2026教科版高中物理必修第一册练习--第三章　6 共点力作用下物体的平衡 同步练习（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
2026教科版高中物理必修第一册
6　共点力作用下物体的平衡
基础过关练
题组一　对平衡状态的理解
1.(多选题)下列物体处于平衡状态的是 (　　)
A.静止在粗糙斜面上的物体
B.沿光滑斜面下滑的物体
C.在平直路面上匀速行驶的汽车
D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间
题组二　共点力的平衡条件
2.(2025四川内江测试)关于二力平衡,下列说法正确的是 (　　)
A.彼此平衡的两个力分别作用在两个物体上
B.受到平衡力作用的弹簧,一定不会发生形变
C.彼此平衡的两个力的三要素完全相同
D.彼此平衡的两个力的合力一定为零
3.(2025福建三明期中)作用在同一物体上的下列几组力中,一定能使物体做匀速直线运动的一组力是 (　　)
A.2 N,3 N,6 N　　　　B.3 N,4 N,8 N
C.4 N,6 N,9 N　　　　D.4 N,6 N,11 N
4.
(2025湖南邵阳期中)如图所示,寓言故事《天鹅、大虾和梭鱼》中说:“有一次,天鹅、大虾和梭鱼,想把一辆大车拖着跑,他们都给自己上了套,拼命地拉呀拉呀,大车却一动也不动。”下列对这段话理解正确的是 (　　)
A.因为大车太重了,所以不动
B.因为天鹅、大虾和梭鱼的力气太小了,所以拉不动大车
C.大车其实运动了,只是因为移动距离太小,看不出来
D.因为大车所受的合力为零
题组三　共点力作用下平衡条件的应用
5.
(2024湖北A9高中联盟期末)某餐厅送餐机器人的结构示意图如图所示,机器人的上表面保持水平,当菜品随着机器人一起做匀速直线运动时,下列说法正确的是 (　　)
A.菜品受到的摩擦力方向与其运动方向相同
B.菜品受到的合外力始终不变
C.菜品的质量越大,受到的静摩擦力越大
D.菜品受到的摩擦力与菜品和机器人上表面间的动摩擦因数成正比
6.
(2024江西南昌期末)如图为多功能晒衣篮,下面是直径为60 cm、质量为0.2 kg的圆形晒衣篮,由四根对称分布的轻质细绳悬挂在挂钩上,其中每根细绳长为50 cm。若将质量为3 kg的衣物放在晒衣篮里晾晒时,不考虑细绳和晒衣篮的形变,g取10 m/s2,则每根细绳上的拉力的大小是 (　　)
A.8.0 N　　　　B.9.0 N
C.10.0 N　　　　D.13.3 N
7.
(多选题)(2025湖南岳阳期中)如图所示、一盏马灯用三根轻绳OA、OB、OC悬挂于两壁之间,若移动水平绳OA使连接点A逐渐向上移动而保持O点的位置不变,则A点向上移动时 (　　)
A.绳OA的拉力逐渐增大
B.绳OA的拉力先减小后增大
C.绳OB的拉力保持不变
D.绳OB的拉力逐渐减小
能力提升练
题组一　物体的静态平衡问题
1.(甄选真题)(2023浙江6月选考)如图所示,水平面上固定两排平行的半圆柱体,重为G的光滑圆柱体静置其上,a、b为相切点,∠aOb=90°,半径Ob与重力的夹角为37°。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为　 (　　)
A.Fa=0.6G,Fb=0.4G
B.Fa=0.4G,Fb=0.6G
C.Fa=0.8G,Fb=0.6G
D.Fa=0.6G,Fb=0.8G
2.(多选题)(2024山东泰安英雄山中学期中)如图所示,一细绳的一端固定于天花板上,另一端与重为10 N的小球连接,小球被一大小和方向未知的力F作用后,细绳偏离竖直方向30°角而保持静止不动,则有关力F的大小和方向的说法正确的是 (　　)
A.当拉力F为3 N时,可以使小球平衡
B.当拉力F为5 N时,力的方向只有一种
C.当拉力F为8 N时,力的方向有两种可能性
D.当拉力F为8 N时,力的方向只有一种
3.(甄选真题)(2024河北高考)如图,弹簧测力计下端挂有一质量为0.20 kg的光滑均匀球体,球体静止于带有固定挡板的斜面上,斜面倾角为30°,挡板与斜面夹角为60°。若弹簧测力计位于竖直方向,读数为1.0 N,g取10 m/s2,挡板对球体支持力的大小为 (　　)
A. N　　　　B.1.0 N　　　　C. N　　　　D.2.0 N
4.(2025广东佛山测试)密封晾晒网兜可以有效避免蚊虫袭扰。如图所示,小明测得静止悬挂网兜与晾晒物的总重力为40 N,长方体网兜边长AB=AD=40 cm,轻绳长OA=OB=OC=OD=40 cm,则轻绳OA所受力的大小为 (　　)
A.10 N　　　　B.10 N　　　　C.40 N　　　　D.40 N
5.(2024河南焦作沁阳一中月考)如图所示,三根轻质细线交于O点,OA另一端固定在天花板上的A点(位于O点的正上方),OB、OC另一端分别连接质量为m的小球P(可视为质点)、质量为4m的物体Q。将物体Q放置于粗糙水平面上,小球P放置于半径为R的光滑半圆柱上,当A、O、O'处于同一竖直线上时,OC水平且物体Q恰好不滑动,此时OB=R,OO'=R,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物体Q与水平面间的动摩擦因数为 (　　)
A.0.12　　　　B.0.16　　　　C.0.20　　　　D.0.25
题组二　物体的动态平衡问题
6.(2025四川攀枝花期中)如图所示,一灯笼悬挂于两墙之间,绳OA水平。若使悬挂点B缓慢向上移动并适当将绳OB延长,以保持O点的位置不变,则此过程中,绳OA的拉力大小F1和绳OB的拉力大小F2的变化是 (　　)
A.F1逐渐增大　　　　B.F1先减小后增大
C.F2逐渐减小　　　　D.F2先减小后增大
7.(多选题)(2024陕西西安一中月考)
如图,用光滑硬铁丝弯成的半圆环竖直放置,最高点B处固定一小滑轮,质量为m的小球A穿在环上。现用细绳一端拴在A上,另一端跨过光滑滑轮用力F拉动,使A沿光滑半圆环缓慢向上移动。在A移动过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.F逐渐变小
B.铁丝对A的作用力N的方向始终指向圆心O
C.铁丝对A的作用力N逐渐变小
D.铁丝对A的作用力N大小不变
8.(多选题)(2025四川眉山期中)如图所示,质量为M的斜面静置在水平地面上,斜面上有一质量为m的小物块,水平力F作用在小物块上时,两者均保持静止,斜面受到水平地面的静摩擦力为f1,小物块受到斜面的静摩擦力为f2。现使F逐渐增大,两者仍处于静止状态,则(　　)
A.f1、f2可能都增大　　　　
B.f1、f2可能都减小
C.f1一定增大,f2可能减小　　　　
D.f1不一定增大,f2一定增大
9.(多选题)(2025河南郑州期中)一个挡板固定于光滑水平地面上,截面为四分之一圆的柱状物体甲放在水平面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与地面接触并处于静止状态,如图所示。现在对甲施加一个水平向左的力F,使甲沿地面缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止。设乙对挡板的压力为F1,甲对地面的压力为F2,在此过程中 (　　)
A.F缓慢减小,F1缓慢减小　　　　
B.F缓慢增大,F1缓慢增大
C.F1缓慢减小,F2不变　　　　
D.F1缓慢减小,F2缓慢增大
10.(多选题)(2024安徽安庆月考)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是 (　　)
A.将杆N向右移一些,绳子a端对杆的拉力变小
B.绳的右端上移到b',绳子a端对杆的拉力大小不变
C.绳的两端高度差越小,绳子a端对杆的拉力越小
D.若只换挂质量更大的衣服,则衣服架悬挂点不会左右移动
答案与分层梯度式解析
6　共点力作用下物体的平衡
基础过关练
1.AC　静止在粗糙斜面上的物体,所受合力为0,处于平衡状态,故A正确;沿光滑斜面下滑的物体做匀加速直线运动,所受合力不为0,处于非平衡状态,故B错误;在平直路面上匀速行驶的汽车所受合力为0,处于平衡状态,故C正确;做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间,物体的速度为0,但所受合力等于重力,不为0,处于非平衡状态,故D错误。
易混易错　物体的速度为零但不一定处于平衡状态。判断物体是否处于平衡状态,一要看物体是否处于静止或匀速直线运动状态,二要看物体所受的合外力是否为零,或者看物体运动状态是否变化。
2.D　平衡力作用在一个物体上,A错误;受到平衡力作用的弹簧,可以被拉伸也可以被压缩,会发生形变,B错误;彼此平衡的两个力等大反向,即三要素不完全相同,C错误;彼此平衡的两个力等大反向,作用在一个物体上,合力一定为零,D正确。故选D。
3.C　因为2 N、3 N、6 N三个力的合力范围为1 N~11 N,则合力不能为零,即不能使物体做匀速直线运动,A错误;因为3 N、4 N、8 N三个力的合力范围为1 N~15 N,则合力不能为零,即不能使物体做匀速直线运动,B错误;因为4 N、6 N、9 N三个力的合力范围为0 N~19 N,则合力可以为零,即能使物体做匀速直线运动,C正确;因为4 N、6 N、11 N三个力的合力范围为1 N~21 N,则合力不能为零,即不能使物体做匀速直线运动,D错误。故选C。
4.D　大车处于静止状态,故大车所受合力为零。故选D。
5.B　当菜品随着机器人一起做匀速直线运动时,菜品只受到重力和支持力的作用,不受摩擦力;由平衡条件可知,菜品受到的合外力始终为零,选B。
6.C　四根细绳对称分布,将一根细绳上的拉力分解,如图所示
由几何关系有cos θ==0.6,则sin θ==0.8,由力的分解可得4FT sin θ=Mg,解得FT==10.0 N,选C。
7.BD　
图形剖析　
作出O点的受力图,由图可知当A点上移时绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力逐渐减小。故选B、D。
方法总结　 图解法处理动态平衡问题的技巧
　　(1)先对物体进行受力分析(一般受三个力);
　　(2)若满足一个力大小、方向均不变,另一个力方向不变时,可画出这三个力的封闭矢量三角形或根据其中两个力的合力与第三个力等大反向画出力的平行四边形来分析力的变化情况;
　　(3)图解法也常用于求极值问题。
能力提升练
1.D　对光滑圆柱体受力分析如图所示,
由平衡条件有Fa=G sin 37°=0.6G,Fb=G cos 37°=0.8G,D正确。
2.BC　以小球为研究对象,受力分析如图
小球受到重力G、细绳的拉力T和外力F,根据作图法得知,当外力F的方向与细绳垂直时,外力最小,则由平衡条件得外力的最小值为Fmin=G sin 30°==5 N,故当拉力F为3 N时,不可以使小球平衡,故A错误;当拉力F为5 N时,力的方向只有一种,即垂直于绳斜向上,故B正确;当拉力F为8 N时,力F的方向有两种可能性,故C正确,D错误。
3.A　对小球受力分析如图所示
由几何关系可知力F与力FN与竖直方向的夹角均为30°,因此由力的正交分解列方程有FN sin 30°=F sin 30°,FN cos 30°+F cos 30°+T=mg,解得F=FN= N,故选A。
4.B　根据几何关系有AC==40 cm,设绳AO与竖直方向的夹角为θ,根据几何关系有sin θ==;晾晒网兜受力平衡,根据平衡条件可知,在竖直方向有4T cos θ=mg,解得每根绳的拉力大小为T=10 N,故选B。
5.A　对小球P受力分析,受重力mg、光滑半圆柱的支持力N和细线的拉力F,小球P受力平衡,画出与拉力F等大反向的力F',即为mg和N的合力,如图1所示
由相似三角形可得=,解得F'=mg,由余弦定理有O'B2=OO'2+OB2-2OO'·OB cos θ,解得cos θ=,则sin θ==,对结点O受力分析,如图2所示
由O点平衡条件有F2=F1 sin θ,且F1与F大小相等,对物体Q受力分析,如图3所示
竖直方向有FN=4mg,水平方向有f=F4,F4与F2大小相等,且f=μFN,解得μ=0.12,选A。
方法技巧　本题用相似三角形法列式比较简单。在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系,多数情况下可得力的矢量三角形与几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例进行计算。注意:构建三角形时可能需要画辅助线。
6.C　以O点为研究对象,O处于平衡状态,根据受力平衡,则AO上的力与BO上的力的合力与灯笼的重力大小相等,方向相反,如图
由图可知,在B点向上移动的过程中,绳子OB上的拉力F2逐渐减小,OA上的拉力F1逐渐减小。故选C。
7.AD　小球缓慢向上移动的过程中,小球A处于三力平衡状态,根据平衡条件知,重力mg与铁丝对A的作用力N的合力与细绳对A的拉力T等大、反向、共线,作出mg与N的合力,如图
由三角形相似得==,由题意可知F=T,则F=·mg,AB变小,BO不变,则F变小,故A正确;由==得N=·mg,AO、BO都不变,则N大小不变,方向始终背离圆心,故B、C错误,D正确。
8.AC　对小物块与斜面组成的整体受力分析,受到重力、支持力、地面的静摩擦力、推力,则有f1=F,则F增大,f1一定增大。再对小物块受力分析,受重力、支持力、推力,可能有斜面给的静摩擦力,设斜面的倾角为θ。
①当mg sin θ>F cos θ时,静摩擦力沿着斜面向上,大小为f2=mg sin θ-F cos θ,当F增大时,f2变小,f2减小为0后反向增大;②当mg sin θ=F cos θ时,静摩擦力为零,当F增大时,静摩擦力向下,即f2增大;③当mg sin θ9.AC　以球乙为研究对象,受力如图1所示,
　　
当甲向左移动时,N2与竖直方向的夹角减小,由图可知,甲物体对球乙的弹力N2与挡板对球乙的弹力N1均减小,球对挡板的弹力F1也减小;以甲、乙为整体,受力如图2所示,根据受力平衡可得F=N1,N=G总,可知推力F缓慢减小;地面对整体的支持力保持不变,则甲对地面的压力F2不变。故选A、C。
10.BD　
模型构建　由于衣架钩是光滑的,则衣架两侧是同一根绳,属于“活结”模型,绳上拉力处处相等,所以衣架两侧的绳子与竖直方向的夹角相等。对悬挂衣服的衣架受力分析,如图所示,根据平衡条件可得F1=F2=。
设晾衣绳的长度为L,绳与水平方向的夹角为θ,由几何关系可得,两杆之间的距离等于L cos θ,晾衣绳一端在杆上上下移动时,绳子的长度不变,两杆之间的距离不变,则θ角不变,根据F1=F2=,可知绳上的拉力大小不变,可知绳的两端高度差的大小对绳的拉力大小没有影响,B正确,C错误。当杆N向右移动后,两杆之间的距离变大,绳长不变,所以θ减小,根据F1=F2=可知绳的拉力变大,A错误。若只换挂质量更大的衣服,绳长和两杆间距离不变,θ不变,则悬挂点不会移动,D正确。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)