2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册3.5 共点力的平衡 同步练习题(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册3.5 共点力的平衡 同步练习题(Word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 490.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-06 16:13:25 | ||
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文档简介
3.5 共点力的平衡
一、单选题
1．如图所示，A、B、C三物块叠放并处于静止状态，水平地面光滑，其它接触面粗糙，则（ ）
A．A与墙面间存在压力 B．A与墙面间可能存在静摩擦力
C．A物块共受4个力作用 D．B物块共受4个力作用
2．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，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α＝60°。两小球的质量比为（ ）
A． B． C． D．
3．下图中，三角形木块放在粗糙水平面上，物体沿的斜面匀速下滑，则（ ）
A．保持静止，水平面对没有摩擦力
B．保持静止，水平面对有向左的摩擦力
C．保持静止，水平面对有向右的摩擦力
D．因为没有给出数据，无法确定水平面对是否有摩擦力
4．在同一平面内作用着三个共点力，它们的大小和方向如图所示。这三个力的合力大小为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向夹角且绷紧，小球处于静止，则需对小球施加的最小力等于（ ）
A． B． C． D．
6．一个很轻的网兜把一个足球挂在墙上点处（如图）。若把悬绳加长一些，则足球对悬绳的拉力和对墙面的压力的变化情况是（ ）
A．、都增大 B．、都减小 C．增大，减小 D．减小，增大
7．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．
8．某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图如图所示，一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎（图中是用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内。如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是（ ）
A．只增加绳的长度 B．只减小重物的重量
C．只将手指向下移动 D．只将手指向上移动
9．如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则（重力加速度取g）（ ）
A．A与B之间一定存在摩擦力
B．B与地面之间可能存在摩擦力
C．B对A的支持力可能小于mg
D．地面对B的支持力为Mg
10．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的总质量是M，环的质量为m，已知环沿着杆下滑，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力为（ ）
A．Mg B．（M＋m）g
C．（M＋m）g－Ff D．Mg＋Ff
二、多选题
11．质量为m的木块在推力F作用下，在水平地面上做匀速运动。已知木块与地面间的动摩擦因数为 ，那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个（ ）
A． mg B．
C． D．Fcosθ
12．如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，A、B间的滑动摩擦系数μ1和B、C间的滑动摩擦系数μ2有可能是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
三、填空题
13．一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___________。
14．如图，一物块在水平拉力的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，若保持的大小不变，而方向与水平面成角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为______，能使该物块在水平面上匀速移动的最小力的大小为______。
15．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_________。
16．如图所示，水平地面上固定着一竖直立柱，某人通过柱顶的定滑轮将的重物拉住，已知人拉着绳的一端，绳与水平方向夹角为30°，则柱顶所受的压力大小为_______．
四、解答题
17．粗细均匀的电线架在A，B两根电线杆之间，由于热胀冷缩，电线在夏、冬两季呈现如图所示的两种形状，若电线杆始终处于竖直状态，试分析夏、冬两季哪个季节电线对电线杆的拉力较大。
18．在图中，小球重3N，光滑斜面的倾角α为30°，求斜面及竖直放置的挡板对小球作用力的大小。
19．在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么，风对小球作用力的大小跟小球质量、偏角之间有什么样的关系呢？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
AB．整体受力分析，由平衡条件可知，只受重力及地面的支持力，所以A与墙面间不存在压力及静摩擦力，则AB错误；
C．隔离法对A受力分析，由平衡条件有重力，B对A的支持力及B对A的静摩擦力，三力平衡，所以C错误；
D．把AB看成一个整体，只受重力及C对B的支持力，C与B之间没有静摩擦力，则B物块共受了4个力作用，所以D正确；
故选D。
2．A
【分析】
先对球受力分析，受重力和拉力，二力平衡，求出拉力；再对m1球受力分析，根据共点力平衡条件列式求解
【详解】
球保持静止状态，对其受力分析，二力平衡，故
再对球受力分析，如图
根据共点力平衡条件：x方向
y方向
代入数据联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点评】
本题是简单的连接体问题，先分析受力最简单的物体，再分析受力较复杂的另一个物体，同时要运用正交分解法处理较为方便。
3．A
【详解】
以ab整体为研究对象，受力分析，受重力、地面的支持力，根据平衡条件
地面的摩擦力
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【详解】
如图F1和F2沿水平和竖直方向，根据平行四边形法则，可将F3分解为
F3x=-25N×sin45°=
F3y=-25N×cos45°=
则
Fx=F2+F3x=
Fy=F1+F3y=
这三个力的合力大小为
故选C。
5．C
【详解】
以小球为研究对象，分析受力，如图所示
拉力T的方向不变，根据平行边形定则可知，当小球施加的力F与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得
ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
设PQ与墙面之间的夹角为，足球受到沿QP的拉力，水平向左的支持力，竖直向下的重力，根据平衡条件，满足
加长PQ，减小，则和减小，根据牛顿第三定律有
可得，、均减小，ACD错误，B正确。
故选B。
7．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。
8．C
【详解】
A．对滑轮进行受力分析如图，受重力、两个对称的拉力，当系统稳定时，绳的拉力等于悬挂重物的重力mg，由图可知，三个力的合力为零，两个拉力的大小恒定，夹角越大，合力越小，夹角越小，合力越大；当只增加绳的长度时，两侧绳的拉力大小不变，方向不变，所以手指所受的拉力不变，A项错误；
B．当只减小重物的重量时，两侧绳的拉力变小，动滑轮位置不变，则拉力方向不变，故两拉力合力变小，所以手指所受的拉力减小，B项错误；
C．当只将手指向下移动时，两侧绳的拉力大小不变，夹角变小，故两拉力合力变大，所以手指所受的拉力变大，C项正确；
D．当只将手指向上移动时，两侧绳的拉力大小不变，夹角变大，故两拉力合力变小，所以手指所受的拉力变小，D项错误。
故选C。
9．C
【详解】
BD．对A、B整体受力分析，如图所示
受到重力（M＋m）g、支持力FN和已知的两个推力F，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩擦力，且有
BD错误；
A．对A受力分析，A至少受重力mg、推力F、B对A的支持力FN′，当推力F沿斜面的分力大于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下，当推力F沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上，当推力F沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零，A错误；
C．在垂直斜面方向上，有
（θ为斜劈倾角），故FN′可能小于mg，C正确。
故选C。
10．D
【详解】
取箱子为研究对象，它受向下的重力Mg、环给它向下的摩擦力Ff和地面对它的支持力FN三个力的作用而平衡，则
FN＝Mg＋Ff
由牛顿第三定律知，箱子对地面的压力大小
FN′＝FN＝Mg＋Ff
故选D。
11．BD
【详解】
由于物体做匀速运动，对物体受力分析，根据平衡条件，有：
水平方向
Fcosθ=f
竖直方向
FN=mg+Fsinθ
滑动摩擦力
AC错误，BD正确。
故选BD。
12．CD
【详解】
先以A为研究对象，A做匀速运动，合力为零，由平衡条件分析可知，A不受摩擦力，否则水平方向上A的合力不为零，不可能做匀速直线运动，则知A、B间的动摩擦因数μ1可能为零，也可能不为零；再以整体为研究对象，由平衡条件分析可知，地面对B一定有摩擦力，则B与地面之间的动摩擦因数μ2一定不为零。
故选CD。
13．20N 向西
【详解】
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。
14．
【详解】
当拉力沿水平方向时，满足
当拉力与水平面成角时，正交分解，在水平、竖直方向分别满足
联立解得
拉力与水平面成角，正交分解，在水平、竖直方向分别满足
联立可得
其中
当
时，拉力取得最小值，故能使该物块在水平面上匀速移动的最小力的大小为
15．增大 与反向
【详解】
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；
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。
16．
【详解】
柱顶所受的压力大小为两边绳子的拉力的合力
17．冬天电线对电线杆处的拉力比夏天大
【详解】
以整条电线为研究对象，受力分析如下图
两电线杆对电线的弹力F的合力与其重力G平衡，设电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角为，由平衡条件可知，
即
由于夏天气温较高，电线会膨胀长度变大，两杆正中部位电线下坠的距离变大，则变小，F变小，故冬天电线对电线杆处的拉力比夏天大。
18．3.5N，1.7N
【详解】
对小球的受力分析如图所示、由几何关系，得
，，F=G
代人数据，解得
即斜面对小球的作用力的大小为3.5N，挡板对小球的作用力的大小为1.7N。
19．
【详解】
小球受合力为零，则由平衡知识可知
水平方向上
竖直方向上
两式相比得
由所得结果可见，当小球质量一定时，力只跟偏角有关。因此根据偏角的大小就可以指示出风力的大小。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图所示，A、B、C三物块叠放并处于静止状态，水平地面光滑，其它接触面粗糙，则（ ）
A．A与墙面间存在压力 B．A与墙面间可能存在静摩擦力
C．A物块共受4个力作用 D．B物块共受4个力作用
2．如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，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α＝60°。两小球的质量比为（ ）
A． B． C． D．
3．下图中，三角形木块放在粗糙水平面上，物体沿的斜面匀速下滑，则（ ）
A．保持静止，水平面对没有摩擦力
B．保持静止，水平面对有向左的摩擦力
C．保持静止，水平面对有向右的摩擦力
D．因为没有给出数据，无法确定水平面对是否有摩擦力
4．在同一平面内作用着三个共点力，它们的大小和方向如图所示。这三个力的合力大小为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，用一根长为的细绳一端固定在点，另一端悬挂质量为的小球，为使细绳与竖直方向夹角且绷紧，小球处于静止，则需对小球施加的最小力等于（ ）
A． B． C． D．
6．一个很轻的网兜把一个足球挂在墙上点处（如图）。若把悬绳加长一些，则足球对悬绳的拉力和对墙面的压力的变化情况是（ ）
A．、都增大 B．、都减小 C．增大，减小 D．减小，增大
7．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．
8．某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图如图所示，一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎（图中是用手指代替颈椎做实验），整个装置在同一竖直平面内。如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是（ ）
A．只增加绳的长度 B．只减小重物的重量
C．只将手指向下移动 D．只将手指向上移动
9．如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈上，现用大小均为F、方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则（重力加速度取g）（ ）
A．A与B之间一定存在摩擦力
B．B与地面之间可能存在摩擦力
C．B对A的支持力可能小于mg
D．地面对B的支持力为Mg
10．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的总质量是M，环的质量为m，已知环沿着杆下滑，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱子对地面的压力为（ ）
A．Mg B．（M＋m）g
C．（M＋m）g－Ff D．Mg＋Ff
二、多选题
11．质量为m的木块在推力F作用下，在水平地面上做匀速运动。已知木块与地面间的动摩擦因数为 ，那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个（ ）
A． mg B．
C． D．Fcosθ
12．如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，A、B间的滑动摩擦系数μ1和B、C间的滑动摩擦系数μ2有可能是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
三、填空题
13．一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___________。
14．如图，一物块在水平拉力的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，若保持的大小不变，而方向与水平面成角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为______，能使该物块在水平面上匀速移动的最小力的大小为______。
15．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_________。
16．如图所示，水平地面上固定着一竖直立柱，某人通过柱顶的定滑轮将的重物拉住，已知人拉着绳的一端，绳与水平方向夹角为30°，则柱顶所受的压力大小为_______．
四、解答题
17．粗细均匀的电线架在A，B两根电线杆之间，由于热胀冷缩，电线在夏、冬两季呈现如图所示的两种形状，若电线杆始终处于竖直状态，试分析夏、冬两季哪个季节电线对电线杆的拉力较大。
18．在图中，小球重3N，光滑斜面的倾角α为30°，求斜面及竖直放置的挡板对小球作用力的大小。
19．在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么，风对小球作用力的大小跟小球质量、偏角之间有什么样的关系呢？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
AB．整体受力分析，由平衡条件可知，只受重力及地面的支持力，所以A与墙面间不存在压力及静摩擦力，则AB错误；
C．隔离法对A受力分析，由平衡条件有重力，B对A的支持力及B对A的静摩擦力，三力平衡，所以C错误；
D．把AB看成一个整体，只受重力及C对B的支持力，C与B之间没有静摩擦力，则B物块共受了4个力作用，所以D正确；
故选D。
2．A
【分析】
先对球受力分析，受重力和拉力，二力平衡，求出拉力；再对m1球受力分析，根据共点力平衡条件列式求解
【详解】
球保持静止状态，对其受力分析，二力平衡，故
再对球受力分析，如图
根据共点力平衡条件：x方向
y方向
代入数据联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
【点评】
本题是简单的连接体问题，先分析受力最简单的物体，再分析受力较复杂的另一个物体，同时要运用正交分解法处理较为方便。
3．A
【详解】
以ab整体为研究对象，受力分析，受重力、地面的支持力，根据平衡条件
地面的摩擦力
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【详解】
如图F1和F2沿水平和竖直方向，根据平行四边形法则，可将F3分解为
F3x=-25N×sin45°=
F3y=-25N×cos45°=
则
Fx=F2+F3x=
Fy=F1+F3y=
这三个力的合力大小为
故选C。
5．C
【详解】
以小球为研究对象，分析受力，如图所示
拉力T的方向不变，根据平行边形定则可知，当小球施加的力F与细绳垂直时，所用的力最小，根据平衡条件得
ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
设PQ与墙面之间的夹角为，足球受到沿QP的拉力，水平向左的支持力，竖直向下的重力，根据平衡条件，满足
加长PQ，减小，则和减小，根据牛顿第三定律有
可得，、均减小，ACD错误，B正确。
故选B。
7．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。
8．C
【详解】
A．对滑轮进行受力分析如图，受重力、两个对称的拉力，当系统稳定时，绳的拉力等于悬挂重物的重力mg，由图可知，三个力的合力为零，两个拉力的大小恒定，夹角越大，合力越小，夹角越小，合力越大；当只增加绳的长度时，两侧绳的拉力大小不变，方向不变，所以手指所受的拉力不变，A项错误；
B．当只减小重物的重量时，两侧绳的拉力变小，动滑轮位置不变，则拉力方向不变，故两拉力合力变小，所以手指所受的拉力减小，B项错误；
C．当只将手指向下移动时，两侧绳的拉力大小不变，夹角变小，故两拉力合力变大，所以手指所受的拉力变大，C项正确；
D．当只将手指向上移动时，两侧绳的拉力大小不变，夹角变大，故两拉力合力变小，所以手指所受的拉力变小，D项错误。
故选C。
9．C
【详解】
BD．对A、B整体受力分析，如图所示
受到重力（M＋m）g、支持力FN和已知的两个推力F，对于整体，由于两个推力刚好平衡，故整体与地面间没有摩擦力，且有
BD错误；
A．对A受力分析，A至少受重力mg、推力F、B对A的支持力FN′，当推力F沿斜面的分力大于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下，当推力F沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上，当推力F沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零，A错误；
C．在垂直斜面方向上，有
（θ为斜劈倾角），故FN′可能小于mg，C正确。
故选C。
10．D
【详解】
取箱子为研究对象，它受向下的重力Mg、环给它向下的摩擦力Ff和地面对它的支持力FN三个力的作用而平衡，则
FN＝Mg＋Ff
由牛顿第三定律知，箱子对地面的压力大小
FN′＝FN＝Mg＋Ff
故选D。
11．BD
【详解】
由于物体做匀速运动，对物体受力分析，根据平衡条件，有：
水平方向
Fcosθ=f
竖直方向
FN=mg+Fsinθ
滑动摩擦力
AC错误，BD正确。
故选BD。
12．CD
【详解】
先以A为研究对象，A做匀速运动，合力为零，由平衡条件分析可知，A不受摩擦力，否则水平方向上A的合力不为零，不可能做匀速直线运动，则知A、B间的动摩擦因数μ1可能为零，也可能不为零；再以整体为研究对象，由平衡条件分析可知，地面对B一定有摩擦力，则B与地面之间的动摩擦因数μ2一定不为零。
故选CD。
13．20N 向西
【详解】
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。
14．
【详解】
当拉力沿水平方向时，满足
当拉力与水平面成角时，正交分解，在水平、竖直方向分别满足
联立解得
拉力与水平面成角，正交分解，在水平、竖直方向分别满足
联立可得
其中
当
时，拉力取得最小值，故能使该物块在水平面上匀速移动的最小力的大小为
15．增大 与反向
【详解】
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；
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。
16．
【详解】
柱顶所受的压力大小为两边绳子的拉力的合力
17．冬天电线对电线杆处的拉力比夏天大
【详解】
以整条电线为研究对象，受力分析如下图
两电线杆对电线的弹力F的合力与其重力G平衡，设电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角为，由平衡条件可知，
即
由于夏天气温较高，电线会膨胀长度变大，两杆正中部位电线下坠的距离变大，则变小，F变小，故冬天电线对电线杆处的拉力比夏天大。
18．3.5N，1.7N
【详解】
对小球的受力分析如图所示、由几何关系，得
，，F=G
代人数据，解得
即斜面对小球的作用力的大小为3.5N，挡板对小球的作用力的大小为1.7N。
19．
【详解】
小球受合力为零，则由平衡知识可知
水平方向上
竖直方向上
两式相比得
由所得结果可见，当小球质量一定时，力只跟偏角有关。因此根据偏角的大小就可以指示出风力的大小。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页