4.3 共点力的平衡 分层练习 -2025--2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

4.3 共点力的平衡 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.如图所示，一只重为G的松鼠站在倾斜角为的树枝上，则树枝对松鼠的作用力为( ) A. B.G C. D. 2.如图所示，碳纤维三脚架凭借其轻量化、高强度和稳定性，成为专业摄影、摄像和实验领域的理想选择。它由三根轻杆通过铰链与云台组合在一起，每根轻杆均可绕铰链自由转动，忽略轻杆与铰链的摩擦。将三脚架静置在水平地面上，三根轻杆的底端连线始终构成一个正三角形。若三根轻杆的长度相等且保持不变，增大杆间夹角，降低相机高度，每根轻杆受到( ) A.云台的压力减小 B.云台的压力不变 C.地面的摩擦力变大 D.地面的摩擦力不变 3.如图所示，起重机用四根等长钢索将一块重1.2吨的水平钢板吊起，匀速上升。已知每根钢索与竖直方向的夹角为，，重力加速度g取。则每根钢索受到的拉力为( ) A. B. C. D. 4.如图所示，重力为G的木块，恰好能沿倾角θ的斜面匀速下滑，现用平行斜面向上的力F将木块沿斜面匀速向上推，则F的大小应该为( ) A. B. C. D. 5.如图所示，用三根相同的轻弹簧固定一只重量为G的铁球P。静止时a、b与水平方向的夹角均为，c在竖直方向。a、b、c对铁球的弹力大小不可能是以下哪组( ) A.、、 B.G、G、 C.G、G、G D.、、G ( 拔高提升 2 ) 6.如图所示，一物体通过细绳悬挂于O点，用作用于A点的水平外力缓慢拉动细绳，在角逐渐增大的过程中，下列说法正确的是( ) A.该过程中先减小后增大 B.该过程中逐渐减小 C.该过程中会大于 D.该过程中均逐渐增大 7.如图所示，重为的木块，恰好能沿倾角的斜面匀速下滑，要使木块沿斜面匀速上滑，可以采取的措施有( ) A.对木块施加大小为、方向沿斜面向上的推力 B.对木块施加大小为、方向沿斜面向上的推力 C.对木块施加大小为、方向水平向右的推力 D.对木块施加大小为、方向水平向右的推力 8.如图所示，倾角、长和宽均为l的光滑斜面固定在地面上，一质量的小物块（可视为质点）由斜面左上方顶点P静止释放，同时对小物块施加一外力F，小物块恰好可沿PQ连线滑到Q点。重力加速度g取，则外力F的最小值为( ) A.5N B.10N C. D. 9.某景区内有两块景观石a与b叠放在一起保持静止，如图所示。a、b之间的接触面可近似看作斜面MN，则石块b对石块a作用力的方向( ) A.竖直向上 B.沿斜面向上 C.沿斜面向下 D.垂直斜面向上 10.装有相同足球的两个轻质网兜由轻绳连接后悬挂在光滑竖直墙壁上的光滑水平长杆上，如图所示，长杆两边轻绳等长且与两足球球心在同一竖直平面内，轻绳与竖直方向之间的夹角均为α，每个足球的重力均为G，如果轻绳变短一些，依然悬挂在长杆上。下列说法正确的是( ) A.轻绳的拉力变小 B.轻绳的拉力大小不变 C.两个足球之间的挤压力变小 D.长杆所受轻绳的作用力的合力大小不变 ( 思维拓展 3 ) 11.如图所示，半径相同、质量分布均匀的圆柱体E和半圆柱体M靠在一起，E、M之间无摩擦力，E的重力为G，M下表面粗糙，E、M均静止在水平地面上，现过E的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将E拉离地面一直滑到M的顶端，整个过程中，M始终处于静止状态，对该过程的分析，下列说法不正确的是( ) A.地面所受M的压力不变 B.地面对M的摩擦力逐渐增大 C.开始时拉力F最大，且为，以后逐渐减小为0 D.E、M间的压力开始时最大，且为2G，以后逐渐减小到G 12.如图所示，一光滑球体放在三角形木块与竖直墙壁之间，整个装置保持静止。已知三角形木块AB边与水平地面的夹角，光滑球体的质量为m，三角形木块的质量为3m，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则三角形木块和水平地面间的动摩擦因数至少为( ) A. B. C. D. 13.高空滑索因其惊险刺激而深受年轻人追捧。人通过轻绳与轻质滑环相连，开始下滑前，轻质滑环固定在钢索上O点处，滑环和人均处于静止状态，钢索和轻绳的夹角关系如图所示。设段钢索的拉力大小为，段钢索的拉力大小为，段轻绳的拉力大小为，下列判断正确的是( ) A. B. C. D. 14.A、B、C三物块质量分别为和，按照如图所示连接，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。若B随A一起沿水平桌面匀速运动，重力加速度为g，则可以断定( ) A.物体A与桌面之间有摩擦力，大小为 B.物体A与B之间有摩擦力，大小为 C.桌面对A、物体B对A都有摩擦力的作用，它们方向相同 D.若物体C加速向下运动，则A物体受到的摩擦力将变大 15.如图甲，燃气灶具有四个相同的支撑架，四个支撑架均匀分布。假设支撑架上部分为一斜面，且该斜面与竖直方向的夹角为，如图乙所示。现将一质量为2kg的半球形锅正放在燃气灶上，且锅与支撑架斜面接触，重力加速度大小为g，忽略支撑架斜面与锅之间的摩擦力，(重力加速度取)下列说法正确的是( ) A.每个支撑架给锅的弹力大小为40N B.燃气灶支撑架给锅的作用力方向竖直向上 C.燃气灶支撑架给锅的作用力大小为10N D.质量相同的锅，半径越大，每个支撑架给锅的弹力越大 16.如图a所示，轻绳AD跨过固定在水平杆BC右端的光滑定滑轮（重力不计）栓接一质量为M的物体，；如图b所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端通过细绳EG拉住，，另一轻绳GF悬挂在轻杆的G端，也拉住一质量为M的物体，重力加速度为g。下列说法正确的是( ) A.图a中BC杆对滑轮作用力大小为Mg B.图b中HG杆弹力大小为Mg C.轻绳AC段张力与轻绳EG段张力大小之比为 D.轻绳AC段张力与轻绳GF段张力大小之比为 答案以及解析 基础巩固 1.答案：B 解析：对松鼠受力分析，松鼠受重力、树枝对它的摩擦力和支持力，树枝对松鼠的作用力是指摩擦力和支持力的合力，物体受三个力的作用处于平衡，那么其中两个力的合力与第三个力等大反向，即摩擦力和支持力的合力与重力等大反向，故树枝对松鼠的作用力等于G。 故选：B。 2.答案：C 解析：AB.根据共点力的平衡及对称性可知，每根轻杆对云台的作用力在竖直方向上的分量等于相机重力的三分之一，当增大杆间夹角，降低相机高度时，轻杆与竖直方向的夹角也变大，故轻杆对云台的作用力也变大，根据牛顿第三定律可知，每根轻杆受到云台的压力变大，AB均错误； CD.当增大杆间夹角，降低相机高度时，轻杆与竖直方向的夹角也变大，与水平方向的夹角变小，考虑到云台对轻杆的压力变大，这个压力在水平方向上的分量也变大，对轻杆受力分析可知，地面对其的摩擦力与轻杆受到云台的压力的水平分量大小相等，故轻杆受到地面的摩擦力变大，C正确，D错误。 故选C。 3.答案：A 解析：对物体受力分析，设每个钢索受到的拉力为F，根据平衡条件可得 解得 故选A。 4.答案：B 解析：对木块受力分析可知，当木块匀速下滑时，则有当用力F推着木块匀速上升时，则有联立解得故选B。 5.答案：C 解析:由题分析，可知球受到重力和三个弹力而平衡，只要三个弹力的合力为G且向上即可。 A.若a、b弹簧是拉力，c弹簧是支持力，则三个弹簧的弹力的合力为G，向上，故A正确，不符合题意； B.若a、b弹簧是拉力，则三个弹簧的弹力的合力为G，向上，故B正确，不符合题意； C.a、b弹簧的弹力的合力为G，与C弹簧的弹力的合力只能为2G或者0，不可能为G，故C错误，符合题意； D.a、b弹簧的弹力的合力为2G，与C弹簧的弹力的合力为G，向上，故D正确，不符合题意。本题选不可能的，故选C。 拔高提升 6.答案：D 解析:将正交分解，由受力平衡有 而变大，变小，mg不变，则与均变大，且，故只有D正确。故选D。 7.答案：C 解析：AB.木块匀速下滑，根据平衡条件可得 解得 对木块施加沿斜面向上的推力使其匀速上滑，则有 故AB错误； CD.对木块施加水平向右的推力使其匀速上滑，则有 ， 联立解得 故C正确，D错误。 故选C。 8.答案：D 解析：对小物块受力分析，受到重力，支持力和外力，将重力分解到沿斜面向下和垂直于斜面方向，沿斜面方向的合力与共线，根据矢量三角形法则可知，当外力和垂直时，外力最小，故对小物块施加的外力的最小值 故选D。 9.答案：A 解析：石块b对石块a作用力指的是弹力和摩擦力的合力，因石块处于平衡状态，石块b对石块a作用力跟重力相平衡，其方向竖直向上。 故选A。 10.答案：D 解析： ABC、由平衡条件得，如果轻绳变短些，α变大，可得轻绳的拉力变大，两个足球之间的挤压力变大，故ABC错误； D、以两个足球及轻质网兜整体为研究对象进行受力分析可知，长杆对轻绳的作用力与两个足球的总重力2mg大小相等，与角α无关，可得长杆所受轻绳的作用力的合力大小不变，故D正确。 故选：D。 思维拓展 11.答案：B 解析：A.取整体为研究对象，地面所受M的压力不变，总等于二者的总重力，A正确，不符合题意； CD.圆柱体E受重力G、拉力F、半圆柱体的支持力N作用处于平衡状态，这三个力构成封闭三角形，如图所示 开始时N与竖直方向成60°角，对应图中的最大三角形，此时拉力F和半圆柱体的支持力N都最大，其大小分别为，，随着E向上移动，三角形逐渐减小，拉力F、半圆柱体的支持力N都逐渐减小，当E移动到M顶端时，F减小到零，N减小到G，故开始时拉力F最大，且为，以后逐渐减小为0，E、M间的压力开始时最大，且为2G，以后逐渐减小到G，CD正确，不符合题意； B.取整体为研究对象，地面对M的摩擦力等于拉力F，所以摩擦力随拉力F的减小而减小，B错误，符合题意。 故选B。 12.答案：C 解析：对光滑球体受力分析如图所示 由几何知识可得 把三角块和球作为一个整体受力分析如图 可得 解得 C正确。 故选C。 13.答案：A 解析：以结点O为研究对象，受力情况如图所示 这样的三个力可以组成一个首尾相接的封闭的矢量三角形如下 由图可知 故选A。 14.答案：A 解析：A.对AB整体分析可知，水平方向对C分析可知可得物体A与桌面之间有摩擦力，大小为选项A正确；B.物体B匀速运动，则水平方向受力为零，即物体A与B之间没有摩擦力，选项B错误；C.由以上分析可知，桌面对A有向左的摩擦力，而物体B对A没有摩擦力的作用，选项C错误；D.A与桌面之间的摩擦力为滑动摩擦力，大小只与动摩擦因数和正压力有关，若物体C加速向下运动，则A物体受到的摩擦力不变，选项D错误。故选A。 15.答案：B 解析：A.根据平衡条件有解得故A错误；B.燃气灶支撑架给锅的作用力与锅的重力平衡，则燃气灶支撑架给锅的作用力方向竖直向上，故B正确；C.燃气灶支撑架给锅的作用力与锅的重力平衡，则燃气灶支撑架给锅的作用力大小为20N，故C错误；D.每个支撑架给锅的弹力方向总是垂直于支架向上，结合上述可知，质量相同的锅，每个支撑架给锅的弹力大小与半径大小无关，即始终大小为，故D错误。故选B。 16.答案：A 解析：A.对图a，绳对滑轮的作用力如图1 由几何关系可知故A正确；B.对图b中G点受力分析如图2 由图可得故B错误；C.由图2可得则故C错误；D.由图2可得则故D错误。故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $