高中物理人教新课标版必修1： 力 物体的平衡 综合导练（含解析）

考点综合导练：力物体的平衡
1．关于教科书上四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，掷出后的冰壶能继续运动说明其仍受到一个向前的作用力
B．乙图中，高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，目的是减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全
C．丙图中，汽车速度减小时速度变化量方向与汽车运动方向相同（v1为初速度）
D．丁图中，小红在体重计上从如图姿势起立的全过程都处于超重状态
2．篮球比赛中的击地传球是指持球者在传球时，为闪躲防守队员防守而将球经击地后传给队友，如图所示，下列说法正确的是
A．篮球对水平地面的弹力方向斜向下
B．水平地面对篮球的弹力方向竖直向下
C．水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的
D．篮球受到水平地面的支持力是由于篮球发生了形变而产生的
3．如图所示，斜面体A放在水平地面上，用平行于斜面的轻弹簧将物块B拴在挡板上，弹簧处于伸长状态，伸长量x=4cm，整个系统始终处于静止状态。已知斜面倾角为37°，物块B的质量MB=1kg，物块B与斜面间动摩擦因数μ=0.5，弹劲度系数k=200N/mg取10m/2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则下列说法正确的是
A．弹簧弹力大小为800N
B．物块B受到的摩擦力大小为4N，方向沿斜面向上
C．物块B受到的摩擦力大小为2N，方向沿斜面向下
D．物块B受到的摩擦力大小为14N，方向沿斜面向上
4．关于静摩擦力，下列说法中正确的是（ ）
A．两个表面粗糙的物体，只要直接接触就会产生静摩擦力
B．静摩擦力总是阻力
C．静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D．两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
5．在2020年的春节晚会上，杂技《绽放》表演了花样飞天，如图是女演员举起男演员的一个场景，两位杂技演员处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和
B．水平地面对女演员的摩擦力水平向右
C．女演员对男演员的作用力大于男演员对女演员的作用力
D．女演员对男演员的作用力小于男演员对女演员的作用力
6．半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态。如图所示是这个装置的纵截面图。若用外力使MN保持竖直，缓慢地向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止。在此过程中，下列说法中正确的是
A．MN对Q的作用力先减小后增大
B．地面对P的摩擦力逐渐减小
C．P、Q间的弹力逐渐增大
D．地面对P的支持力逐渐增大
7．工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭曲等动作。如图所示，连接质量为m的物体的足够长细绳ab一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂”ced端固定一滑轮，c端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，c和e类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。 设cd与竖直墙壁ac夹角为θ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力增大
B．若保持θ=90°，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向
C．若保持ac等于ad，增大cd长度，细绳对滑轮的力始终沿dc方向
D．若θ从90°逐渐变为零，cd长度不变，且保持ac>cd，则细绳对滑轮的力先减小后增大
8．如图所示，竖直轻弹簧下端固定，上端与一物体相连，系统处于静止状态。现对物体施加一竖直向上的力，使得物体竖直向上做匀速直线运动（弹簧一直在弹性限度内），则在下面四幅图中，能正确反映该力的大小F随物体的位移x变化的关系的是
A． B．
C． D．
9．一根弹簧原长10cm，挂上2N的钩码时，弹簧伸长1cm．当这根弹簧挂上8N的重物时，弹簧总长为（在弹性形变时）
A．3cm B．13cm C．4cm D．14cm
10．如图所示，相隔一定距离的两个相同圆柱体固定在同一水平高度处，一轻绳套在两圆柱体上，轻绳下端悬挂一重物，绳和圆柱之间的摩擦忽略不计，现减小轻绳长度，其他条件保持不变，则（ ）
A．轻绳对物体的作用力的合力变大
B．轻绳对物体的作用力的合力变小
C．轻绳的弹力变大
D．轻绳的弹力变小
11．一物体受到三个共点力、、的作用，且表示三个力的有向线段恰好构成三角形，如图所示。可知该物体受到的合力为（　　）
A．0 B． C． D．
12．对于重心和重力，下列说法正确的是（ ）
A．重心可能在物体的外部
B．重心的位置只跟物体的形状有关
C．重力就是地球对物体的引力
D．在地球上任何位置，同一物体所受重力的大小都相同
13．自卸式运输车是车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构、取力装置和货厢组成。如图所示，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，有关货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦力Ff逐渐增大
B．摩擦力Ff先增大后减小
C．支持力FN逐渐增大
D．支持力FN先减小后不变
14．如图所示，水平地面上的物体A，在斜向上的拉力F作用下，向右做匀速直线运动，则（　　）
A．物体A可能不受地面支持力的作用
B．物体A可能受到三个力的作用
C．物体A受到滑动摩擦力的大小为
D．水平地面对A的支持力的大小为
15．如图所示，质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态．若不计一切摩擦，则
A．水平面对正方体的弹力大小为(M+m)g
B．墙面对正方体的弹力大小mg/tanα
C．正方体对直角劈的弹力大小为mgcosα
D．直角劈对墙面的弹力大小mgsinα
16．在“验证力的平行四边形定则”实验中
(1)某同学的实验结果如图（a）所示，合力方向一定沿AO方向的是_____，在本实验中，两次拉橡皮条时都需要将橡皮条拉到相同位置O，这样做的目的是________________________。
(2)实验中，橡皮条的一端固定，另一端被A、B两只弹簧测力计拉伸至O点，F1、F2分别表示A、B两只弹簧测力计的读数，如图（b）所示。使弹簧测力计B从图示位置开始顺时针缓慢转动至和A成90°角，在这一过程中保持O点和弹簧测力计A的拉伸方向不变，则在整个过程中两弹簧测力计的读数F1、F2的变化是__________
A．F1减小，F2减小
B．F 1减小，F2增大
C．F 1减小，F2先增大后减小
D．F 1减小，F2先减小后增大
17．在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学把两根轻质弹簧I、II按图甲所示连接进行探究．
(1)某次测量刻度尺的示数如图乙所示，则刻度尺的示数为__________cm．
(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如下表．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为__________N/m（g取10m/s2，计算结果保留两位小数）．由表中数据______（填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．
钩码数 1 2 3
LA/cm 15.76 19.71 23.66
LB/cm 29.96 35.76 41.51
18．如图所示，金属杆ab与电源、轨道构成一个闭合回路。金属棒的质量为m，长为L，电阻为R，电源电动势为E，内阻为r，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为θ斜向上，结果ab静止于水平导轨上。求：
(1)电路中的电流I；
(2)金属杆ab受到的摩擦力f；
(3)金属杆对导轨的压力FN。
19．如图所示，一根质量的导体棒MN静止于宽度的水平导轨上，通过导体棒MN的电流，匀强磁场的磁感应强度大小，方向斜向下与导轨平面成角。已知重力加速度，求导体棒MN所受的支持力和摩擦力的大小。
20．如图所示，一个底面粗糙，质量为m的斜面体静止在水平地面上，斜面体斜面是光滑的，倾角为30°．先用一端固定的轻绳系一质量也为m的小球，小球静止时轻绳与斜面的夹角也是30°．
（1）当斜面体静止时绳的拉力大小；
（2）地面对斜面体的摩擦力大小；
21．如图所示，球的质量为m，用绳子挂在竖直的墙壁上处于平衡，绳长等于球的半径，球面光滑。试求球受到墙壁的弹力和绳子的拉力分别是多大？
22．如下图所示，一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演，如果钢索所承受的最大拉力是2000 N，演员和独轮车的总质量为80kg，两侧的钢索最大成150°夹角，钢索能安全使用吗？(cos 75°＝0.259，g取10 N/kg)
参考答案
1．B
【解析】
A．掷出后的冰壶能继续运动说明冰壶具有惯性，冰壶没有受到向前的力，故A错误；
B．高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，这样可以减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全，故B正确；
C．汽车速度减小时说明速度的变化量为负，说明速度变化量与速度反向，故C错误；
D．学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，学生的运动的过程是先向上加速运动，在减速运动，直到最后的静止，向上加速时，处于超重状态，减速时处于失重状态，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
A．篮球对水平地面的弹力方向竖直向下，故A错误；
B．地面给篮球的弹力方向竖直向上，故B错误；
C．地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的，故C正确；
D．篮球受到地面的支持力是由于地面发生了形变而产生的，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．弹簧的伸长量为
弹簧的弹力为
方向沿斜面向上，故A错误；
BCD．物体重力沿斜面向下的分力为
根据平衡条件可得物块B受到的摩擦力大小为
方向沿斜面向下，故C正确BD错误。
故选C。
4．C
【解析】
A. 产生静摩擦力的条件是，接触面间有弹力，且有相对运动的趋势，故A错误。
B. 静摩擦力的方向和相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反，不一定和运动方向相反，当与运动方向相同时充当动力，相反时充当阻力，故B错误。
C. 静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反，故C正确。
D. 一个条件确定的接触面而言，静摩擦力的大小是根据平衡条件来确定，是变化的，而最大静摩擦力是一定的。故D错误。
5．A
【解析】
AB．由题可知，男女演员处于静止状态，二者与地面之间没有相对运动的趋势，即地面对女演员没有摩擦力作用，故二者整体受到重力和地面对其的支持力作用，根据平衡条件可知，水平地面对女演员的支持力等于两演员的重力之和，故A正确，B错误；
CD．女演员对男演员的作用力与男演员对女演员的作用力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等、方向相反，故CD错误。
故选A。
6．C
【解析】
AC、对Q受力分析,受重力、P对Q的支持力和MN对Q的支持力,如图
根据共点力平衡条件,有


当MN保持竖直，缓慢地向右移动，夹角 逐渐增大，根据公式可知：， 都在增大，故A错；C对
BD、再对P、Q整体受力分析,受重力、地面支持力、MN挡板对其向左的支持力和地面对其向右的支持力,如图
根据共点力平衡条件,有

当MN保持竖直，缓慢地向右移动，夹角 逐渐增大，根据公式可知：地面对P的摩擦力逐渐增大，地面对P的支持力保持不变，故BD错误；
7．C
【解析】
A．因ad部分的拉力等于b端重物的重力，则若保持θ不变，增大cd长度，细绳ad部分拉力不变，故A错误；
B．保持θ=90°，增大cd的长度，∠adb减小，因滑轮两边细绳拉力相等，则细绳对滑轮的力沿∠adb的角平分线方向，细绳对滑轮的力不是沿dc方向，故B错误；
C．保持ac等于ad，则∠adc=∠cdb，因滑轮两边细绳拉力相等，则细绳对滑轮的力沿∠adb的角平分线方向，即细绳对滑轮的力沿dc的方向，故C正确；
D．cd长度不变，θ从90°逐渐减为零，d的运动轨迹如图中圆弧所示，当ad与圆弧相切时，∠cad最大，由几何关系可知∠adb先减小后增大，绳子的两个张力大小皆等于物体的重力，它们对滑轮作用力的大小随角度变大而变小，因此对滑轮的作用力先变大后变小，故D错误。
故选C。
8．A
【解析】
开始时物体处于平衡状态，物体受重力和弹力，有：
mg=kx1
物体向上匀速过程，对物体受力分析，受重力、弹簧向上的弹力、拉力F，根据平衡条件有
F=mg-F弹
根据胡克定律，有
F弹=k（x1-x）=mg-kx
所以
F =kx
故外力与为x是正比例关系；
A.与分析相符，故A正确。
B.与分析不符，故B错误。
C.与分析不符，故C错误。
D.与分析不符，故D错误。
9．A
【解析】
试题分析：由胡克定律有，当x=1cm时、F=2N，可得k=200；故当F=6N时可得x=3cm，故可A项正确、BCD项错误，应选A．
考点：本题考查了胡克定律的相关知识．
【名师点睛】明确弹力与形变的定量关系，掌握胡克定律．
10．C
【解析】
AB.对重物受力分析可知，左右两根绳对重物的合力与物体的重力大小相等方向相反，所以轻绳对物体的作用力的合力不变，故AB错误；
CD.以重物和绳子整体为研究对象，分析受力情况：重力、圆柱体A对绳子的作用力FA，圆柱体B对绳子的作用力FB，根据对称性可知
由平衡条件可得
是圆柱体对绳子的作用力与竖直方向夹角，G是物体的重力。绳越短时，越大， 越小， 则FA越大。所以绳越短时，轻绳的张力将变大，故C正确，D错误。
故选C。
11．A
【解析】
、、三个力的有向线段恰好构成三角形，且首尾相接，则根据三角形定则可得三个合力等于0。
故选A。
12．A
【解析】
A.重心是重力的等效作用点，可以在物体外，比如圆环重心在圆心，故A正确；
B.重心的位置与物体的形状和质量分布有关，形状规则、质量分布均匀的物体重心在几何中心，故B错误；
C.重力是由地球对物体的吸引力产生的一个分力，故C错误；
D.物体受到的重力与物体的位置有关，在地球不同的纬度或高度，重力不同，故D错误。
故选A。
13．B
【解析】
AB．开始时货物受重力和支持力，抬起后受到向上的静摩擦力；静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，即Ff=mgsinθ，随角度的增大，静摩擦力增大；当角度达一定程度时，物体开始滑动，由静摩擦力变化滑动摩擦力，而滑动摩擦力Ff=μmgcosθ，cosθ随角度的增加而增小，故滑动摩擦力将减小；故摩擦力是先增大后减小的，故A错误，B正确；
CD．支持力FN=mgcosθ，cosθ随角度的增加而增小，故支持力一定是逐渐减小，故CD错误；
故选B。
【点睛】
本题考查静摩擦力与滑动摩擦力的大小表达式，在分析摩擦力问题时一定要先明确物体受到的是滑动摩擦力还是静摩擦力；一般来说，最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．物体A向右做匀速直线运动，则水平方向
Fcosθ=f
则由于有摩擦力，则一定受地面支持力的作用，即物体受重力、地面的支持力和摩擦力、拉力F，选项AB错误，C正确；
D．竖直方向，水平地面对A的支持力的大小为
选项D错误。
故选C。
15．AB
【解析】
【详解】
以直角劈和质量为M正方体整体为研究对象，分析受力情况，如图1所示，则由平衡条件得：水平面对正方体的弹力大小N3=（M+m）g．故A正确。
对直角劈研究，分析受力情况，如图2所示，根据平衡条件得知：重力mg和墙壁的弹力N1的合力F与M的支持力N4大小相等，方向相反，由图得：墙面对m的弹力，正方体对直角劈的弹力大小为N4=。对整体可知，墙面对正方体的弹力N2=N1=．故B正确，C错误。根据牛顿第三定律得知，直角劈对墙面的弹力大小N1′=N1=，故D错误。故选AB。
16．F′ 保证前后两次拉橡皮条时的效果相同 A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]．图中的F是两个分力合力的理论值；合力的实际值沿AO方向，即合力方向一定沿AO方向的是F′ ；在本实验中，两次拉橡皮条时都需要将橡皮条拉到相同位置O，这样做的目的是保证前后两次拉橡皮条时的效果相同；
(2)[3]．点O受到三个拉力，合力作为直角三角形的直角边，拉力方向不变， 方向和大小都改变，则使弹簧测力计B从图示位置开始顺时针缓慢转动至和A成90°角，在这一过程中，根据平行四边形定则可以看出的变小，变小；故选A．
17．16.00（15.97～16.00）； 12.66N/m； 能
【解析】
【分析】
（1）刻度尺的读数需估读，需读到最小刻度的下一位。
（2）根据弹簧Ⅰ形变量的变化量，结合胡克定律求出劲度系数。通过弹簧Ⅱ弹力的变化量和形变量的变化量可以求出弹簧Ⅱ的劲度系数。
【详解】
（1）刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为16.00cm。
（2）由表格中的数据可知，当弹力的变化量△F=0.5N时，弹簧形变量的变化量为△x=3.95cm，根据胡克定律知：。
结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。
【点睛】
解决本题的关键掌握胡克定律，知道F=kx，x表示形变量，以及知道其变形式△F=k△x，△x为形变量的变化量。
18．(1)；(2)，方向向右；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律
(2)金属棒受到的水平方向安培力为
代入数据后得到
方向向左
由于金属棒静止，所以摩擦力
方向向右
(3)金属棒竖直方向平衡
代入得到
19．；
【解析】
【分析】
【详解】
导体棒MN处于平衡状态，受力分析如下图所示，根据平衡条件有
根据公式，导体棒所受安培力为
联立上式，代入数据解得
，
20．(1)mg；(2)mg.
【解析】
【详解】
（1）选小球为研究对象，受力分析并合成如图：
由平衡条件：F′=mg
由平面几何知识可得：N与F′夹角为30?，T与F′夹角也为30?
则：2Tcos30?=mg
得：T=mg
(2)以小球和斜面体整体为研究对象，受力分析，根据平衡条件，
水平方向：f=Tsin30?= mg
答：(1)绳对小球的拉力大小为mg.
(2)地面对斜面体的摩擦力为mg.
21．，
【解析】
【分析】
【详解】
设绳子与墙的夹角为β，则由几何知识得
对球受力分析如图
则由三力平衡条件可得：细线的拉力
墙壁对球的弹力
22．能
【解析】对钢索上与车轮接触的点受力分析，如图所示．
其中为两侧钢索对O点的拉力，且，FN为O点受到的独轮车的压力， 和合力的大小与大小相等， 在数值上等于人和车的重力G
由几何关系得
所以：
即，钢索能安全使用。
点睛：本题关键是正确的进行受力分析，根据平衡条件列方程求解，要注意钢索对独轮车的作用力大小是钢索对车各种力的合力。