3.6共点力作用下的物体平衡 同步练习基础过关-2021-2022学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册 (word含答案)

第三章相互作用第六节共点力作用下的物体平衡高一物理上学期必修第一册同步练习基础过关（教科版2019）
练习
一、单选题，共10小题
1．当前，我国民航已进入高质量发展阶段，新技术革命风起云涌，智慧机场建设遍地开花。智能机场的建设极大地简化了行李托运流程。若行李随机场的倾斜行李传送带一起向下匀速运动，则行李受到的力为（　　）
A．重力、弹力、下滑力和摩擦力 B．重力、弹力和压力
C．重力、弹力和下滑力 D．重力、弹力和摩擦力
2．如图，某同学把铁架台放在水平地面上，其上有轻质细线悬挂小球，开始时细线坚直，现将水平力F作用于小球，使其由实线位置缓慢地移到虚线位置，铁架台始终保持静止，在这过程中（　　）
A．水平拉力F是恒力
B．细线对球的拉力逐渐减小
C．铁架台对地面的压力一定不变
D．地面对铁架台的摩擦力先增大后减小
3．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是（　　）
A．FN保持不变 B．FN不断减小
C．FT先增大后减小 D．FT先减小后增大
4．如图所示，宣纸铺在水平桌面上，左侧用镇纸压住。某位书法家在纸上书写“大”字的笔画一横的过程为例（书写过程中宣纸和镇纸均保持静止），下列说法正确的是（　　）
A．在书写的过程中，镇纸会受到宣纸给它向左静摩擦力的冲量
B．增大镇纸的质量，可以增大宣纸受到桌面的摩擦力
C．书法家的笔对宣纸的摩擦力与宣纸对桌面的摩擦力大小相等方向相同
D．宣纸受到三个摩擦力的作用
5．如图所示，倾角为，重为的斜面体静止在水平面上．一根轻杆一端垂直固定在斜面体上，杆的另一端固定一个重为的小球，小球处于静止状态时，下列说法正确的是（　　）
A．轻杆对小球的作用力为，方向垂直斜面向上
B．轻杆对小球的作用力为，方向竖直向上
C．地面对斜面的支持力小于
D．地面对斜面的摩擦力水平向右
6．运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力示意图是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，光滑水平地面上的斜面体在水平向左的外力作用下，将光滑圆球抵在光滑竖直的墙壁上，现使斜面体缓慢向右运动，在圆球与地面接触之前，下列说法正确的是（　　）
A．圆球对竖直墙壁的压力逐渐变大 B．圆球对斜面体的压力逐渐变小
C．斜面体对地面的压力逐渐变大 D．水平外力保持不变
8．如图所示，某学生的水壶含挂绳挂在课桌边，图甲为实物图，图乙为简化图，O为挂钩，A、B等高且之间栓接挂绳，不计一切摩擦，以下说法正确的是（　　）
A．挂绳对挂钩的作用力等于水壶的重力 B．挂绳对水壶的作用力大于水壶的重力
C．课桌对水壶的作用力大于水壶的重力 D．课桌对水壶的作用力小于水壶的重力
9．如图所示，在水平力F作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙壁之间的动摩擦因数为μ，则物体所受摩擦力的大小是（　　）
A．μF B．F＋G
C．μF＋G D．
10．如图所示，战士在水平地面上进行拉轮胎的负荷训练，设战士做匀速直线运动，运动过程中保持双肩及两绳的端点A、B等高。两绳间的夹角为，所构成的平面与水平面间的夹角恒为，轮胎重为，地面对轮胎的摩擦阻力大小恒为，则每根绳的拉力大小为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题，共4小题
11．如图所示，三个重均为100N的物块，叠放在水平桌面上，各接触面水平，水平拉力F=20N作用在物块2上，与物块3连接的轻弹簧水平，弹簧的劲度系数，与天花板连接的绳与水平方向成45°角，竖直绳悬挂重为20N的小球P。整个装置处于静止状态。则下列说法正确的是（　　）
A．物块1和2之间没有摩擦力
B．水平弹簧的伸长量为0.2m
C．物块3对物块2的摩擦力大小是20N，方向水平向右
D．桌面对物块3的摩擦力方向向右
12．如图所示，A、B、C图中的都是不计质量的细绳，D图是一根细铁链，这些绳子的P端都被固定，Q端是自由端。其中A、B图中的细绳跨过滑轮，而C图中的细绳中间与悬吊重物的细绳打成死结。那么绳子两端的拉力大小相等的是（　　）
A． B． C． D．
13．半圆柱体放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板。在半圆柱体和之间放有一个光滑均匀的小圆柱体，整个装置处于静止状态。如图所示是这个装置的截面图。若用外力使保持竖直并且缓慢地向右移动，在落到地面以前发现始终保持静止，在此过程中下列说法中正确的是（　　）
A．对的弹力逐渐增大
B．地面对的摩擦力逐渐增大
C．、间的弹力先减小后增大
D．所受的合力逐渐增大
14．如图所示，斜面体M放置于粗糙的水平地面上，小物块P置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物块Q连接，连接P的一段细绳与斜面平行，P、Q、M均静止。现用一方向保持水平的力F将物块Q缓慢拉起，在拉起的过程中P、Q、M均静止，则在此过程中（　　）
A．水平力的大小逐渐增大
B．地面对M的支持力大小不变
C．M对P的摩擦力大小一定减小
D．地面对M的摩擦力大小一定增大
三、填空题，共2小题
15．物体受到几个力作用时，保持______或______的状态。
16．个共点力作用在一个质点上，使质点处于平衡状态。当其中的逐渐减小时，物体所受的合力逐渐______，方向_________。
四、解答题，共2小题
17．如图甲所示，在建筑沙石料产地或粮库常将颗粒输送到高处落下，在水平地面自然堆积成圆锥，其示意图如图乙所示。表格记录了一次在实验室中用干沙子模拟沙堆所测量的数据，表格中H为圆锥高度，L为圆锥底部直径。
H/ cm 4 8 10 12 14 20
L/ cm 50 50 50 60 70 100
（1）试简要解释数据表格所反映的物理现象并求沙子间的平均摩擦因数；
（2）现需将总体积为V且颗粒间动摩擦因数为μ的沙子在水平平整场地中自然堆放，写出沙堆所需底部最小面积Smin的表达式。（圆锥体积公式V=πr2h）
18．如图，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为50N的物体。（cos37°=0.8，sin37°=0.6）
（1）求AO BO的拉力各为多大；
（2）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为200N，则所吊重物重力最大不能超过多少
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
若行李随机场的倾斜行李传送带一起向下匀速运动，则行李受到的力为重力、弹力、摩擦力，所以D正确；ABC错误；
故选D。
2．C
【详解】
AB．对小球受力分析，受绳子拉力、重力、水平拉力F，设绳子与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件，有
F＝mgtanθ
θ逐渐增大，则F逐渐增大，T也增大，故AB错误；
C．以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件得地面对铁架台的支持力
FN＝（M+m）g
FN保持不变，根据牛顿第三定律可得铁架台对地面的压力一定不变，故C正确；
D．以整体为研究对象，水平方向根据平衡条件可得摩擦力
Ff＝F
F增大，则Ff逐渐增大，即地面对铁架台的摩擦力增大，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
小球受到重力mg、支持力FN及拉力FT作用，由平衡推论可知，把三个力平移首尾依次相连，构成矢量三角形，当斜面向左运动的过程中，重力不变，支持力方向不变，如图所示
可知，FN不断增大，FT先减小后增大。
故选D。
4．C
【详解】
A．对镇纸受力分析可知，书写过程中宣纸和镇纸均保持静止，故镇纸不受宣纸的摩擦力，所以镇纸不会受到宣纸给它向左静摩擦力的冲量，故A错误；
B．增大镇纸的质量，只能增大宣纸与桌面间的最大静摩擦力，而宣纸受到桌面的摩擦力与笔对宣纸的摩擦力是一对平衡力，所以增大镇纸的质量，不能增大宣纸受到桌面的摩擦力，故B错误；
C．对宣纸受力分析可知，笔对宣纸的摩擦力与桌面对宣纸的摩擦力等大反向，又桌面对宣纸的摩擦力与宣纸对桌面的摩擦力等大反向，故笔对宣纸的摩擦力与宣纸对桌面的摩擦力等大反向，故C正确；
D．对宣纸受力分析可知，宣纸只受到笔和桌面两个摩擦力的作用，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
AB．小球保持静止状态，处于平衡状态，合力为零，对小球受力分析，受重力和弹力，根据二力平衡条件可判断弹力和重力等值、反向、共线，故弹性轻杆对小球的弹力为，方向竖直向上，故A错误，B正确；
CD．杆、球、斜面均静止，可以看成整体，用整体法研究，整体相对于地面没有运动的趋势，所以不受地面的摩擦力，由二力平衡可知，地面的支持力等于整体的重力，故CD错误。
故选B。
6．A
【详解】
运动员在立定跳远时，脚蹬地起跳瞬间的受力有竖直向下的重力，地面对人有竖直向上的支持力，及地面对人的摩擦力水平向右，所以A正确；BCD错误；
故选A。
7．D
【详解】
AB．对圆球受力分析，圆球受重力、竖直墙壁对圆球的弹力 与斜面体对圆球的弹力 ，由平衡条件可知三力平衡，三力可构成一个封闭的三角形，斜面体缓慢向右运动时，重力大小方向不变，竖直墙壁对圆球的弹力的方向不变，斜面体对圆球的弹力与竖直方向的夹角保持不变，如图所示
则竖直墙壁对圆球的弹力保持不变，斜面体对圆球的弹力保持不变，由牛顿第三定律可得，圆球对竖直墙壁的压力保持不变，圆球对斜面体的压力保持不变，所以A B错误；
CD．整体受力分析，如图所示
由平衡条件可知，地面对斜面体的支持力等于整体的重力，水平外力等于竖直墙壁对圆球的弹力，则地面对斜面体的支持力保持不变，水平外力保持不变，由牛顿第三定律可得，斜面体对地面的压力保持不变，则C错误；D正确
故选D。
8．B
【详解】
AB．水壶的受力如图所示，
（图中T表示两个绳子的拉力的合力），由图可知，挂绳对水壶的作用力T的竖直分量等于水壶的重力G，可知
绳子对挂钩的作用力大小也是T，所以大于水壶的重力，A错误，B正确；
CD．课桌对水壶的作用力F等于挂钩对水壶的作用力T的水平分量，T与水平方向夹角未知，不能确定F与G的大小关系，CD错误；
故选B。
9．A
【详解】
由题意知物体沿竖直墙壁匀速下滑，则受到滑动摩擦力为
在竖直方向，由平衡条件得
故选A。
10．C
【详解】
设每根绳的拉力为F，则这两根绳拉力的合力
方向沿绳子所组成角的角平分线，与水平面的夹角为，受力分析如图所示
对轮胎，由平衡条件得
解得
代入数据解得
故选C。
11．AC
【详解】
A．对物体1受力分析，受重力和支持力，假如受水平方向的摩擦力，则不能保持平衡，故物体1与物体2间的摩擦力为0，故A正确；
B．对绳子的连接点受力分析，受到三根绳子的三个拉力，如图所示
根据平衡条件，有
T2cos45°=T1
T2sin45°=mg
解得
T1=mg=20N
即水平弹簧的拉力为20N，根据胡克定律
可得水平弹簧的伸长量为
故B错误；
C．物块2水平方向受拉力F和物块3对其的摩擦力，由二力平衡可知2受到的摩擦力是20N，且水平向右，即物块3对物块2的摩擦力大小是20N，方向水平向右，故C正确；
D．对物体3研究，竖直方向受重力、桌面的支持力、物体2的压力，三力保持平衡，水平方向受物体2对物体3的向左的20N摩擦力、水平绳的20N的拉力，二力平衡，所以桌面对物体3摩擦力为0，故D错误。
故选AC。
12．AB
【详解】
A．A图中由力的分解可知，P、Q两点拉力大小相等，故A符合题意；
B．B图中动滑轮、定滑轮两侧绳子所受拉力大小相等，P、Q两点拉力大小相等，故B符合题意；
C．C图中设Q点拉力方向与竖直方向夹角为θ，由共点力平衡可知
P、Q两点拉力大小不相等，故C不符合题意；
D．D图中设P、Q两点拉力方向与竖直方向夹角为α、β，P、Q两点在水平方向的分力大小相等，有
由图可知α、β不相等，则P、Q两点拉力大小不相等，故D不符合题意。
故选AB。
13．AB
【分析】
对于多物体问题，优先考虑整体法。在本题中，分析地面对P的摩擦力，可将P、作为整体来分析；分析、之间的弹力，则需隔离或进行分析。而根据简便原则，优先隔离。
【详解】
AC．如图所示，对进行受力分析，设对的弹力为，方向与竖直方向夹角为；对的弹力为，则有
当保持竖直并且缓慢地向右移动时，逐渐增大，则、间的弹力逐渐增大，对的弹力逐渐增大。A正确，C错误；
B．对、整体进行受力分析，受力情况如图所示
可见地面对的摩擦力等于对的弹力，结合前面的分析可得地面对的摩擦力逐渐增大，B正确；
D．由于缓慢地移动，处于动态平衡状态，所受合力始终为零，D错误。
故选AB。
14．AD
【详解】
A．对Q进行受力分析，如图所示，根据动态变化的矢量三角形可知水平力F的大小逐渐增大，细绳中的张力T逐渐增大，故A正确；
B．对M、P整体进行分析，设斜面倾角为θ，则地面对M的支持力大小为
根据前面分析知T增大，所以N减小，故B错误；
C．若开始时M对P的摩擦力f1方向沿斜面向下，则根据平衡条件有
当T增大时，f1增大，故C错误；
D．对P、Q、M整体进行分析，设地面对M的摩擦力大小为f2，则在水平方向根据平衡条件有
根据前面分析知F增大，则f2增大，故D正确。
故选AD。
15．静止 匀速直线运动
【详解】
略
16．增大 与反向
【详解】
[1]其他的n-1个力的合力与变化前的等大反向，所以当逐渐减小时，物体所受的合力逐渐增大；
[2]由平衡的特点可知，其他的n-1个力的合力的方向与的方向相反。
17．（1）见解析；0.4；（2）Smin=
【详解】
（1）H<10cm时，底部圆直径未见变化，沙堆的倾角不断增加，反映了漏下的沙子在表面上堆积而没有整体下滑，说明倾角过小，处于表面层的沙子满足tanα<μ的关系；H>10cm阶段，底部圆直径与沙堆高度成正比，说明沙堆倾角保持不变，漏下的沙子沿着表面向下滑动，表面层的沙子满足tanα≥μ，颗粒间动摩擦因数μ基本不变，沙堆倾角将维持在最大角α m；考虑恰好不滑动的临界情况，表面沙石受重力、支持力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有
mgsinα=μmgcosα
根据几何关系有
联立解得
μ=tanα=0.4
（2）出现最小面积时，最大静摩擦力等于重力的下滑分力，即
mgsinα=μmgcosα
解得动摩擦因数
μ=tanα
结合几何关系，有
体积
V=SminH=×H=
联立解得
Smin=
18．（1）62.5N，37.5N；（2）160N
【详解】
（1）对结点O受力分析如图所示
根据平衡条件知
所以
（2）设AO达到最大拉力时，对应的重物重力为G1，由
可得
设BO达到最大拉力时，对应的重物重力为G2，由
可得
所以，重物重力最大不能超过160N。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页