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

高中物理人教版必修第一册 第三章《相互作用——力》 第5节　共点力的平衡 同步练 一、单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.天然平衡岩带给我们的那种仿佛时间停止的静态之美成为很多艺术家的灵感源泉，他们不断尝试着复制这种不可思议的平衡之美。达莱尔·雷特便是这样一位艺术家，在其最为著名的作品中，雷特将一块大石头放在石化木顶端一块微小的基岩上。这块大石头并非呈现出直立姿态，而是倾斜着身子。则关于大石头的受力下述正确的是(　　) A.大石头一定受到三个力的作用 B.基岩对大石头的支持力一定竖直向上 C.基岩对大石头的支持力等于石头重力 D.基岩对大石头的作用力一定竖直向上 2.如图所示，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在A上，使二者一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．A、B之间无摩擦力 B．A受到B的摩擦力水平向左 C．B受到A的摩擦力水平向左 D．地面对B的摩擦力为静摩擦力，水平向右 3.如图所示为家庭某型号按摩椅的示意图。按摩椅的两个上表面为光滑的斜面A和B,通过活动铰链在O点相连,活动铰链下方固定在底座上。某人把一个质量为m、外表面光滑的不倒翁放在按摩椅的两个光滑斜面之间,平衡时,斜面A和斜面B与水平面的夹角分别为θ和α。重力加速度大小为g,则按摩椅的两个光滑斜面对不倒翁的作用力的合力大小为(　　) A.mgsin θ　　B.mg C.mgcos α　　D.mg 4.如图所示，某物流货场一与水平面夹角为θ的传送带逆时针匀速率转动。质量为m的货箱放在传送带上且相对传送带静止，已知货箱与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列有关货箱受到的摩擦力的说法正确的是(　　) A.大小为mgsin θ，方向沿传送带向上 B.大小为mgsin θ，方向沿传送带向下 C.货箱可能不受传送带摩擦力的作用 D.大小为μmgcos θ，方向沿传送带向下 5.如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g．若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为(　　) A． B． C．mgtan α D．mgcot α 二、多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.(多选)物体b在水平推力F作用下，将物体a压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，如图所示。关于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是(　　) A．a受到两个摩擦力的作用 B．a共受到四个力的作用 C．b共受到三个力的作用 D．a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大 7.(多选)如图4所示，一架救援直升机通过软绳打捞河中物体，物体质量为m，由于河水的流动对物体产生水平方向的冲击力，使软绳偏离竖直方向，当直升机相对地面静止时，绳子与竖直方向成θ角，已知物体所受的浮力不能忽略，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) A.绳子的拉力为 B.绳子的拉力可能小于mg C.物体受到河水的水平方向的作用力等于绳子的拉力 D.物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力 8.如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂砝码和托盘的总质量为0.6 kg，弹簧测力计读数为2 N，滑轮摩擦不计，若轻轻取走盘中部分砝码，使总质量减小到0.3 kg，将会出现的情况是(g取 10 m/s2)(　　) A.弹簧测力计的读数将变小 B.A仍静止不动 C.A对桌面的摩擦力变小 D.A所受的合力变小 二、填空题（每空3分，共12分） 9.某同学用如图甲所示的装置探究三力平衡。将一木板(图中未画出)竖直放置，且与铁架台和轻弹簧所在平面平行。部分实验操作如下，请完成下列相关内容： (1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。 (2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、OB的________及两弹簧测力计相应的读数，图乙中B弹簧测力计的读数为________ N。 (3)该同学在坐标系纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA、FB的合力F′。 (4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F，如图丙所示，观察比较F和F′，得出结论：________________________________________________________________________。 三、计算题（共计3题，共计40分） 10.(12分)一圆环套在水平杆上，圆环的直径略大于杆的直径，圆环质量m＝2 kg，圆环与水平杆间的动摩擦因数为0.8，外力F与水平杆间夹角为53°，为使圆环匀速运动，F大小可能为多少？(g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，结果保留三位有效数字) 11.(14分)如图所示，物体甲的质量为m1，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲、乙均处于静止状态．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求： (1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？ (2)物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？ (3)若物体乙的质量m2＝4 kg，物体乙与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，欲使物体乙在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？ 12.(14分)如图所示，轻绳一端系在质量为M＝15 kg的物体上，另一端系在一个质量为m＝0.2 kg套在粗糙竖直杆的圆环A上。现用水平力F拉住绳子上的O点，使物体从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，此时θ＝53°，圆环恰好要下滑。已知g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。 (1)求此时拉力F的大小； (2)设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求杆与环间的动摩擦因数μ。 参考答案 1.解析　由于大石头和支持它的石化木之间的接触面情形未知，可能水平也可能倾斜，但大石头处于平衡状态，基岩对大石头的作用力一定竖直向上，选项D正确。 答案　D 2.答案　C 解析　对A物体，由于A匀速运动，由水平方向二力平衡可知，B对A的摩擦力必与F等大反向，A、B错误；B对A的摩擦力水平向右，则A对B的摩擦力水平向左，对B分析可知，地面对B的滑动摩擦力水平向右，C正确，D错误。 3.解析:B　根据题意可知不倒翁受到按摩椅的两个光滑斜面的作用力及自身重力的作用而处于平衡状态,根据三力平衡可知,按摩椅的两个光滑斜面对不倒翁的作用力的合力与不倒翁的重力等大、反向,即大小为mg,故B正确。 4.答案　A 解析　因为货箱放在传送带上相对传送带静止，即货箱受到的是静摩擦力，货箱有向下的运动趋势，静摩擦力的方向沿传送带向上，根据平衡条件可知，摩擦力大小为mgsin θ，故选项A正确。 5.A　[对石块受力分析如图所示，由平衡条件得2FNsin α＝mg， 解得FN＝．故选项A正确．] 6.答案　AD 解析　以a、b整体为研究对象，整体受到重力、水平推力F、墙壁对整体水平向右的弹力和墙壁对整体向上的摩擦力作用，由于整体处于平衡状态，所以墙壁对a的摩擦力不随F的增大而增大，选项D正确；隔离b为研究对象，b受到重力、水平推力、a对b水平向右的弹力、a对b向上的摩擦力四个力作用，选项C错误；再隔离a为研究对象，a受到b对a向下的摩擦力、墙壁对a向上的摩擦力、重力及水平方向上的两个弹力五个力作用，选项A正确，B错误。 7.解析　对物体受力分析，如图所示： 根据平衡条件，竖直方向有F浮＋FTcos θ＝mg，则有FT＝，故绳子的拉力可能小于mg，故A错误，B正确；在水平方向上有Ff＝FTsin θ，sin θ＜1，有Ff＜FT，物体受到河水的水平方向的作用力小于绳子的拉力，故C错误，D正确。 答案　BD 8.解析　初态时，对A受力分析有： 得到摩擦力Ff＝F1－F2＝(6－2) N＝4 N，说明最大静摩擦力Fmax≥4 N，当将总质量减小到0.3 kg时，拉力变为3 N，物体仍静止，合力仍为零；弹簧测力计的示数不变，故摩擦力变为Ff′＝1 N，故A、D错误，B、C正确。 答案　BC 9.答案　(2)方向　3.60　(3)见解析图 (4)在实验误差允许的范围内F和F′相同 解析　(2)根据实验原理，要记录细绳套AO、OB的方向和拉力大小，拉力大小由弹簧测力计读出，最小分度值为0.1 N，估读一位，B弹簧测力计的读数为3.60 N。 (3)作图如下： (4)在实验误差允许的范围内F和F′相同。 10.答案　12.9 N或400 N 解析　当圆环受到杆的弹力方向向上时，由平衡条件得 Fcos 53°＝f Fsin 53°＋FN＝mg 又f＝μFN 联立解得F≈12.9 N 当圆环受到杆的弹力方向向下时，根据平衡条件得 Fcos 53°＝f′ Fsin 53°＝mg＋FN′ 又f′＝μFN′ 联立解得F＝400 N。 11.答案　(1)m1g　m1g　(2)m1g　方向水平向左　(3)1.6 kg [解析]　按力的作用效果进行分解，如图所示． (1)TOA＝＝m1g TOB＝m1gtan θ＝m1g． (2)f＝TOB＝m1g，方向水平向左． (3)fmax＝μm2g＝0.3×4×10 N＝12 N， 当TOB＝m1g＝fmax＝12 N时，m1＝1.6 kg， 即物体甲的质量m1最大不能超过1.6 kg． 12.答案　(1)200 N　(2)0.76 解析　(1)对结点O′受力分析如图所示： 在水平方向：F＝Tsin 53°(2分) 在竖直方向：Tcos 53°＝Mg(2分) 联立解得：F＝200 N(2分) (2)物体与圆环组成的系统处于平衡状态，在水平方向：F＝FN(2分) 在竖直方向：f＝mg＋Mg(2分) 圆环恰好要下滑，则有：f＝μFN(2分) 联立解得：μ＝0.76(2分) 学科网（北京）股份有限公司 $