3.6共点力作用下物体的平衡 基础巩固（word版含答案）

3.6共点力作用下物体的平衡基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，质量为的物体用三根轻绳、、悬挂于天花板上，其中绳水平。用表示绳中的拉力大小，表示绳段拉力的大小，现保持点不动，将绳绕点顺时针缓慢转动至竖直方向的过程中（ ）
A．逐渐变小，逐渐变大
B．逐渐变小，逐渐变小
C．先逐渐变小后逐渐变大，逐渐变小
D．先逐渐变大后逐渐变小，逐渐变小
2．如图所示， A、B两个楔形物体叠放在一起，B靠在竖直墙壁上，在水平作用力F的作用下，A、B保持静止，则增大F的过程中(A、B仍保持静止)，下列说法正确的是
A．墙对B的摩擦力一定增大
B．A对B的正压力一定增大
C．B对A的摩擦力一定增大
D．A对B的作用力一定不变
3．如图为一个用细绳悬挂的广告装饰，由4个完全相同的装饰球组成。当沿水平方向的风吹过时，悬绳与竖直方向的夹角稳定在30°。设每个球的质量均为m，重力加速度为g。自上往下数，第一个球与第二个球之间细绳的弹力大小为（　　）
A．1.5mg B．mg C．2mg D．2mg
4．如图所示，一轻绳的一端系在竖直墙上M点，轻绳穿过一轻质光滑圆环O，另一端系一质量为m的物体A．现用力F拉住轻环上一点，使物体A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置．则在此过程中，绳中张力FT、力F和力F与水平方向夹角的变化情况正确的是
A．FT保持不变，F保持不变，夹角逐渐减小
B．FT保持不变，F逐渐增大，夹角逐渐增大
C．FT逐渐增大，F逐渐减小，夹角逐渐减小
D．FT逐渐减小，F保持不变，夹角逐渐增大
5．如图，一跟轻质橡皮条两端固定在A、B两点，用光滑小挂钩将质量为m的物体挂在其上，橡皮条伸长x，若将质量m的物体换成质量2m的物体，橡皮条伸长x′，则（　　）
A． B．
C． D．无法确定
6．在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B，其中B球球面光滑，半球A与左侧墙壁之间存在摩擦．两球心之间连线与水平方向成30°的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，（g为重力加速度），则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中，手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力FN的大小变化情况是（　　）
A．F不变，FN增大 B．F不变，FN减小
C．F减小，FN不变 D．F增大，FN减小
8．图示为某城市雕塑的一部分．将光滑的球搁置在竖直的高挡板AB与竖直的矮挡板CD之间，由于长时间作用，CD挡板的C端略向右偏过一些，C与AB挡板的距离始终小于球的直径，则与C端未偏时相比
A．AB挡板的支持力变大，C端的支持力变大
B．AB挡板的支持力变大，C端的支持力变小
C．AB挡板的支持力变小，C端的支持力变大
D．AB挡板的支持力变小，C端的支持力变小
9．一种简易的重物提升装置如图所示，通过卷扬机牵引，利用定滑轮将重物提升至某高处，然后由工人将重物水平缓慢拉至平台上。在工人拉动重物台的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．地面对人的摩擦力变小
B．OA绳的拉力与OC绳的拉力变大
C．OC、OB两绳拉力的合力变小
D．OB绳的拉力变小
10．如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，一质量为m的滑块放在倾角为，动摩擦因数为的斜面上恰好静止，现对滑块施加一竖直向下的力F，则下列说法中不正确的是（　　）
A．滑块仍然保持静止 B．斜面对滑块的摩擦力变大
C．斜面对地面的压力变大 D．地面对斜面的摩擦力变大
11．如图所示，对物体的四幅受力分析图中，正确的有（　　）
A． A球静止
B． A球静止
C． A沿粗糙斜面上滑
D． A、B相对静止沿着斜面匀速下滑
12．如图所示，一质量为m的木箱，与地面间的动摩擦因数为，小明同学通过轻绳拉着木箱在水平面内匀速向右运动，则下列说法中正确的是（　　）
A．木箱运动过程中可能受到三个力的作用
B．仅改变前进的速度，速度越大，拉力F越大
C．木箱运动过程中，地面对木箱的作用力竖直向上
D．拉动木箱至少需要施加的拉力大小为
13．如图所示，斜面体置于粗糙水平面，一物块放在该斜面上，物块和斜面体均处于静止状态，现对物块施加一平行于斜面向上的力F，若F从零开始逐渐增大直到物块即将滑动，斜面体始终静止不动。则在此过程中（　　）
A．物块所受支持力逐渐增大
B．物块所受摩擦力逐渐增大
C．斜面对物块的作用力先减小后增大
D．斜面体受到地面的摩擦力先减小后增大
14．如图所示，在水平拉力F和三根等长的细线作用下，质量分别为m和2m的小球A、B处于静止状态，其中细线OA和OB同系于天花板上面的O点，细线AB连接两个小球，三根细线都拉直且细线OB恰好处于竖直方向，则细线OA和OB的张力之比为（　　）
A． B． C． D．
15．如图所示，两个完全相同的球体，质量均为m、半径均为R，现用两根长度均为R的轻质细绳分别系住两球后悬挂于O点。若不计球体之间的摩擦，重力加速度为g，则每根轻质细绳对球体的拉力大小为（　　）
A． B． C． D．
二、填空题（共4题）
16．如图所示，一个准确的弹簧秤，置于粗糙的水平地面上，用F1＝5N的水平力拉秤钩，用F2＝6N的水平力拉另一端的圆环，弹簧秤处于静止状态．这时弹簧秤受到的静摩擦力大小是_______N，方向___________．弹簧秤的示数为_______N．
17．某物重200N，放在水平地面上与地面动摩擦因数0.38，它与地面间的最大静摩擦力是80N，至少要用_____N的水平推力，才能将此物推动，若推动之后要保持物体向右做匀速直线运动，水平推力应为___N；摩擦力的方向是________。
18．如图所示，小球被轻绳系着斜吊在光滑劈面上，小球质量为m ，斜面倾角为θ，现用力缓缓向右推动劈．在这个过程中绳上的拉力最小为____________．
19．为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L（L>）他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为m的重物（不滑动），由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ，随后改变重物悬挂点的位置，每次将P到C点的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长之间的关系曲线如图所示，由实验可知：
（1）曲线Ⅱ为______（选填“TP”或“TQ”）的曲线。
（2）在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，TQ与L、D、m和重力加速度g的关系为TQ=______。
三、综合题（共4题）
20．在图中，电灯重10N，AO悬线和天花板成角，拉线OB和墙垂直，求AO和OB拉线受力的大小。（，）
21．如图所示，在水平地面上放一质量为1 kg的木块，木块与地面间的动摩擦因数为0.6，在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2，已知F1＝4 N，F2＝4 N，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 N/kg，则
(1)F1与F2的合力是多大，方向如何？
(2)此时木块受到的摩擦力为多少？
(3)若将F2顺时针转90°，此时F1与F2的合力是多大？
(4)若将F2顺时针转90°，此时木块受的合力大小是多大，方向如何？
22．一质量为M，倾角为的楔形物体静止在粗糙的水平面上，质量为m的物块在拉力F的作用下在斜面上向上做匀速直线运动（重力加速度为g），求
（1）求楔形物体M对m的支持力；
（2）求M与m的摩擦因数μ；
（3）求地面对楔形物体M的摩擦力。
23．画出物体A的受力示意图（A静止，接触面不光滑）
参考答案
1．C
【详解】
点O受到三个拉力而处于平衡状态，其中向下的拉力的大小和方向均不变，OA的拉力方向不变，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：
从图中可以看出，OA的拉力T不断减小，拉力F先减小后增加，当拉力F与OA垂直时F最小；
A．逐渐变小，逐渐变大，与结论不相符，选项A错误；
B．逐渐变小，逐渐变小，与结论不相符，选项B错误；
C．先逐渐变小后逐渐变大，逐渐变小，与结论相符，选项C正确；
D．先逐渐变大后逐渐变小，逐渐变小，与结论不相符，选项D错误；
2．B
【详解】
A．先对AB整体受力分析，由平衡条件知，竖直方向：f=GA+GB，因此当水平力F增大，墙壁对B的摩擦力仍不变，故A错误；
B．因AB间存在静摩擦力，则有：A受四个力，B受五个力，仍能处于平衡；
设斜面B的倾角为θ，则，因此当F增大过程中，A对B的正压力增大，即A对B的作用增大，故B正确；
C．若开始时，B对A的静摩擦力向上，则当F增大时，B对A的静摩擦力减小；若开始时，B对A的静摩擦力向下，则当F增大时，B对A的静摩擦力增大，故C错误；
D．B对A的作用力是N与f的合力，其大小与F和G的合力等大反向，则当F增大时，B对A的作用力增大；由牛顿第三定律可知，A对B的作用力一定增大，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
以下面3个球为研究对象，受到重力、风力及绳的拉力，由平衡条件可得
可解得，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
试题分析：FT等于物体A的重力，故保持不变；因为圆环两边绳子的拉力相等，故当物体A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置时，两边绳子的夹角减小，由力的合成知识可知，两边绳子的合力变大，即F变大；因F的方向总是在两边绳子夹角的平分线向上的方向，故当物体A从图中虚线位置缓慢上升到实线位置时，夹角逐渐增大；故选项B正确.
5．C
【详解】
当橡皮条上悬挂m时，此时橡皮条张力为
对此时的物体受力平衡，橡皮条成θ夹角，则有
整理可得
当橡皮条上悬挂2m时，此时橡皮条张力为，成α夹角，则有
悬挂的物体越重，橡皮条所成夹角越小，即，由上式可知
故选C。
6．A
【详解】
试题分析：隔离光滑均匀圆球Q，对Q受力分析，根据平衡条件列式求解FN，对两球组成的整体进行受力分析，根据平衡条件列式求解即可．
解：隔离光滑均匀圆球B，对B受力分析如图所示，可得：
FN=Fcosθ
2mg﹣Fsinθ=0
解得：FN=，
对两球组成的整体有：
3mg﹣μFN=0
联立解得：μ=
故选A．
7．C
【详解】
小球沿圆环缓慢上移可看成小球始终受力平衡，对小球进行受力分析，受力示意图如图所示
由图可知，即
当A点上移时，半径不变，AB长度减小，故F减小，FN不变，C正确。
故选C。
8．A
【详解】
以小球为研究对象，受到重力、AB挡板的支持力，C的支持力，如图所示：
根据平衡条件可得，AB挡板的支持力
C端的支持力
CD挡板的C端略向右偏，θ角增大，则AB挡板的支持力变大，C端的支持力变大，故A正确，BCD错误。
9．B
【详解】
B．OB绳拉力大小等于重力大小，而OA绳拉力、OB绳拉力与OC绳的拉力这三个力处于平衡状态，所以三个力构成一个封闭的三角形，且OB绳拉力竖直向下，大小不变，如图所示。O点向右移动的过程中OA逆时针转动，由图可以看出OA绳的拉力与OC绳的拉力都一直变大，B项正确；
A．地面对人的摩擦力大小等于OC绳的拉力大小，逐渐变大，A项错误；
C．OC、OB两绳拉力的合力大小等于OA绳上的拉力大小，逐渐变大，C项错误；
D．OB绳的拉力不变，D项错误；
故选B。
10．D
【详解】
A．对小滑块受力分析：重力mg，斜面对滑块的支持力N，静摩擦力f，由题目可得：未对滑块施加F时，
现对滑块施加竖直向下的F，可等效看为增加滑块的质量，仍然满足
故滑块仍然保持静止，故A正确；
B．施加F后，相当于增大滑块的质量，故斜面对滑块的摩擦力变大，故B正确；
C．施加F后，把滑块及斜面看着一个整体，相当于整体质量变大，故斜面对地面的压力变大，故C正确；
D．整体在水平方向上不受力的作用，故施加F前后，地面对斜面均无摩擦力作用，故D错误。
故选D。
11．B
【详解】
AB．球静止，即受力平衡，由题图可知，若斜面对有压力作用，则不能平衡，故A错误，B正确；
C．物体沿斜面上滑，滑动摩擦力应沿斜面向下，故C错误；
D．、沿斜面匀速下滑，处于平衡状态，合力为零，若水平方向只受一个力，不可能处于平衡状态，所以、之间没有摩擦力，故D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．木箱在水平地面上匀速运动，受重力、支持力、摩擦力、拉力四个力的作用，故A错误；
B．仅改变前进的速度，只要仍做匀速运动，平衡状态不变，拉力F不变，故B错误；
C．地面对箱子有竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力，合力斜向左上方，即地面对箱子的作用力斜向左上方，故C错误；
D．方法一：如图所示，设支持力和摩擦力的合力为，且与竖直方向的夹角为，则有
当拉力F的方向与方向垂直时有最小值，为
方法二：对箱子根据平衡条件可得
解得
则F的最小值为
故D正确。
故选D。
13．C
【详解】
A．力F沿斜面向上由零逐渐增大的过程中始终与支持力方向是垂直的，无法在支持力方向上产生作用效果，因此斜面对物块的支持力始终保持不变，故A错误；
B．开始拉力F小于重力的分力，静摩擦力方向沿斜面向上，增加拉力F的过程中，摩擦力先减小后反向增大，故B错误；
C．斜面对物块的作用力是支持力和摩擦力的合力，因为摩擦力与支持力垂直，故其合力
由前面分析知N不变，而f先减小后增大，则合力先减小后增大，即斜面对物块的作用力先减小后增大，故C正确；
D．以斜面和物块整体为研究对象，根据平衡条件则斜面受到地面的摩擦力等于力F在水平方向的分量，外力F增大，则水平方向分量一直增大，故斜面受到地面的摩擦力逐渐增大，故D错误。
故选C。
14．B
【详解】
对B分析，由于OB细线恰好处于竖直方向，B处于平衡状态，可知AB绳中张力为0，有
得
对球A受力分析：A受到重力G，作用力F和OA绳的拉力TA，受力分析如图
根据平衡条件得
得
则
故ACD错误，B正确。
故选B。
15．C
【详解】
如图所示，根据几何知识，对其中一个小球受力分析，如图所示
根据三角形相似可得
解得
故C正确ABD错误。
故选C。
16．1； 水平向左； 5；
【详解】
弹簧秤处于静止状态，受到的静摩擦力大小是两力的差值为1N，方向与较大的拉力方向反向，即水平向左；弹簧秤的示数为秤钩端拉弹簧的力F1的数值，为5N
故本题答案为：1N；水平向左；5N．
17．80 76 向左
【详解】
[1][2][3]物体与地面间的最大静摩擦力是80N，所以至少要用80N的水平推力才能将此物推动；推动之后，物体受滑动摩擦力为：
f=μmg=0.38×200=76N
物体匀速运动，根据平衡条件，则推力为：
F=f=76N
向右做匀速直线运动，故摩擦力方向向左。
18．
【详解】
试题分析：对小球受力分析如图所示，重力的大小方向不变，运用分解法如图：
由图可以看出当绳子拉力与支持力垂直时有最小值：．
19．TP
【详解】
（1）[1]设PC、QC与水平方向的夹角分别为α、β，对C点在水平方向上根据平衡条件有
当α=β时，有TP=TQ，对应于两曲线的交点，根据几何关系可知此时PC＜CQ，之后不断增大PC，当PC=CQ时，根据几何关系可知此时α＜β，从而有，对照图线的变化趋势可知曲线Ⅱ为TP的曲线。
（2）[2]根据前面分析可知，曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，有α=β，根据几何关系可得
对C点在竖直方向上根据平衡条件有，
解得
20．12.5N，7.5N
【详解】
根据三力平衡得
，
解得
，
21．(1)N，方向沿F1、F2夹角的平分线上；(2)f=N，方向沿F1、F2夹角的平分线的反方向；(3)8N；(4)2N，方向与F1同向。
【详解】
(1)由图可知，根据力的平行四边形定则，可得两个拉力的合力大小
方向沿F1、F2夹角的平分线上；
(2)木块的最大静摩擦力，即为滑动摩擦力，则
f=μN=0.6×10N=6N
因此没拉得动，根据受力平衡条件，则有木块受到的摩擦力等于拉力的合力，即为
方向沿F1、F2夹角的平分线的反方向；
(3)当将F2顺时针90°，则两个拉力的合力大小为4N+4N=8N；
(4)若将图中F2顺时针转90°，所以此时两个力的合力为4N+4N=8N>fm=6N，此时物体开始滑动，摩擦力为滑动摩擦力，大小为6N；木块受的合力大小
F=8N-6N=2N
方向与F1同向。
22．（1），（2），（3）。
【详解】
（1）对受力分析如图：
根据正交分解：
；
（2）以为研究对象，有：
又：
联立可得：；
（3）以和为整体，受力分析如图：
整体受力平衡，根据正交分解：
。
23．；
【详解】
第一个图中A受重力和竖直向上的支持力，如图所示
第二个图中A受重力、垂直斜面的支持力、沿斜面向上的摩擦力，如图