3.5 共点力的平衡 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

3.5共点力的平衡 同步练习2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学校： 班级： 姓名： 学号： 一、单选题 1.如图所示，一位摄影师拍下了苍鹰的俯冲照片，假设苍鹰正沿直线朝斜向左下方匀速运动。用G表示苍鹰所受的重力，F表示空气对它的作用力，则下图所示的四幅图中能表示此过程中苍鹰受力情况的是（　 ） 2.一个物体受到三个共点力的作用，如果三个力的大小为如下各组情况，那么有可能使物体处于平衡状态的是（　 ） A.1 N　4 N　7 N B.2 N　6 N　9 N C.2 N　5 N　8 N D.6 N　8 N　6 N 3.某物体受到四个力的作用而处于静止状态，保持其中三个力的大小和方向均不变，使另一个大小为F的力方向逆时针转过90°，则欲使物体仍能保持静止状态，必须再加上力的大小为（　 ） A.F B.F C.2F D.3F 4.如图所示，一只质量为m的萤火虫停在倾角为θ的枝条上，枝条对萤火虫的作用力大小为（　 ） A.mgsin θ B.mgcos θ C.mgtan θ D.mg 5.如图所示，在倾角为α的斜面上，放一质量为m的小球，小球被竖直的木板挡住，不计摩擦，则球对挡板的压力大小是（　 ） A.mgcos α B.mg C. D.mgtan α 6.如图所示，一质量为m的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上，一练功队员用垂直于绳的力将沙袋缓慢拉起，使绳与竖直方向的夹角为θ＝30°，且绳绷紧，则练功队员对沙袋施加的作用力大小为（　 ） A. B.mg C.mg D.mg 7.如图所示，一个木块能沿着倾角为θ的粗糙固定斜面以某一速度做匀速直线运动，则木块与斜面之间的动摩擦因数为（　 ） A.sin θ B.cos θ C.tan θ D. 8.叠罗汉是一种两人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技。如图所示为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重力均为G，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为（　 ） A.G B.G C.G D.G 二、多选题 9.如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角均为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，则（　 ） A.两绳对日光灯拉力的合力大小等于G B.两绳的拉力和重力不是共点力 C.两绳的拉力大小均为G D.两绳的拉力大小均为 10.如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。一重为G的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（　 ） A.作用力为 G B.作用力为 G C.摩擦力为 G D.摩擦力为 G 11.如图所示，光滑的半圆柱体放在粗糙的水平地面上，一小球在水平外力F的作用下静止在半圆柱体上。现改变水平外力的大小使小球缓慢向上移动，半圆柱体始终静止。在小球运动到最高点之前，下列说法正确的是（　 ） A.水平外力F一直增大 B.半圆柱体对小球的支持力一直减小 C.半圆柱体受到地面的摩擦力一直增大 D.半圆柱体受到地面的支持力一直不变 12.如图所示，吊车悬臂PM的一端装有大小不计的定滑轮，另一端可绕M点转动，绕过定滑轮的钢索通过四条相同的绳OA、OB、OC、OD吊着一长方形混凝土板。忽略一切摩擦，钢索和绳的质量均不计，当悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，下列说法正确的是（　 ） A.钢索受到的拉力逐渐变小 B.吊车对地面的摩擦力始终为零 C.钢索对定滑轮的作用力逐渐变大 D.若四条绳增加相同的长度，则四条绳受到的拉力均变大 三、非选择题 13.如图所示，倾角为θ、质量为M的斜面体C置于水平地面上，质量为m的小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量也为m的物块A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，物块B与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，A、B、C都处于静止状态。求： （1）斜面对B的摩擦力； （2）地面对斜面体的支持力和摩擦力。 14.用如图模型研究斜拉桥的平衡：细杆CD固定在地面，从质量为m的均匀平板正中央空洞内穿过。通过两根轻质细线CA、CB将平板水平悬挂，与竖直方向夹角分别为30°、60°。则CB绳对平板的拉力大小为 ；保持平板水平不动，逐渐缩短CB线，使悬挂点B左移，CB绳对平板的拉力将 （选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）。 15.同学们都有过擦黑板的经历。如图所示，一黑板擦（可视为质点）的质量为m＝0.2 kg，当手臂对黑板擦的作用力F＝10 N且F与黑板面所成角度为53°时，黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。（g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6） （1）求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ。 （2）若作用力F方向保持不变，当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务？ （3）比较以上两种情况，试判断哪次黑板擦得更干净，并说明理由。 参考答案 1.B　解析：苍鹰做匀速直线运动，处于平衡状态，所受合力为零，B正确。 2.D　解析：能否使物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否可能为零，方法是两个较小力加起来是否大于或等于最大的那个力，如果是就可能。因为两个力的合力范围是｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2，若F3在此范围内，就可能与F平衡，故D正确。 3.B　解析：物体受到四个力的作用而处于静止状态，由物体的平衡条件可知，力F与另三个力的合力一定等大反向，当力F转过90°时，力F与另三个力的合力大小为F，因此，欲使物体仍能保持静止状态，必须再加一个大小为F的力，故B正确。 4.D　解析：萤火虫是静止的，所以处于平衡状态，它受到的重力竖直向下，大小为mg，以及枝条的作用力，说明枝条对它的力与重力的大小相等方向相反，所以枝条对萤火虫的作用力大小为mg，方向竖直向上。故D正确。 5.D　解析：对小球进行受力分析，如图所示，小球受重力mg，挡板对球的弹力FN1，斜面对球的弹力FN2，将FN1和FN2合成，合力为F，根据共点力平衡条件得出F＝mg，利用三角函数关系得出FN1＝mgtan α，则小球对挡板的压力大小为mgtan α。故D正确。 6.A　解析：如图所示，建立直角坐标系并对沙袋进行受力分析，由平衡条件有：Fcos 30°－FTsin 30°＝0，FTcos 30°＋Fsin 30°－mg＝0，联立可解得F＝，故A正确。 7.C　解析：木块沿斜面做匀速直线运动，合力为零，对木块进行受力分析，如图所示。 沿斜面方向Ff＝mgsin θ，垂直斜面方向：FN＝mgcos θ，且Ff＝μFN，联立得mgsin θ＝μmgcos θ，解得μ＝tan θ，C正确。 8.C　解析：最上面人的重力为G，所以每条腿上的力均为；中间层左边的人，受到竖直向下的力为G＋＝，所以每条腿上的力均为，由对称性，中间层右边的人每条腿上的力也均为；最底层中间的人，受到竖直向下的力为G＋＋＝，所以其每条腿上的力均为，即最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为G。故C正确。 9.AC　解析：对日光灯受力分析如图所示，由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于静止状态，所以两绳的拉力的合力与重力G等大反向，故A正确；两绳拉力的作用线与重力作用线的延长线交于一点，这三个力是共点力，故B错误；由于两个拉力的夹角为直角，且都与竖直方向成45°角，由力的平行四边形定则可知G＝，F1＝F2，解得F1＝F2＝G，故C正确，D错误。 10.BD　解析：设斜杆的弹力大小为F，以水平横杆和重物为整体，竖直方向根据受力平衡可得4Fcos 30°＝G，解得F＝G，以其中一斜杆为研究对象，其受力如图所示，可知每根斜杆受到地面的作用力应与F平衡，即大小为 G，每根斜杆受到地面的摩擦力为Ff＝Fsin 30°＝G，BD正确，A、C错误。 11.BD　解析：AB.对小球受力分析，如图所示，由平衡条件可得F＝，N＝，小球缓慢向上移动的过程中θ增大，tan θ、sin θ均增大，所以F、N均减小，故A错误，B正确；CD.设半圆柱体的质量为M，因小球缓慢移动，小球和半圆柱体构成的系统处于平衡状态，由平衡条件对系统受力分析得f地＝F，N地＝（m＋M）g，结合前面的分析知f地逐渐减小，N地恒定不变，故C错误，D正确。故选BD。 12.BC　解析：A.依题意，悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小时，混凝土板受力平衡，有F＝mg，由牛顿第三定律可知钢索受到的拉力保持不变，故A错误；B.对整体受力分析，水平方向不受外力，吊车不受地面的摩擦力，由牛顿第三定律可知吊车对地面的摩擦力始终为零，故B正确；C.钢索对定滑轮的作用力为两根钢索的合力，悬臂PM与竖直方向的夹角缓慢减小过程中，两力大小不变，夹角变小，所以合力逐渐变大，即钢索对定滑轮的作用力逐渐变大，故C正确；D.若四条绳增加相同的长度，由几何知识可知绳子与竖直方向夹角变小，根据Tcos θ＝mg，可知四条绳受到的拉力均变小，故D错误。故选BC。 13.解析：（1）设斜面对B的摩擦力大小为，对物块B受力分析，如图所示。由平衡条件有mgsin θ＋＝T，T＝mg，解得＝mg（1－sin θ），方向沿斜面向下。 （2）以B、C整体为研究对象，受到重力、拉力T、地面的支持力N和地面的摩擦力Ff作用，由平衡条件，在竖直方向上有Tsin θ＋N＝（M＋m）g，解得N＝Mg＋mg（1－sin θ），方向竖直向上；在水平方向上有Ff＝Tcos θ＝mgcos θ，方向水平向左。 答案：（1）mg（1－sin θ），方向沿斜面向下　（2）Mg＋mg（1－sin θ），方向竖直向上　mgcos θ，方向水平向左 14.解析：对平板，根据平衡条件有TACsin 30°＝TCBsin 60°，TACcos 30°＋TCBcos 60°＝mg，联立解得：TCB＝mg。 设CB绳与竖直方向夹角为α，根据平衡条件：TACsin 30°＝TCBsin α，TACcos 30°＋TCBcos α＝mg，联立解得TCB＝，＝，使悬挂点B左移，则α由60°逐渐减小，CB绳拉力变大。 答案：mg　变大 15.解析：（1）在黑板擦缓慢向上擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析如图甲所示，则水平方向Fsin 53°＝FN，竖直方向Fcos 53°＝mg＋Ff，Ff＝μFN，解得Ff＝4 N，μ＝0.5。 （2）在黑板擦缓慢向下擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析如图乙所示，则水平方向F'sin 53°＝FN'，竖直方向F'cos 53°＋Ff'＝mg，Ff'＝μFN'，解得F'＝2 N，Ff'＝0.8 N。 （3）缓慢向上比缓慢向下擦得更干净。因为缓慢向上擦时黑板擦与黑板间的摩擦力更大，故擦得更干净。 答案：（1）0.5　（2）2 N　（3）见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$