3.6共点力作用下的物体平衡同步练习能力提升——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能力提升（教科版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．用细绳悬挂的小球处于静止状态，如图甲所示，以下各选项对小球的受力分析正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，AC为一端带有定滑轮的固定直杆，BC为一端通过铰链固定在C点的轻杆，且长度AC=BC，B端挂一质量为m的物体，一根轻绳绕过滑轮A，系在B端，用力F缓慢向上拉绳子，在此过程中（　　）
A．轻杆BC所受的压力先减小后增大
B．轻杆BC所受的压力大小不变
C．绳子的拉力逐渐变大
D．绳子的拉力先减小后增大
3．将一个铅球放在倾角为45°的光滑斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于静止状态，挡板逆时针缓慢转动至水平位置的过程中（　　）
A．挡板对球的支持力不断减小 B．挡板对球的支持力不断增大
C．斜面对球的支持力不断减小 D．无法确定挡板或斜面对球支持力的变化
4．如图所示，小球A和B的质量均为m，长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P点以及与竖直墙上的Q点之间，它们均被拉直，且P、B间细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态，则P、A间细线对球的拉力大小为（　　）
A． B．2mg C． D．
5．地摊经济是2020年下半年的热门话题。某人计划摆一个卖烤热狗的小吃地摊，如题图所示，用两根水平的平行金属杆支撑热狗。假设热狗可视为质量均匀的圆柱体，生热狗烤熟后，半径变大，重力大小不变。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩，静止的生热狗烤熟后（　　）
A．对金属杆的压力增大 B．对金属杆的压力减小
C．所受合力变大 D．所受合力变小
6．用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°（　　）
A．细线a对小球1的拉力大小为 B．细线a对小球1的拉力大小为4G
C．细线b对小球2的拉力大小为G D．细线b对小球2的拉力大小为
7．如图所示，一根橡皮筋固定在水平天花板的两点，在其中点悬挂一物体。当所挂物体的质量M=m时，橡皮筋与天花板夹角θ=θ1，橡皮筋张力T=T1；当M=2m时，θ=θ2，T=T2。则（　　）
A． B． C． D．
8．徒手攀岩，属于攀岩的一种，是指不借助任何辅助工具进行攀登。某次徒手攀岩比赛中，一运动员沿如图所示的路径从A点缓慢爬至高处的B点。关于该过程中运动员对岩壁作用力的大小，下列说法正确的是（　　）
A．不变 B．逐渐增大 C．先增大后减小 D．先减小后增大
9．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
10．如图所示，用网兜把足球挂在光滑墙壁上的B点，足球与墙壁的接触点为。若更换悬线更长的新网兜，重新把足球挂在A点，足球与墙壁接触点为（图中未标出），已知两点间距，下列说法正确的是（　　）
A．网兜对A点的拉力不变 B．网兜对A点的拉力变小
C．足球对墙壁的压力不变 D．足球对墙壁的压力变大
11．如图所示，置于地面的矩形框架中用两细绳拴住质量为m的小球，绳B水平，设绳A、B对球的拉力大小分别为F1、F2，它们的合力大小为F。现将框架在竖直平面内绕左下端逆时针缓慢旋转90°，在此过程中不正确的（　　）
A．F1逐渐减小 B．F2先增大后减小 C．F先增大后减小 D．F始终不变
12．如图，弹性轻绳一端固定于O点，另一端连有一质量为m的小球a，小球a通过不可伸长的细绳连接质量相同的小球b，两小球均处于静止状态。现给小球b施加一个力F，使弹性轻绳向右偏离与竖直方向成30°角，两球依然保持静止。下列说法正确的是（　　）
A．弹性绳的长度一定增加
B．a、b间细绳上的张力一定减小
C．力F的值可能大于mg
D．力F的值可能小于
二、多选题，共4小题
13．如图，一粗糙斜面放在粗糙水平地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块，另一端与斜面上的物块相连，系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动，直至悬挂的细绳与竖直方向成。已知始终保持静止，则在此过程中（　　）
A．水平拉力的大小一直增大
B．所受细绳的拉力先增加后减小
C．所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
D．斜面与地面之间的摩擦力大小一直增加
14．如图所示，放置在斜劈上的物块受到平行于斜面向上的力的作用，整个装置保持静止。现在使力增大，但整个装置仍保持静止，则下列说法正确的是（　　）
A．物块对斜劈的压力可能增大 B．物块受到的合外力一定增大
C．地面对斜劈的摩擦力一定增大 D．斜劈对物块的摩擦力可能减小
15．如图所示，竖直轻质弹簧，接AB两物体，A放在水平地面上，B的上端通过竖直细线悬挂在天花板上；已知A的重力为6N，B的重力为4N，弹簧的弹力为2N，则地面受到的压力大小和细线受到的拉力大小可能是（　　）
A．8N和2N B．4N和10N C．12N和2N D．4N和6N
16．质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上，用水平力F拉着绳的中点O，使OA段绳偏离竖直方向一定角度，如图所示．设绳OA段拉力的大小为FT，若保持O点位置不变，则当力F的方向顺时针缓慢旋转至竖直方向的过程中（　　）
A．F先变大后变小 B．F先变小后变大
C．FT逐渐变大 D．FT逐渐变小
三、填空题，共2小题
17．如图所示，一直角斜槽（两槽面夹角为90°）对水平面夹角为30°，一个横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑，假定两槽面的材料和表面情况相同，问物块和槽面间的动摩擦因数是______。
18．如图所示，一个小球用细线悬挂在光滑竖直的墙上，当小球质量不变而半径逐渐增大时，细线的拉力将____________，球对墙的压力将____________。（均填“增大”、“减小”或“不变”）
四、解答题，共2小题
19．如图所示，斜面的倾角θ=30°，A、B用跨过滑轮O的轻绳相连，且OA段与斜面平行，物体A所受的重力GA=10N，A与斜面间的最大静摩擦因数为0.4。为了使A能静止在斜面上，物体B所受的重力GB 应在什么范围内？ （最大静摩擦力与滑动摩擦力计算公式相同，绳与滑轮间的摩擦不计，保留三位有效数字。）
20．如图（a），A物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，物体重力为10 N，设物体A与水平面间的最大静摩擦力为2.5 N，若对A施加一个由零均匀增大到6 N的水平推力F，请在图（b）中画出A所受的摩擦力FA随水平推力F变化的图像。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
小球处于静止状态，根据平衡条件，可知小球受到重力，沿绳方向的拉力，及墙壁对它的弹力。
故选B。
2．B
【详解】
对B点进行受力分析如右图，三个力F、FN、G构成的三角形与AB、BC、AC构成的三角形相似，得到
又已知AC=BC，而缓慢拉绳的过程中，BC、AC、G都为定值，所以FN不变；AB则变短，所以F逐渐变小，所以B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】
铅球受重力G、挡板的支持力N1和斜面的支持力N2，且N1和N2的合力与G平衡，如图所示，当挡板逆时针缓慢转动至水平位置的过程中，作出一系列N1与N2合力的图示，由图可知N1先减小后增大，N2不断减小，综上所述可知ABD错误，C正确。
故选C。
4．B
【详解】
由题知，P、B间细线恰好处于竖直方向，两小球均处于静止状态，则知A、B间细线的拉力为零，若AB绳有拉力，则球B会偏离竖直方向，与已知矛盾。对A球，分析受力情况，作出力图，如图所示
由平衡条件得
ACD错误，B正确。
故选B。
5．B
【详解】
AB．对热狗进行受力分析如图所示，由平衡条件可得
由生热狗烤熟后，半径变大，即夹角 变小，重力大小不变，所以对金属杆的压力减小，则A错误；B正确；
CD．由生热狗烤熟后，半径变大，但是都保持静止，所以其所受的合力为0保持不变，则CD错误；
故选B。
6．A
【详解】
AB．将两球和细线b看成一个整体，设细线a对小球1的拉力大小为Fa，细线c对小球2的拉力大小为Fc，受力如图所示。
根据共点力的平衡条件有
故A正确，B错误；
CD．对小球2根据共点力的平衡条件可知细线b对其的拉力大小为
故CD错误。
故选A。
7．C
【详解】
所挂物体的质量M =m时，橡皮筋与天花板夹角θ=θ1，橡皮筋张力T=T1，竖直方向根据平衡条件得
解得
同理当M =2m时，θ=θ2，T=T2，竖直方向根据平衡条件得
解得
所以
故选C。
8．A
【详解】
运动员从A点缓慢爬至高处的B点过程中，始终处于平衡状态，根据物体的平衡条件可知，岩壁对运动员的作用力与其受到的重力大小相等、方向竖直向上，结合牛顿第三定律可知，运动员对岩壁的作用力与岩壁对运动员的作用力等大方向，所以运动员对岩壁的作用力与运动员受到的重力大小相等、方向竖直向下，始终不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
以足球为研究对象，受到重力、支持力和悬绳的拉力，如图所示
根据平衡条件可得墙壁对足球的弹力大小
悬绳对足球的拉力大小为
悬绳变长后，足球仍然静止，则变小，变小，变大，则和都减小，即墙壁对足球的弹力变小、悬绳对足球的拉力变小，故B正确，ACD错误。
故选B。
11．C
【详解】
由于F1和F2的夹角始终不变，且F1和F2的合力F始终与球的重力平衡，在圆中作出一系列内接矢量三角形，如图所示，则F1（蓝色）逐渐减小，F2（红色）先增大后减小，故选C。
12．C
【详解】
ACD．取a、b整体作为研究对象，整体受重力2mg，弹性绳的拉力T以及F，作出不同F方向下整体处于平衡状态的一系列矢量三角形，如图1所示，由于开始时T的大小等于2mg，根据图中T的变化情况可知，F作用在b上后T不一定大于2mg，因此弹性绳的长度不一定增加，并且由图1可知当F与弹性绳方向垂直时有最小值，为
所以F的值可能大于mg，但不可能小于，故AD错误，C正确；
图1
B．取a为研究对象，a受重力mg、a和b之间细绳的拉力T′以及弹性绳的拉力T，F作用在b上后b的位置会发生变化，从而引起T′的方向发生变化，作出不同T′方向下a处于平衡状态的一系列矢量三角形，如图2所示，由于开始时T′的大小等于mg，根据图中T′的变化情况可知，F作用在b上后T′不一定小于mg，即a、b间细绳上的张力不一定减小，故B错误。
故选C。
图2
13．ACD
【详解】
AB．对物块N受力分析，由于N处于缓慢运动状态，可以认为处于平衡状态，如图所示
随着θ的增大，水平拉力F、细绳拉力T均逐渐增大，故M所受细绳的拉力逐渐变大，故A正确，B错误；
C．设M的质量为m2，斜面倾角α，若刚开始TT+f=m2gsinα
随着T的增大，f先减小至零后反向增大，故C正确；
D．对整体受力分析可知，水平方向只受到水平拉力F及地面静摩擦力作用而平衡，故二者等大反向，由于F逐渐增大，故地面的摩擦力一定增加，故D正确。
故选ACD。
14．CD
【详解】
A．设物块的质量为m，斜面的倾角为，对物块进行分析，由平衡条件可知，斜劈对物块的支持力为
当F增大时，不变，则物块对斜劈的压力不变，A错误；
B．物块保持静止状态，合力保持不变，B错误；
C．设斜劈的质量为M，对整体进行研究可知，地面对斜劈的摩擦力为
则当F增大时，f增大，C正确；
D．对物块进行受力分析可知，当
时，物块所受的静摩擦力沿斜面向下，F增大，静摩擦力增大，
当
时，静摩擦力方向沿斜面向上，当F增大时，静摩擦力减小，D正确。
故选CD。
15．AD
【详解】
A受重力，弹簧的弹力及地面的支持力而处于平衡状态，若弹力向上，则支持力
F=GA-F1=6N-2N=4N
根据牛顿第三定律，地面受到的压力为4N。
若弹力向下，支持力
F′= GA+F1=6N+2N=8N
根据牛顿第三定律，地面受到的压力为8N。
对整体分析，整体受重力、拉力及地面的支持力，若支持力为4N，则拉力
F2=GA+GB-F=6N
根据牛顿第三定律，细线受到的拉力为6N。
若支持力为8N，则拉力
F2′=GA+GB-F′=2N
根据牛顿第三定律，细线受到的拉力为2N。
故有两种可能：4N和6N；8N和2N。
故选AD。
16．BD
【详解】
对结点O受力分析如图所示，保持O点位置不变，则当力F的方向顺时针缓慢旋转至竖直方向的过程中，由图可知F先减小后增大，FT一直减小，所以BD正确；AC错误；
故选BD。
17．
【详解】
直角槽对物体的支持力
正交分解
解得
18．增大 增大
【详解】
[1][2]小球受力分析如图所示，由平衡条件可得
当小球质量不变而半径逐渐增大时，角增大，则细线的拉力将增大，墙对球的支持力 ，将减小，由牛顿第三定律可得球对墙的压力也增大。
19．1.54N ≤GB≤ 8.46N
【详解】
以物体A为研究对象，在沿斜面方向上，当重力沿斜面向下的分力、摩擦力与拉力的合力为0时，物体A能静止在斜面上。其中
由于摩擦力的方向可能沿斜面向上也可能沿斜面向下，所以，若最大静摩擦力的方向沿斜面向下，此时物体B的重力最大，有
则
若最大静摩擦力的方向沿斜面向上，此时物体B的重力最小，有
则
所以当在1.54~8.46 N范围内时物体A能静止在斜面上。
20．
【详解】
水平推力F≤2.5 N之前，物体未动，物体受静摩擦力FA=F。当F>2.5 N后，FA变成滑动摩擦力，其大小为
FA=μFN=μG=0.2×10 N=2 N
画出A所受的摩擦力FA随水平推力F变化的图像如图所示。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页