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 （本节内容为必修一的核心枢纽，既是对力的合成与分解的直接运用，也是后续牛顿运动定律的基础前提，本节重点题型主要包括：静态平衡基础、动态平衡分析（解析法、图解法——恒力加定向力、力的矢量三角形法——三力问题首选、正弦定理法、辅助圆法）、平衡状态下的连接体问题、临界值与极值问题等，要求所有同学尽可能掌握。故不区分A、B组） 一、单选题 1．（考点：整体隔离法受力分析）如图所示，a、b两个物体叠放在一起，a靠在竖直墙壁上，在方向竖直向上的力F作用下，a、b静止不动，则下列说法正确的是（　　） A．b受三个力，a受五个力 B．b受三个力，a受四个力 C．a与墙壁之间可能存在摩擦力 D．a、b之间不一定存在摩擦力 2．（考点：图解法、合成法、矢量三角形法）超市卖篮球的货架采用了图示的圆弧形货架，并用竖直的挡板挡住篮球，不计摩擦，且各篮球质量均相同，则图中4个球中对挡板压力最大的球是（　　） A．a球 B．b球 C．c球 D．d球 3．（考点：正交分解）如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为Ff，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（　　） A．Ff B．Ff C．2Ff D．3Ff 4．（考点：解析法、矢量三角形法）如图所示，垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的M点。通过细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中，细线始终保持在小球处与半圆相切。下列说法正确的是（   ） A．细线对小球的拉力先增大后减小 B．细线对小球的拉力先减小后增大 C．小球对柱体的压力一直增大 D．小球对柱体的压力先减小后增大 5．（考点：活结、死结；活杆、死杆）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杆对滑轮的作用力大小为Mg B．图b中HG杆弹力大小为Mg C．轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为1：1 D．轻绳AC段张力TAC与轻绳EG段张力TEG大小之比为2：1 6．（考点：共点力的平衡）《挑山工》一篇课文将挑山工生活的艰辛和惊人的毅力展现的淋漓尽致，如图所示。若某位挑山工先沿倾角为30°的斜坡路面向上匀速前行，后进入倾斜的台阶路面。设挑山工在斜坡上行走时，路面对他的作用力为，坐在台阶上休息时路面对他的作用力为，假设货物和人的总质量不变，则等于（    ） A．1 B． C． D．2 2、 多选题 7．（考点：力的矢量三角形法）一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上。给小球施加力，小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为，如图所示。现改变力的方向，但仍然要使小球在图中位置保持平衡，即保持不变，则（　　） A．力的最小值为 B．力的最小值为 C．力的方向可以从竖直向上，顺时针旋转到水平方向 D．力的方向可以从竖直向上，顺时针旋转到接近与绳平行方向 8．（考点：正弦定理、辅助圆法）如图所示，一半圆柱形光滑管水平固定在地面上，其横截面为圆心为的半圆。可视为质点的小球、中间用轻杆连接后放置在管内，初始时两球保持静止，、与水平方向的夹角分别为和。对小球施加始终沿水平方向的作用力，使缓慢移动到与圆心等高处。已知球的质量为，两球始终在同一竖直面内，重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A．初始时轻杆中的弹力大小为 B．移动过程，管壁对支持力的最大值为 C．移动过程，轻杆对的弹力先增大后减小 D．最终静止时力的大小为 三、实验题 9．（考点：验证平行四边形法则、辅助圆）某实验小组用如图1所示装置进行验证力的平行四边形定则的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，和为细绳。 (1)本实验最主要采用的科学方法是____________（填选项前的字母）。 A．等效替代法 B．理想实验法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)同学接着进行了如图3所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录细线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为 N。 (3)从水平开始，保持弹簧测力计a和b的夹角及O点位置不变，使弹簧测力计a和b均逆时针缓慢转动至弹簧测力计a竖直，则在整个过程中关于弹簧测力计a和b的读数变化情况是____________（填选项前的字母）。 A．a减小，b减小 B．a增大，b减小 C．a增大，b先增大后减小 D．a减小，b先增大后减小 四、解答题 10．（考点：相似三角形法）如图所示，一固定大球半径为R，一质量为m的光滑小球用一长为L的细线悬挂在O点，大球球心在O点正下方，且大球顶到O点的高度为h，试求：细线对小球的拉力F和大球对小球的支持力N分别为多大？ 11．（考点：临界问题）图所示，物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环B套在与竖直方向成的粗细均匀的固定杆上，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环B恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求物块A和滑环B的质量之比。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《3.5共点力的平衡 同步练习》参考答案 1．B 【详解】C．对整体受力分析，根据平衡条件可知a与墙壁之间没有弹力作用，则a与墙壁之间不存在摩擦力，故C错误； ABD．如图所示 对b进行受力分析，物体b受重力、弹力和摩擦力作用；对a进行受力分析，物体a受重力、弹力、摩擦力和外力，故b受三个力，a受四个力，故AD错误，B正确。 故选B。 2．A 【详解】对篮球受力分析如图所示 由篮球受力平衡可知 所以越大，就越大，就越大，小球对挡板的压力也就越大，即4个球中对挡板压力最大的球是a球。 故选A。 3．B 【详解】根据题意对S受力分析如图甲，正交分解可知2FTcos30°＝Ff 所以有FT＝Ff 对P受力分析如图乙，和大小相等，方向相反 水平方向有 竖直方向有 发动机提供的动力大小 解得 故选B。 4．C 【详解】AB．设小球的质量为m，小球到圆柱体圆心的直线与水平方向的夹角为，以小球为研究对象，小球受到重力、支持力和拉力，如图所示 由平衡条件可得， 细线将小球从M点缓慢向上拉至半圆柱体最高点的运动中，逐渐增大，所以细线对小球的拉力逐渐减小；圆柱体对小球的支持力逐渐增大，由牛顿第三定律可得小球对圆柱体的压力逐渐增大。 故选C。 5．A 【详解】 A． 图a中两绳的拉力大小都等于Mg，夹角为，则两绳拉力的合力大小为Mg。 分析滑轮受力如图所示：滑轮受到杆的弹力和两绳的拉力而静止，所以杆对滑轮的弹力与两绳的拉力的合力等大反向，因此BC杆对滑轮的作用力的大小为Mg。故A正确； B． 图b中分析HG杆G端的受力：G端受到绳EG的拉力、绳GF的拉力和HG杆的弹力，如图所示。 由图中几何关系求得，故B错； CD．由选项B中的受力图可得 所以，故CD错。 故选A。 6．A 【详解】挑山工匀速前行和坐在台阶均处于平衡状态，故斜面和台阶对挑山工的作用力均与挑山工的重力相平衡，故。 故选A。 7．BD 【详解】AB．当力F的方向垂直于绳子方向时，F取最小值。由三角形定则可得 方向斜向右上与水平夹角方向，故A错误，B正确； CD．小球受到竖直向下的重力和沿绳子的拉力，作力F的矢量三角形，可知力F方向的范围如下 力的方向可以从竖直向上，顺时针旋转到接近与绳平行方向，故C错误，D正确。 故选BD。 8．BD 【详解】A．对小球施力前，对、受力分析，组成的矢量三角形如图甲所示 由正弦定理有， 杆对、的弹力、等大反向，解得 可得，A错误； BC．移动过程对受力分析，杆对的弹力与管壁对的弹力之间的夹角保持不变，画出力的矢量图如图乙所示 可以看出先增大后减小，当方向与竖直方向夹角为时达到最大，此时有 可得 杆对的弹力一直增大，到达与圆心等高处时，达到最大值，B正确，C错误； D．到达与圆心等高处时，恰好位于最低点。对分析，杆对的弹力 对分析有，D正确。 故选BD。 9．(1)A (2)5.80 (3)A 【详解】（1）合力与分力为等效替代关系，故本实验采用等效替代法。 故选A。 （2）弹簧测力计a的示数为。 （3）整个转动的过程中，重物Q对O点的拉力与Q重力相等，保持不变，三个力形成的力的矢量三角形如图所示 由图可知和都逐渐减小。 故选A。 10．细线对小球的拉力F为，大球对小球的支持力N为 【详解】分析小球的受力情况：重力G、绳中张力F和大球对小球的支持力N，如图： 根据三角形相似得 解得 【点评】本题中F与N不垂直，采用三角形相似法列方程，是常用的方法，考查运用数学知识解决物理问题的能力。 11． 【详解】对A受力分析，根据平衡条件可得 对B受力分析，如图所示 根据平衡条件可得， 又 联立解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $