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基础过关（人教版2019）
练习
一、单选题，共9小题
1．如图，两个轻滑轮通过细绳悬挂在天花板上，轻绳跨过滑轮连接两个质量为m的物体，将一与质量为M的物体连接的动滑轮放到轻绳上后系统保持静止，滑轮质量不计。此时悬挂在天花板上的轻绳与竖直方向的夹角为30°，则M与m的比值关系正确的是（　　）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3
2．如图，细线悬挂的物体重力均为10N，对A、B两弹簧秤的示数，下列说法正确的是（　　）
A．A的示数为0，B的示数为0
B．A的示数为10N，B的示数为0
C．A的示数为10，B的示数为10N
D．A的示数为10N，B的示数为20N
3．如图甲、乙所示，两个完全相同的小球在挡板作用下静止在倾角为θ的光滑斜面上，下列关于小球受力的说法中正确的是（　　）
A．小球的重力在两种情况下产生的效果完全相同
B．小球均受重力、压紧斜面的力、压紧挡板的和斜面弹力、挡板弹力
C．小球均受重力、斜面弹力和挡板弹力
D．两小球对斜面的压力大小相等
4．如图所示，质量为m的物块静止在倾角为θ的斜面上。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．物块受到的摩擦力大小为 B．物块受到的支持力大小为
C．斜面对物块的作用力垂直斜面向上 D．斜面对物块的作用力竖直向上
5．在东京奥运会时的体操吊环比赛中，中国选手刘洋顶住压力获得了该项目的冠军。如图所示，刘洋先双手撑住吊环，如图甲，然后身体缓慢下移，双臂逐渐张开到图乙位置，关于此过程的下列说法正确的是（　　）
A．悬挂吊环的两根绳的拉力逐渐增大
B．悬挂吊环的两根绳的拉力大小可能不变
C．刘洋受到的吊环对他的作用力逐渐增大
D．刘洋受到的吊环对他的作用力先增大后减小
6．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．
7．两金属小球A、B用一轻质弹簧连接，球A用轻绳悬挂于O点，在水平拉力F的作用下，两小球处于如图所示的位置，此时轻绳与竖直方向的夹角为30°。现将力F逆时针缓慢转动30°，在此过程中，轻绳与竖直方向的夹角不变。下列说法正确的是（　　）
A．轻绳的拉力先减小后增大 B．A、B两小球间的距离增大
C．力F先减小后增大 D．弹簧与竖直方向的夹角增大
8．如图所示，两根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k=2×102N/m。悬挂的重物的质量分别为m1=2kg和m2=4kg。若不计弹簧质量，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（　　）
A．10cm、20cm B．20cm、10cm C．30cm、20cm D．20cm、30cm
9．如图所示，石拱桥的正中央有一质量m=120kg的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角α=37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。若不计接触面间的摩擦力，则石块侧面所受弹力的大小为（　　）
A．360N B．480N C．800N D．1000N
二、多选题，共5小题
10．如图甲，一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁OA 和斜梁OB的连接点O的上方，图乙为示意图。如果把斜梁缩短一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时OA对O点的作用力F1和OB对O点的作用力F2将如何变化（　　）
A．F1变大 B．F1变小 C．F2变大 D．F2变小
11．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
12．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放另一截面也为半圆的柱状物体B，整个装置处于静止状态，截面如图所示。设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。在B上加一物体C，整个装置仍保持静止，则（ ）
A．F1增大，F3增大 B．F1增大，F3保持不变
C．F2增大，F3增大 D．F2增大，F3保持不变
13．如图，一粗糙斜面放置在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮，一轻绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N，另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态。现用水平向左的外力缓慢拉动N，直至悬挂N的轻绳与竖直方向夹角成，已知M和粗糙斜面始终保持静止，则在此过程中（　　）
A．M所受轻绳的拉力大小一定一直增加 B．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
C．水平外力的大小可能保持不变 D．斜面受到地面所施加的摩擦力大小一直增加
14．如图所示，倾角为的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则下列说法正确的是（　　）
A．c对b的摩擦力可能一直增加
B．地面对c的支持力可能始终不变
C．地面对c的摩擦力方向始终向左
D．细绳对滑轮的作用力方向始终不变
三、填空题，共3小题
15．如图所示，在倾角为的斜面上，有一木块.该木块恰好能够沿斜面匀速下滑，则木块与斜面间的动摩擦因数________.
16．一个物体在几个共点力作用下处于平衡状态。现把其中一个向东的大小为的力反向，其他各个力不变，则这几个共点力的合力大小等于___________，方向___________。
17．有一个质量为m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平拉力F1=40N的作用下，沿着水平地面做匀速直线运动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力（g=10N/kg）则
(1)物体与地面之间的动摩擦因数为___________；
(2)若改用水平拉力F2=30N作用于该物体上，则物体受到的摩擦力大小为___________N；
(3)若改用水平拉力F3=50N作用于该物体上，则物体受到的摩擦力大小为___________N。
四、解答题，共2小题
18．质量是3.0kg的空木箱，放置在水平地面上，施加水平方向的拉力，当拉力F1=8N时，木箱静止；当空木箱匀速运动时，拉力F2=10.5N。g取10m/s2，求：
（1）木箱与该水平地面的动摩擦因数；
（2）若拉力F3=2N时，木箱受到的摩擦力大小；
（3）若木箱内装入2kg物体并受到F3=30N的水平拉力作用时，木箱受到的摩擦力大小。
19．某同学表演魔术时，将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球指手画脚，结果小球在他神奇的功力下飘动起来。假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C（）时，金属小球偏离竖直方向的夹角也是37°，如图所示。已知小球的质量为m，该同学（含磁铁）的质量为M，求此时：
（1）悬挂小球的细线的拉力大小为多少？
（2）该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
由于绳子的张力大小处处相等，左边第一个滑轮静止，则左侧悬挂滑轮的绳的方向沿跨过滑轮的两段绳的角平分线方向，故跨过定滑轮与m连接的两段绳与竖直方向的夹角均为60°，动滑轮对绳的压力大小为，根据平衡条件
故选A。
2．C
【详解】
对A由重物的平衡条件得弹簧的拉力大小
则弹簧A的示数为
对B由左侧重物（或右侧重物）平衡条件得弹簧的拉力大小
则弹簧B的示数也为
故ABD错误，C正确。
故选C。
3．C
【详解】
A．甲图中小球的重力产生对竖直挡板的水平方向的压力；乙图中小球的重力产生对倾斜挡板的沿斜面向下的压力，即小球的重力在两种情况下产生的效果不完全相同，选项A错误；
BC．小球均受重力和斜面弹力、挡板弹力，选项B错误，C正确；
D．甲图中小球对斜面的压力为
乙图中小球对斜面的压力为
两小球对斜面的压力大小不相等，选项D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB．受力分析如图
由平衡条件得块受到的摩擦力大小
物块受到的支持力大小
故A、B均错误；
CD．由平衡条件知，斜面体对物体的作用力与物体所受的重力等大反向，所以斜面体对物体的作用力方向竖直向上，故C错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
CD．对刘洋受力分析，可知，两绳的拉力的合力与刘洋受到的重力大小是相等的，因人的重力大小不变，所以两绳的合力F的大小不变，即刘洋受到的吊环对他的作用力不变，故CD错误；
AB．根据合力与分力的关系，可知在合力F不变的情况下，双臂缓慢张开，则两绳之间的夹角变大，故两个分力的大小不断增大。故A正确，B错误。
故选A。
6．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。
7．D
【详解】
AC．对AB整体分析，对应绳与竖直方向夹角不变，则轻绳拉力T方向不变，由图解法如图
现将力F逆时针缓慢转动30°,则此过程中，力F与轻绳拉力T垂直，可知轻绳拉力T减小，力F减小至最小，故AC错误；
BD．对A小球分析，其受轻绳拉力T方向不变，而拉力T变小，其处于平衡状态，图解法如图
则可知F弹与竖直方向夹角增大且减小，即弹簧与竖直方向的夹角增大，根据胡可定律可知，弹簧伸长量x减小，即A、B两小球间的距离减小，故B错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
以和整体为研究对象，有平衡条件得
解得
以为研究对象，由平衡条件得
解得
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【详解】
对石块受力分析，如图所示
石块侧面所受弹力的大小
故选D。
10．AC
【详解】
以O点为研究对象，受到空调外机的压力、OA和OB的作用力，如图所示
由于空调外机对O点的压力等于空调外机的重力，保持不变，OA的作用力方向不变，当斜梁缩短一点则F2的方向变化，利用矢量三角形法则可知变化情况如图所示，根据图象可知F1变大，F2变大，故AC正确，BD错误。
故选AC。
11．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。
12．AC
【详解】
先对B受力分析：重力、墙壁支持力和A的支持力，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示
加上C物体，相当于B的重力增加了，故墙对B的作用力F1增加，A对B的支持力F也增加，根据牛顿第三定律，B对A的作用力为F2增加；再对ABC整体分析，受重力、地面支持力、地面的静摩擦力，墙壁的支持力，根据平衡条件，地面的支持力等于整体的重力，故加上C物体后，地面的支持力F3变大。
故选AC。
13．AD
【详解】
AC．N受力如图1所示
由平衡条件得
解得
增大，T增大，F增大， C错误，A正确；
B．M受力如图2所示
①若开始摩擦力f沿斜面向上，则
因T增大，所以f先减小，减小至0，若T继续增大，则f再沿斜面向下增大；
②若开始摩擦力f沿斜面向下，则
因T增大，所以f一直增大；
③若开始M恰好不受摩擦力，因T增大，所以f沿斜面向下一直增大，B错误；
D．没加水平外力前，对M、斜面整体研究，地面对斜面摩擦力为
水平向右
加上水平外力，因T增大，所以一直增大， D正确。
故选AD。
14．ACD
【详解】
A． a中的沙子缓慢流出的过程中，对a分析由平衡条件可知，绳子拉力F逐渐减小，对b分析，若b开始时有下滑趋势，静摩擦力沿斜面向上，则有
所以绳子拉力F逐渐减小时，c对b的摩擦力可能一直增加，则A正确；
B．把b与c看成一个整体受力分析，由平衡条件，则竖直方向有
所以绳子拉力F逐渐减小时，地面对c的支持力逐渐增大，则B错误；
C．把b与c看成一个整体受力分析，由平衡条件，则水平方向有
所以地面对c的摩擦力方向始终向左，则C正确；
D．绳子拉力F逐渐减小，但是两力的合力总在它们的角平分线上，由于细绳的夹角保持不变，所以细绳对滑轮的作用力方向始终不变，则D正确；
故选ACD。
15．
【详解】
木块恰好能够沿斜面匀速下滑，由平衡条件可得，在沿斜面方向、垂直斜面方向分别满足
滑动摩擦力
联立解得。
16．20N 向西
【详解】
[1][2]几个力平衡中任意一个力的合力与其它几个力等值、反向、共线，现把其中一个向东的大小为10N的力撤去，因此其它几个力的合力大小10N，方向向西，如今将向东的大小为10N的力反向，则这几个共点力的合力大小为20N，方向向西。
17．0.4 30 40
【详解】
(1)[1]当拉力时，木箱做匀速运动，水平方向所受的滑动摩擦力与拉力，根据平衡条件得
又
得
(2)[2]由题意，木箱在30N的拉力作用下木箱处于静止，根据平衡条件得摩擦力
(3)[3]大于最大静摩擦力，所以物体受到的是滑动摩擦力，则
18．（1）0.35；（2）2N；（3）17.5N
【详解】
（1）当拉力F2=10.5N时，木箱匀速运动，根据平衡条件，在水平方向上有
Ff1=F2=10.5N
在竖直方向上有
FN=mg=30N
根据
Ff=μFN
解得木箱与该水平地面的动摩擦因数
（2）由题知，当拉力F1=8.0N时木箱静止；所以当若拉力F3=2N时，木箱也是静止的，根据平衡条件，可得木箱受到的静摩擦力为
（3）若木箱内装入2kg物体时，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，则有
因F3=30N的水平拉力大于，所以木箱会运动，则木箱受到的是滑动摩擦力，则为
19．（1）；（2），
【详解】
（1）对小球受力分析：重力、细线的拉力和磁铁的引力，设细线的拉力和磁铁的引力分别为和。根据平衡条件得
水平方向有
竖直方向有
解得
（2）以人为研究对象，分析受力情况：重力、地面的支持力、静摩擦力和小球的引力为，
根据平衡条件得
，
解得
，
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页