】
对Q进行受力分析
物体Q受到MN的弹力、物体P对Q的弹力，物体Q的重力G，处于平衡状态，所以与的合力与重力G是一对平衡力，且大小和方向都不变，根据平衡条件得
当挡板MN保持竖直缓慢向右移动时，增大，不变，可得和均增大：
A．MN对Q的弹力即，挡板MN竖直缓慢向右移动时，力增大，故A错误；
B．物体P始终保持静止，说明所受合力为零，物体P在水平方向上仅受到地面的摩擦力和Q的在水平方向上的弹力。当挡板MN竖直缓慢向右移动时，物体Q对物体P的弹力增大，角度变大，水平分力变大，所以地面对物体P的摩擦力增大，故B错误；
C．挡板MN竖直缓慢向右移动时，力增大，所以P、Q间的弹力会增大，故C正确；
D．物体Q始终处于平衡状态，所受合力为零，大小不变，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．对砂桶Q受力分析，可得绳子的拉力为
砂桶P分析，由平衡条件可得
联立解得
根据
，
若只增加Q桶中的砂子，F增大，所以增大，再次平衡后P桶位置上升，则A错误；
B．根据
，
若只减小P桶中的砂子，则F保持不变，所以增大，再次平衡后P桶位置上升，则B错误；
C．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后P桶位置不变，所以C正确；
D．若在两桶内减小相同质量的砂子，再次平衡后Q桶位置不变，所以D错误；
故选C。
10．A
【详解】
以5000个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图1所示，根据平衡条件得
F=5000mg
再以2021个到5000个小球共2980个小球组成的整体为研究对象，分析受力情况，如图2所示，则有
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
对圆柱体Q受力分析，受到重力mg、挡板MN的支持力N1和P对Q的支持力N2，如图
由题知，P的半径是Q的二倍，根据几何关系可得
故
则
根据平衡条件，得
以PQ整体为研究对象，受总重力、挡板MN的支持力N1，地面的支持力N3，地面的静摩擦力f，如图
根据共点力平衡条件，有
故选B。
12．BC
【详解】
AB．对小球受力分析可知，小球受重力、两侧铁夹的压力以及摩擦力作用，根据平衡条件可知，小球在竖直方向上受到的摩擦力与重力大小相等，方向相反，若增大铁夹对小球的压力，小球受到的摩擦力仍等于重力，大小不变，故A错误，B正确；
C．根据牛顿第三定律可知，机械手臂受到的摩擦力方向竖直向下，故C正确；
D．若水平移动铁夹，由于小球在竖直方向上受力始终平衡，所以摩擦力不变，故D错误。
故选BC。
13．BCD
【详解】
A．物体始终处于静止状态，所以绳子对物体的拉力始终等于mg，A错误；
B．地面对人的作用力即摩擦力与支持力的合力，由于f和N都是增大的，所以地面对人的作用力也是增大的，B正确。
CD．对人受力分析并正交分解如图：
由平衡条件得
当人拉着绳向右跨出一步后， 将变小
所以
会变大；又
故也将变大。
CD正确。
故选BCD。
14．ACD
【详解】
m2受三力平衡：m2g、F、F1，根据平衡条件知，F的水平分力与F1的水平分力大小相等，即
Fx=Fcosθ=F1cosα=Fx1
F的竖直分力比F1的竖直分力大，即
Fy=Fsinθ=F1sinα＋m2g=Fy1＋m2g
根据
F合=
Fx=Fx1
Fy>Fy1
所以
F>F1
根据
tanθ=
tanα=
所以
θ>α
根据整体法得
Fcosθ=f
所以
F>f
故选ACD。
15．BC
【详解】
在物块缓慢向上移动的过程中，小圆环A处于三力平衡状态，根据平衡条件知mg与FN的合力与FT等大反向共线，做出mg与FN的合力，如图，由三角形相似得
AB变小，BO不变，则F变小
AO、BO都不变，则FN不变，方向始终背离圆心，AD错误，BC正确。
故选BC。
16．重力和地面对物体的支持力
【详解】
由平衡条件可知，物体只受到竖直向下的重力和地面对物体竖直向上的支持力的作用。
17．不变 竖直向上
【详解】
[1][2]手竖直握着一个圆柱形玻璃瓶使其保持静止，则重力和手对瓶子的摩擦力平衡，即f=mg，如果用更大的力握住玻璃瓶，则玻璃瓶受到的摩擦力大小不变，仍为mg；现改为使玻璃瓶随手一起竖直向上匀速运动，则玻璃瓶受力仍平衡，则受到的摩擦力方向为竖直向上。
18．（1）；；（2）
【详解】
（1）由平衡条件可得
解得
解得
（2）与间最大静摩擦力
可得
与地面间最大静摩擦力
可得
与地面先发生相对滑动，此时
所以绳未断。
即
19．（1）；（2）
【详解】
（1）选小球为研究对象，受力分析并合成如图
由平衡条件
由平面几何知识可得：与夹角为，与夹角也为，故画出的平行四边形为菱形，连接对角线便可找出直角三角形，由
得
（2）以小球和斜面体整体为研究对象，受力分析，根据平衡条件，水平方向上有
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页